La théorie de la relativité générale, les modèles de trous noirs et les solutions cosmologiques de type " big-bang " qui en découlent, décrivent des espace-temps courbés par la gravitation, sans toutefois trancher sur certaines questions fondamentales quant à la nature de l'espace. Quelle est sa structure géométrique à grande et à petite échelle ? Est-il continu ou discontinu, fini ou infini, possède-t-il des " trous " ou des " poignées ", contient-il un seul feuillet ou plusieurs, est-il " lisse " ou " chiffonné " ? Des approches récentes et encore spéculatives, comme la gravité quantique, les théories multidimensionnelles et la topologie cosmique, ouvrent des perspectives inédites sur ces questions. Je détaillerai deux aspects particuliers de cette recherche. Le premier sera consacré aux trous noirs. Astres dont l'attraction est si intense que rien ne peut s'en échapper, les trous noirs sont le triomphe ultime de la gravitation sur la matière et sur la lumière. Je décrirai les distorsions spatio-temporelles engendrées par les trous noirs et leurs propriétés exotiques : extraction d'énergie, évaporation quantique, singularités, trous blancs et trous de ver, destin de la matière qui s'y engouffre, sites astronomiques où l'on pense les avoir débusqués. Le second aspect décrira les recherches récentes en topologie cosmique, où l'espace " chiffonné ", fini mais de topologie multiconnexe, donne l'illusion d'un espace déplié plus vaste, peuplé d'un grand nombre de galaxies fantômes. L'univers observable acquiert ainsi la forme d'un " cristal " dont seule une maille correspond à l'espace réel, les autres mailles étant des répliques distordues emplies de sources fantômes.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, cosmologie, courbure, espace, espace courbe, espace riemannien, espace-temps, forme de l'espace, géométrie différentielle, géométrie euclidienne, géométrie multidimensionnelle, gravitation, physique quantique, relativité générale, topologie

Conférence donnée à l'IAP le 17 juin 2008, par Jean-Pierre LUMINET, Astrophysicien à l'Observatoire de Paris-Meudon.
Mot(s) clés libre(s) : astronomie, astrophysique, Copernic, cosmologie, histoire des sciences, Kepler, observation du ciel, système solaire, Tycho Brahe

la description de la forme de notre espace physique à diverses échelles de grandeur (en taille ou en énergie) met en jeu une riche variété de modèles géométriques, chacun dépendant de la théorie physique sous-jacente. La description des distorsions spatio-temporelles engendrées par les champs gravitationnels et quantiques est l’un des grands défis de la physique fondamentale du XXIe siècle.   Jean-Pierre Luminet parlera des représentations spatiales décrivant la forme de l’espace engendrée par les trous noirs, puis la forme globale de notre univers dans le cadre de la topologie cosmique, pour finir avec quelques indications sur la structure possible de l’espace-temps à l’échelle quantique.
Mot(s) clés libre(s) : astronomie, trous noirs, espace, mathématiques, Grenoble, institut fourier, conférence Mathenville, multivers