Les scientifiques ont atteint un niveau de clarté sans précédent en cartographiant l’expansion de l’univers et en étudiant l’énergie noire, la force énigmatique qui accélère cette expansion. Cette avancée majeure résulte de l’analyse de six années de données collectées par la caméra à énergie sombre (DECam) du télescope de 4 mètres Víctor M. Blanco de la National Science Foundation des États-Unis. C’est la première fois que quatre méthodes indépendantes d’étude de l’énergie noire sont combinées, doublant ainsi la précision des mesures précédentes.
Les données derrière la découverte
L’analyse englobe 758 nuits d’observations couvrant un huitième du ciel, menées entre 2013 et 2019 par la collaboration Dark Energy Survey (DES). Le DECam de 570 mégapixels a capturé des données provenant de 669 millions de galaxies, situées à quelques milliards d’années-lumière. Cette échelle est cruciale car la compréhension de l’énergie noire nécessite d’observer l’univers aux plus grandes échelles possibles – les effets sont subtils et ne deviennent apparents qu’en examinant de vastes distances cosmiques.
Pourquoi l’énergie noire est importante
L’existence de l’énergie sombre a été évoquée pour la première fois en 1998, lorsque les astronomes ont observé que les supernovas lointaines reculaient plus rapidement que prévu. Cela signifiait non seulement que l’univers était en expansion, comme Edwin Hubble l’avait découvert des décennies plus tôt, mais que son expansion s’accélérait. L’énergie noire représente désormais environ 68 % de l’énergie et de la matière totales de l’univers, mais sa nature reste inconnue.
Le moment de la domination de l’énergie noire est également essentiel : elle n’a commencé à submerger la gravité qu’il y a 3 à 7 milliards d’années. Cela suggère que l’évolution de l’univers n’est pas un processus simple et linéaire, mais comprend des phases où différentes forces prédominaient.
Quatre façons d’étudier l’invisible
L’analyse DES a combiné de manière unique quatre méthodes pour sonder l’énergie noire :
- Supernovas de type Ia : L’outil de découverte original, toujours vital pour mesurer les distances à travers le cosmos.
- Lentille gravitationnelle faible : La subtile courbure de la lumière lorsqu’elle traverse des objets massifs, révélant la répartition de la matière noire et de l’énergie noire.
- Galaxy Clustering : La façon dont les galaxies se regroupent fournit des indices sur la structure cosmique sous-jacente influencée par l’énergie sombre.
- Oscillations acoustiques baryoniennes (BAO) : Les ondulations de l’univers primitif sont préservées sous forme de fluctuations de densité, agissant comme une règle cosmique pour mesurer l’expansion.
En croisant ces quatre méthodes indépendantes, l’équipe DES a considérablement renforcé la confiance dans leurs résultats.
Écarts inattendus
Les données DES s’alignent à la fois sur le modèle cosmologique standard (Lambda Cold Dark Matter – LCDM) et sur un modèle plus flexible permettant à l’énergie noire d’évoluer au fil du temps (wCDM). Cependant, l’analyse a révélé une divergence entre le regroupement de galaxies observé et les prédictions des deux modèles.
Les galaxies modernes semblent se regrouper différemment que prévu sur la base des mesures de l’univers primitif, ce qui suggère que les modèles cosmologiques actuels pourraient être incomplets. Ce décalage, bien que subtil, s’accentue à chaque nouvelle observation.
L’avenir de la recherche sur l’énergie noire
La prochaine étape consiste à combiner les données DECam avec les observations du Legacy Survey of Space and Time (LSST) de l’observatoire Vera C. Rubin, qui cataloguera environ 20 milliards de galaxies. Cela fournira une vision encore plus complète de l’histoire de l’univers et du comportement de l’énergie noire.
“DES a été transformateur et l’observatoire Vera C. Rubin nous mènera encore plus loin”, déclare Chris Davis de la National Science Foundation. La portée sans précédent de l’Observatoire Rubin promet de tester notre compréhension de la gravité et de débloquer de nouvelles connaissances sur la véritable nature de l’énergie noire.
L’univers reste plein de mystères, mais ces découvertes nous rapprochent plus que jamais de la découverte des secrets de son expansion accélérée.
