Trous noirs et origines du Big Bang en question à l’Observatoire du Vatican

Fausta Speranza – Cité du Vatican

La vraie nature de l'espace et du temps. Cet horizon de pensée fascinant sera abordé lors de la conférence scientifique organisée par l’observatoire astronomique du Vatican, la Specola, à Albano Laziale, près de Rome du 16 au 21 juin, intitulée «Trous noirs, ondes gravitationnelles et singularités spatio-temporelles». L'atelier -centré sur la pertinence des idées scientifiques de l'astronome belge George Lemaître (1894-1966)- a été présenté mardi 11 juin en Salle de presse du Saint-Siège. Le frère Guy Consolmagno, S.I., astronome et directeur de l'Observatoire du Vatican, a souligné que le débat promu représente un «terrain neutre» de confrontation pour les scientifiques de différentes orientations. «L'objectif est la vérité», a-t-il déclaré, soulignant l'importance de contribuer continuellement à la recherche en étant conscient de tout ce qui est encore inconnu. Il s'agit de la deuxième conférence consacrée au prêtre professeur de physique à l'Université catholique de Louvain, qui fut également président de l'Académie pontificale des Sciences de 1960 à 1966. Les actes de la première, tenue en 2017, ont été publiés par la Foundation of Physics.

Participation de haut niveau

Lors de la conférence de cette année, qui bénéficie également du soutien de l'Institut national de physique nucléaire (INFN), les thèmes abordés iront de la tension dans les mesures de la constante de Hubble à la nature énigmatique des singularités spatio-temporelles (y compris les Big Bang et les trous noirs), en passant par les ondes gravitationnelles et la recherche de la gravité quantique et ses liens avec l'intrication et les fondements de la théorie quantique. Le sujet n'est pas immédiatement compréhensible, mais on comprend qu'il s'agit d'étudier ce que les singularités spatio-temporelles nous apprennent sur la nature de notre univers. La réponse en termes de participation -soulignée par le père Gabriele Gionti, cosmologiste jésuite, vice-directeur de l'Observatoire du Vatican- a été enthousiaste. Don Matteo Galaverni, astronome à la Specola, a souligné qu'en plus des 40 chercheurs en cosmologie théorique et observationnelle participants- dont les lauréats du prix Nobel Adam Riess et Roger Penrose, les cosmologistes et physiciens théoriques Andrei Linde, Joseph Silk, Wendy Freedman, Licia Verde, Cumrun Vafa et le lauréat de la médaille Fields, Edward Witten- il y aura au moins 150 chercheurs présents et connectés en ligne. Il est intéressant de savoir que l'enregistrement vidéo de la conférence sera disponible sur le site web de la Specola.

Le 21 juin, une soirée ouverte au public verra Viviana Fafone (Université de Rome Tor Vergata et Institut national de physique nucléaire INFN) et Gabriele Veneziano (Organisation européenne pour la recherche nucléaire CERN et Collège de France) parler des trous noirs, des ondes gravitationnelles et de l'Univers avant le Big Bang.

Le grand héritage de Lemaître

«George Lemaître a marqué une étape importante dans les études sur le sujet en conversant avec Albert Einstein, allant même jusqu'à corriger le grand scientifique sur certains points», souligne le père Gabriele Gionti. En particulier, George Lemaître ne s'est pas fermé à la théorie quantique d'Albert Einstein, mais a su «embrasser immédiatement la perspective d'avoir deux dimensions, celle de la physique classique et celle de la physique quantique». De plus, «il a démontré sa capacité à comprendre immédiatement l'importance des études sur la constante cosmologique, qui est maintenant utilisée pour expliquer l'accélération de l'univers».

Le père Gionti a notamment expliqué que, dans les années 1920, des observations astronomiques avaient révélé un mystérieux mouvement de récession des galaxies lointaines. En 1927, en résolvant les équations compliquées de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, George Lemaître a expliqué que ce mouvement était le résultat de l'expansion de l'Univers. C'était peu de temps avant que les observations d'Edwin Hubble n'établissent une relation, appelée «loi de Hubble», entre la vitesse de récession et la distance des galaxies. C'est pourquoi, en 2018, l'Union astronomique internationale a voté pour que la «loi de Hubble» soit renommée «loi de Hubble-Lemaître».

Au sujet du Big Bang, le père Gionti a précisé que la théorie de l'«Atome primordial», aujourd'hui connue sous le nom de «théorie Lemaître», est célèbre. Il a compris que l'expansion de l'Univers impliquait qu'à un moment donné dans le passé, l'Univers avait dû passer par un état de très haute densité énergétique, comme un «atome originel» à partir duquel tout a commencé. Son étude peut donc être considérée comme le précurseur de la gravité quantique moderne.

Entre foi et science

En ce qui concerne le défi permanent de comprendre comment la foi et la science, la Genèse et les études en cours, ne doivent pas être conçues «en concurrence», le père Gionti a raconté comment Pie XII a eu recours à George Lemaître pour exprimer la vision de l'Église qui se nourrit à la fois de la foi et de la connaissance scientifique. Le frère Guy Consolmagno a évoqué la confusion qui existe parfois entre la théorie du Big Bang et le récit de la Genèse sur la Création pour souligner qu'il s'agit de deux domaines distincts dans leurs parcours d'étude qui font partie d'un seul et même voyage.

La vitesse des galaxies

Massimo Bianchi, physicien théoricien et professeur titulaire à l'université de Rome et à l'INFN Tor Vergata, est intervenu lors de la conférence de presse pour expliquer, entre autres, que l'un des sujets d'étude approfondi aujourd'hui est la vitesse des galaxies. En ce qui concerne les trous noirs, a-t-il précisé, «il était important de se rendre compte, par rapport au passé, que la vitesse de la lumière n'est pas infinie, que la lumière se propage à une vitesse très élevée mais finie». Il a ajouté que les chercheurs s'intéressent actuellement aux ondes gravitationnelles récemment mises en évidence. Bianchi a également rappelé que George Lemaître et Albert Einstein se sont rencontrés personnellement à quatre reprises.