80 Le décalage spectral en question

La grande force de la théorie de l'expansion de l'Univers, c'est qu'elle s'appuie sur un fait d'observation incontestable : le décalage spectral dont l'effet est proportionnel à la distance. La théorie de l'expansion de l'univers et partant toute la cosmologie moderne a pour premier fondement expérimental qu'une interprétation particulière de l'effet Doppler.  L'astronomie spatiale nous permettant d'apercevoir des objets de plus en plus lointains, la mesure des galaxies en fuite nous donne des vitesses qui s'approchent dangereusement de celle de la lumière. De telles vitesses sont  inconcevables dans le cadre des lois physiques que nous connaissons. Les galaxies s'éloigneraient les unes des autres car nous constatons que les raies spectrales virent vers le rouge, ce qui est la preuve manifeste d'un objet en fuite.     

L'observation rapporte (Hubble) que la vitesse de fuite est proportionnelle à l'éloignement : les galaxies s'échapperaient d'autant plus vite qu’elles seraient plus lointaines. De fait, les astronomes d'aujourd'hui nous donnent des vitesses d'éloignement proprement prodigieuses (plus 140.000 km/s ; vitesse orbitale de la terre : 29 km/s, du soleil  250 km/s).

Des galaxies dont les masses seraient équivalentes à plusieurs centaines de milliers de milliards de masses solaires seraient ainsi emportées à ces vitesses limites alors que seules des particules de masse infime nous semblent autorisées à la frôler. Nous devons accepter sans étonnement aucun les conséquences d'une stricte application de la loi de Hubble.

Mais, ici intervient une distinction entre l'effet Doppler classique que l'on peut observer en provenance d'étoiles relativement proches, du décalage spectral cosmologique. Dans un cas, il s'agit d'un mouvement classique : une étoile se déplace dans l'espace. Dans l'autre, chaque galaxie est au repos, c'est l'espace dans son ensemble qui se dilate par le procédé de la comobilité. Il s'agit pourtant du même effet observé mais sa cause en est différente. Par comobilité, il faut entendre une pression/déplacement de l’espace qui emporte étoiles et galaxies. 

Lorsque, comme nous le pensons, les progrès de l'observation permettront d'apercevoir des quasars dont les vitesses de fuite seront équivalentes voire supérieures à C, ces objets n'auront d'autres choix que de se transformer intégralement en rayonnement, encore que la relativité interdise à des corps massifs d'atteindre la vitesse de la lumière. Mais qui plus est, à supposer que ces galaxies demeurent en dessous mais proches de C, les rayonnements émis dans la direction de leur mouvement ne pourront guère s'éloigner de l'astre émetteur !

L'interprétation en termes de mouvement dans l'espace décrit par la relativité restreinte devient donc précisément invalide au moment où surgit le paradoxe d'une vitesse de récession supérieure à la vitesse de la lumière. Ce paradoxe est résolu dans le cadre de la relativité générale qui permet d'interpréter la loi de Hubble-Lemaître non pas comme un mouvement dans l'espace, mais une expansion de l'espace lui-même. Dans ce cadre-là, le postulat d'impossibilité de dépassement de la vitesse de la lumière fréquemment (et improprement) employé en relativité restreinte se reformule de façon plus exacte en énonçant qu'aucun signal ne peut se déplacer à une vitesse supérieure à celle de la lumière, les vitesses étant localement mesurées par des observateurs dans des régions où l'espace peut être décrit par la relativité restreinte (soit à petite échelle).Cela signifie que la loi de Hubble ne s’applique qu’à petite échelle, c’est-à-dire là ou justement il est impossible « localement » de dépasser la vitesse de la lumière. Autrement dit un observateur situé à 15 ou 18 milliards d’année lumière ne verra pas la galaxie dépasser C alors même que sur la Terre le décalage nous l’indiquera. Qui a raison ? Quelle est la vérité physique réelle ? Subtilités et subterfuges de la relativité dont la vérité dépend du lieu ou elle est affirmée !!

De fait, l'astrophysique contemporaine se trouvera bientôt dans une impasse : le constat de vitesses de fuite de plus en plus élevées va faire peser de sérieux doute sur la validité de l'interprétation standard de l'effet Doppler, et son cadre théorique ne lui fournit aucune issue explicative satisfaisante. Mais tout porte à croire qu'entre la vérité du réel et celle de la théorie, c'est cette dernière qui sera choisie. La raison en est simple : aucune explication alternative n'a pu rendre compte de l'effet Doppler. Il ne peut être dû, comme l'ont proposé certains physiciens opposés à l'expansion, à une "fatigue de la lumière", à une perte d'énergie résultant du choc avec des particules rencontrées en cours de parcours, ce qui se repère facilement dans le changement de la structure du spectre.

Reste que l'effet Doppler est proportionnel à la distance d'éloignement de l'astre et que qu'il doit bien se trouver une explication qui tienne à cet espace parcouru. Ce concept d'un univers évolutif, en expansion, est contenu dans les équations de la relativité générale. La relativité générale explique que ce ne sont pas les galaxies qui se déplacent dans l'espace, mais le tissu spatial lui-même qui se dilate. Si nous récusons tout à la fois, comme causes du décalage spectral cosmologique,  l'effet des chocs sur la matière rencontrée et la fuite des astres, il nous faudra rechercher la raison dans un  tout un autre phénomène.

De fait, pour que la lumière rougie en provenance des étoiles nous parviennent intacte, sans floue ni affaiblissement différencié de son spectre, il faut que la cause à l'origine de l'affaiblissement de l'énergie soit totalement uniforme, homogène, isotrope. Cette cause ne peut être trouvée ailleurs que dans les propriétés de l'espace. Ainsi, nous savons que l'espace contient  des rayonnements de fond d'énergie quasi uniforme dans toutes les directions. Tout photon qui traverse l'espace pourrait voir son énergie baisser lors son déplacement par la présence interne de ces rayonnements de faible énergie (2.7K) qui constituent une sorte résistance interne de l'espace.  La valeur de cette résistance est par définition proportionnelle à la distance parcourue. Par ailleurs, nous savons que le vide est animé de fluctuations dites fluctuations quantiques et qu'ainsi il apparaît être le siège de phénomènes qui doivent être pris en compte dans l'analyse des causes du décalage spectral.

Cependant,  nous nous trouvons ici devant une difficulté majeure : les contraintes de la métrique de la relativité qui n'accorde aucune propriété particulière à l'espace indépendante de celles de la matière. Il s'agira donc de dissocier radicalement, à l'encontre de la métrique relativiste, les catégories  d'espace et de temps, en évitant de les fondre dans une mathématique qui diluerait toute signification phénoménologique propre.

Il est évident que nous sommes confrontés à une interprétation, univoque, dogmatique de l'effet Doppler qui peut fournir dans certains cas d'observations d'excellents résultats, mais qui ne saurait servir de soutènement très sérieux à cette prétendue expansion de l'univers. Mais, de surcroît, est-on sûr que le photon est doté d'un mouvement illimité, qu'il peut parcourir des distances infinies sans que jamais l'espace ne lui oppose la moindre inertie ? Il paraît tout à fait déraisonnable de penser que la lumière qui parvient des galaxies les plus lointaines après des milliards d'années-lumière de voyage puisse nous atteindre pure de tout évènement, comme intacte et préservée depuis son origine. Dans cette argumentation, la distance ne saurait intervenir comme facteur pour expliquer le décalage spectral.

Par ailleurs, il est évident que lorsqu'un rayonnement  traverse des amas de poussières, celles-ci absorbent une partie de l'énergie du photon et décale vers le rouge son spectre. Ainsi, certains observations ont montré  qu'une galaxie située DEVANT une autre pouvait avoir un décalage spectral et une vitesse de fuite supérieure : si elle est entourée d'un anneau de poussières, elle peut absorber une partie de la lumière d'un compagnon plus lointain qui apparaît dès lors fuir moins rapidement.

 En définitive, toute la cosmologie contemporaine repose principalement sur ce  fait observationnel dont l'interprétation univoque nous semble extrêmement limitée et contestable. Les astronomes ont découvert une loi dont la simplicité lui confère une beauté et une séduction sans égale. Dans une discipline ou les certitudes expérimentales ne sont guère aisées à obtenir, il était tentant de fortifier un fragile savoir autour d'une vérité assurée et rassurante. Malheureusement, on ne saurait s'aventurer à reconstruire tout un univers, avoir la prétention d'en décrire son histoire et son évolution et extrapoler à partir de ce seul effet Doppler toute une série de conséquences

Cette simple affirmation : plus un objet est lointain, plus il va vite nous paraît d'un simplisme extravagant. Nous  connaissons en astronomie  les mouvements gravitationnels autour d'un centre et les vitesses orbitales sont d'autant moins rapides que l'astre satellisé est plus éloigné. Ici, nous avons une loi mécanique fondée, justifiée et vérifiée.

Il nous semble donc improbable que les galaxies puissent échapper à cette lois générale de la gravitation entre masses et que pour elles seules existeraient un mouvement rectiligne uniformément accéléré d’expansion qui aurait pour vertu d'annuler tous les effets d'attraction mutuels. La loi de Hubble nous est donc donnée comme une exception non fondée aux lois de la gravitation. L'énergie acquise par les galaxies ne pourrait s'expliquer que par les effets centrifuges consécutifs au  big-bang de sorte que la vitesse d'expansion soit supérieure à l'attraction gravitationnelle. Mais on ne comprend pas pourquoi l'explosion primordiale aurait transmis des énergies cinétiques différentes.

Le recours à une force  d'expansion produit par l'espace lui-même permet de contourner toutes ces objections en mettant en place le principe d'une force centrifuge inconnue et nouvelle qui n'aurait pourtant aucun des attributs d'une force classique.