Le bain est chaud, l'eau coule sur un tapis de bulles en ce dimanche soir. J'en prends une pleine poignée et souffle dessus pour les voir s'envoler dans ma salle de bain normande. Le spectacle me réjouit. Il me renvoie à ces scènes d'enfance où, muni d'un cerceau géant que j'avais plongé dans un seau rempli de savon, je courais à perte de souffle sur le bord de mer. Je m'émerveillais de voir alors les fines pellicules de savon se remplir d'air, former des bulles de plus en plus grandes, qui se détachaient alors du cerceau pour s'envoler dans les airs quelques secondes avant d'éclater en touchant le sol.

Si j'avais su... Si j'avais su que 40 ans plus tard, ce sont ces mêmes bulles que j'étudierais afin de comprendre et de mesurer le mécanisme de l'expansion de l'Univers. Mon avis est qu'à la fin de votre lecture, vous ne regarderez plus les bulles de votre bain de la même manière. Elles auront pris une dimension cosmique.

Une fois n'est pas coutume, je vais vous demander de regarder l'illustration de cet article. Elle ressemble fortement à un tapis de bulles. C'est en fait une photo de l'espace. Chaque pixel représente une galaxie : c'est ce que les physiciens appellent une cartographie tridimensionnelle du ciel. Les chercheurs visent dans un premier temps des points dans le ciel. Pas n'importe lesquels : ceux qui ont une forte densité de galaxies. Ils calculent alors le nombre de galaxies autour de chacun des points centraux. Ne remarquez-vous pas quelque chose ? Les galaxies se répartissent majoritairement autour de bulles qui entourent des zones centrales de surdensité. Ces observations n'ont, paradoxalement, pas surpris les physiciens : ils s'y attendaient.

Pourquoi, me direz-vous ? Parce que dans les théories les plus solides du modèle du Big Bang, l'Univers formait, quelque 380 000 ans après le Big Bang, une soupe primordiale très chaude, mais avec des fluctuations de matière. Comme toute soupe bouillante (il y faisait des milliers de degrés), des ondes de pression s'y propageaient. La matière s'est alors accumulée, agrégée par gravité à la surface de ces ondes sphériques, pour former ce que les scientifiques appellent des « oscillations baryoniques acoustiques » (ou BAO, selon l'acronyme anglais). Oscillations acoustiques, puisque c'est la même physique en jeu que celle du son qui se propage sous forme d'ondes sphériques dans l'air avant de parvenir aux oreilles ; et « baryoniques », puisque c'est le nom savant de la matière ordinaire, formée de protons et de neutrons, que les physiciens nomment baryons. Ce sont les briques fondamentales des étoiles.

Donc, à cette époque primitive, l'Univers était un plasma dont la matière s'est ensuite figée sous forme de bulles avant de s'étendre. Un peu à la manière de ces bulles que nous gonflions enfants en soufflant dans un petit anneau trempé dans de l'eau savonneuse. Mais en quoi ces bulles cosmiques nous renseignent-elles sur l'évolution de l'Univers ? C'est très simple. Par gravité, les surdensités de matière vont attirer de plus en plus de matière, qui à son tour va attirer de plus en plus de matière, qui à son tour... Bref, la gravité s'emballe et forme un tapis de bulles d'étoiles, qui donnent naissance à des galaxies, puis des amas de galaxies... le long de ces coquilles géantes.

Or, l'Univers étant en expansion, ces bulles cosmiques géantes grandissent. En effet, le tissu du cosmos étant élastique, il éloigne chacune des galaxies les unes des autres, ayant pour conséquence un gonflement des bulles. Des physiciens de l'expérience DESI observent depuis des années déjà ces bulles cosmiques à différentes époques de l'Univers. En effet, regarder loin, c'est remonter dans le temps, puisque la lumière met un certain temps à nous parvenir. Ils ont donc regardé l'état des bulles galactiques il y a 3 milliards d'années, 5 milliards d'années, 8 milliards d'années, etc., et ont reconstruit le film du gonflement de ces bulles cosmiques.

Quelle ne fut pas leur surprise lorsqu'ils ont observé un changement de comportement de ces bulles au cours du temps ! Alors que l'on s'attendait à une accélération continue à cause de l'expansion accélérée de notre Univers – mesurée déjà depuis 1998 –, voilà que les équipes de DESI mesurent un certain ralentissement dans cette accélération au cours du temps, comme si les bulles étaient de plus en plus fatiguées de se gonfler depuis déjà plus de 13,8 milliards d'années. Et cela semble remettre en cause les scénarios les plus classiques du Big Bang, qui prévoient une constante cosmologique stricte, sans coup de fatigue cosmique au milieu du chemin.

Cette tension cosmologique n'est que de l'ordre de 5 %, me direz-vous, et il est tout à fait possible que le satellite européen EUCLID confirme ou infirme les observations de DESI. Dans un cas comme dans l'autre, cela relancera le débat sur la nature de l'énergie noire, cette étrange force à pression négative responsable de l'expansion accélérée de l'Univers. Si cette dernière n'est pas constante et varie avec le temps, comme le suggère DESI, ne serait-elle pas un champ dynamique, une particule très légère dont l'évolution signerait une forme de désintégration de l'énergie du vide ? Quels mystères cachent donc encore ces bulles cosmiques, qui donnent une nouvelle forme de poésie à mon bain dominical…