La constante cosmologique, notee lambda, est un terme que Einstein a introduit en 1917 dans ses equations de la relativite generale. A l’origine, il l’a ajoutee pour obtenir un univers statique, conformement aux conceptions de l’epoque. Quand Hubble a decouvert l’expansion de l’univers en 1929, Einstein a retire cette constante, la qualifiant de plus grande erreur de sa carriere. L’histoire lui a pourtant donne tort : la constante cosmologique est aujourd’hui au coeur de la cosmologie moderne.
Une erreur devenue revelation
En 1998, la decouverte de l’expansion acceleree de l’univers — via l’observation de supernovas lointaines — a necessite la rehabilitation de la constante cosmologique. Pour que les equations de la relativite generale decrivent cette acceleration, il faut introduire un terme supplementaire d’energie repulsive. La constante cosmologique joue exactement ce role : elle represente une energie du vide, une energie intrinseque a l’espace lui-meme qui exerce une pression negative et accelere l’expansion.
Le probleme de la constante cosmologique
La valeur mesuree de la constante cosmologique pose un probleme profond. La mecanique quantique predit que l’energie du vide devrait etre enormement plus grande — d’un facteur 10 puissance 120 — que la valeur observee. Cet ecart colossale est l’un des problemes non resolus les plus importants de la physique theorique, parfois appele le probleme de la constante cosmologique ou probleme de la fine-tuning.
Lien avec l’energie noire
La constante cosmologique est l’interpretation la plus simple de l’energie noire. Si cette constante est reellement une propriete fondamentale de l’espace-temps, son effet est permanent et uniforme dans tout l’univers. D’autres modeles theoriques proposent une energie noire dynamique qui pourrait varier dans le temps — ce que les observations futures tenteront de distinguer.
Le saviez-vous ?
La lettre grecque lambda utilisee pour la constante cosmologique est devenue si emblematique qu’elle figure dans le nom du modele cosmologique standard : le modele Lambda-CDM (Cold Dark Matter), qui decrit l’univers en termes de constante cosmologique et de matiere noire froide.
Questions frequentes
La constante cosmologique est-elle vraiment constante ?
C’est ce que supposent les observations actuelles, en accord avec le modele Lambda-CDM. Mais des missions comme Euclid ou le Vera Rubin Observatory cherchent a detecter d’eventuelles variations de cette constante dans le temps, ce qui signalerait une energie noire dynamique plutot qu’une vraie constante.
Pourquoi Einstein a-t-il regrette la constante cosmologique ?
Parce qu’il l’a introduite pour des mauvaises raisons — forcer un univers statique — alors qu’elle aurait pu lui faire predire l’expansion de l’univers avant Hubble. Apres la decouverte de l’expansion, la constante semblait inutile. Il ne pouvait pas savoir qu’elle reviendrait sous forme d’energie noire.
Quelle est la valeur numerique de la constante cosmologique ?
Sa valeur est environ 1,1 x 10 puissance -52 par metre carre — une valeur infinitesimale, ce qui explique que ses effets ne se manifestent qu’a l’echelle cosmologique et sont totalement imperceptibles aux echelles stellaires ou galactiques.