Depuis des milliards d'années, les observations montrent que l'expansion de l'univers s'accélère, comme si une force mystérieuse poussait les galaxies à s'éloigner toujours plus vite les unes des autres. Les cosmologistes ont baptisé ce moteur invisible «énergie sombre», souvent modélisée par une constante cosmologique: une énergie du vide uniforme, intégrée dans les équations d'Einstein et supposée… immuable. C'est le socle du modèle standard ΛCDM, qui décrit une expansion éternellement accélérée.

Or, une équipe de théoriciens propose un scénario plus dynamique: et si cette constante pouvait changer de signe au cours de l'histoire cosmique, passant d'une valeur négative dans l'univers primordial à la valeur positive que nous mesurons aujourd'hui? Dans un article déposé sur la plateforme scientifique arXiv et relayé par Popular Mechanics, les auteurs construisent des modèles d'«énergie sombre dynamique» où la densité d'énergie du vide n'est plus fixe mais évolue, avec à la clé un possible retournement futur de l'expansion.

Au cœur de cette idée, on trouve un champ scalaire qui imprègne tout l'espace‑temps, un peu comme le champ électromagnétique, mais associé à l'énergie sombre plutôt qu'à la lumière. On peut l'imaginer comme une bille qui roule dans un paysage de collines et de vallées. Dans les premiers instants de l'univers, cette bille se serait trouvée dans un creux correspondant à une constante cosmologique négative, avant de migrer, à un moment critique de l'histoire, vers un nouvel état d'équilibre donnant la valeur positive observée aujourd'hui.

Ce type de modèle ne sert pas seulement à raconter une jolie histoire théorique: il vise à rendre compte de l'ensemble de l'évolution cosmique, du passé lointain au futur, dans un cadre unifié. Les auteurs espèrent au passage atténuer certaines tensions persistantes, en particulier la fameuse «tension de Hubble» –l'écart entre la vitesse d'expansion déduite du fond diffus cosmologique et celle mesurée dans l'univers local– en autorisant l'énergie sombre à varier dans le temps plutôt que de rester figée.

Un scénario qui marche, mais...

Si la constante cosmologique a réellement changé de signe au cours du temps, cette transition aurait laissé des traces dans la manière dont les galaxies et les amas se sont formés et ont grandi. Les premiers calculs montrent que certains de ces modèles restent compatibles avec les observations actuelles, tout en introduisant une phase où l'énergie du vide est négative avant de devenir positive, et potentiellement en menant l'univers vers un scénario de Big Crunch plutôt que vers une expansion sans fin.

Reste que ce type d'hypothèse soulève autant de questions qu'il n'en résout. Les versions les plus simples modélisent le changement de signe comme un «commutateur» instantané, ce qui génère des singularités mathématiques que les auteurs doivent ensuite lisser via des transitions plus progressives, ce qui pourrait s'apparenter… à du bricolage. La manière précise dont ce champ interagirait avec les autres composantes de l'univers –matière, rayonnement, gravitation– demeure loin d'être élucidée.

Malgré ces obstacles, l'élégance de l'idée séduit une partie de la communauté: un même cadre théorique pour décrire une énergie sombre changeante, possible clé de la tension de Hubble et du problème de coïncidence cosmologique (le fait que les densités de matière et d'énergie sombre soient du même ordre de grandeur aujourd'hui, alors qu'elles évoluent différemment dans le temps).

Le tout en laissant ouverte la possibilité d'un univers qui, après avoir accéléré pendant des milliards d'années, pourrait un jour s'arrêter, puis repartir… en sens inverse.