Cette nouvelle carte cosmologique met en lumière l'énergie sombre

L'énergie sombre est l'un des plus grands mystères de la science aujourd'hui. Nous en savons très peu à ce sujet, à part qu'il est invisible, il remplit tout l'univers et éloigne les galaxies les unes des autres. Cela fait que notre cosmos se développe à un rythme accéléré. Mais qu'est-ce que c'est? L’une des explications les plus simples est qu’il s’agit d’une «constante cosmologique» – un résultat de l’énergie de l’espace vide lui-même – une idée introduite par Albert Einstein.

De nombreux physiciens ne sont cependant pas satisfaits de cette explication. Ils veulent une description plus fondamentale de sa nature. S'agit-il d'un nouveau type de champ énergétique ou d'un fluide exotique ? Ou est-ce un signe que les équations de gravité d'Einstein sont en quelque sorte incomplètes ? De plus, nous ne comprenons pas vraiment le taux d'expansion actuel de l'univers.

Maintenant, notre projet – le Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS) – a mis au point quelques réponses. Notre travail a été publié sous la forme d'une série de 23 publications dont certaines sont encore en cours d'examen par les pairs, décrivant la plus grande carte cosmologique en trois dimensions jamais créée.

Actuellement, la seule façon dont nous pouvons ressentir le la présence d'énergie noire est avec des observations de l'univers lointain. Plus les galaxies sont éloignées, plus elles nous paraissent jeunes. C’est parce que la lumière qu’ils émettent a mis des millions, voire des milliards d’années à atteindre nos télescopes. Grâce à ce genre de machine à remonter le temps, nous pouvons mesurer différentes distances dans l'espace à différentes époques cosmiques, ce qui nous aide à déterminer à quelle vitesse l'univers se développe.

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En utilisant le télescope Sloan Digital Sky Survey nous avons mesuré plus de deux millions de galaxies et de quasars – des objets extrêmement lumineux et éloignés qui sont alimentés par des trous noirs – au cours des deux dernières décennies. Cette nouvelle carte couvre environ 11 milliards d'années d'histoire cosmique qui était essentiellement inexplorée, nous apprenant l'énergie noire comme jamais auparavant.

Nos résultats montrent qu'environ 69% de l'énergie de notre univers est de l'énergie noire. Ils démontrent également, une fois de plus, que la forme la plus simple d'énergie noire d'Einstein – la constante cosmologique – est celle qui correspond le mieux à nos observations.

En combinant les informations de notre carte avec d'autres sondes cosmologiques, telles que le fond cosmologique des micro-ondes – la lumière laissés par le big bang – ils semblent tous préférer la constante cosmologique à des explications plus exotiques de l'énergie noire.

Expansion cosmique en litige

Les résultats fournissent également un meilleur aperçu de certaines controverses récentes sur l'expansion taux de l'univers aujourd'hui et sur la géométrie de l'espace.

La combinaison de nos observations avec des études de l'univers à ses débuts révèle des failles dans notre description de son évolution. En particulier, notre mesure du taux actuel d'expansion de l'univers est d'environ 10% inférieure à la valeur trouvée en utilisant des méthodes directes de mesure des distances aux galaxies proches. Ces deux méthodes prétendent que leur résultat est correct et très précis, de sorte que leur différence ne peut pas être simplement un hasard statistique.

La précision d'eBOSS renforce cette crise. Il n'y a pas d'explication largement acceptée à cet écart. Il se peut que quelqu'un ait commis une erreur subtile dans l'une de ces études. Ou cela peut être un signe que nous avons besoin d'une nouvelle physique. Une possibilité passionnante est qu'une forme de matière jusque-là inconnue du premier univers pourrait avoir laissé une trace dans notre histoire. C'est ce qu'on appelle «l'énergie noire précoce», que l'on pense être présente lorsque l'univers était jeune, ce qui aurait pu modifier le taux d'expansion cosmique.

Des études récentes sur le fond cosmique des micro-ondes suggèrent que la géométrie de l'espace peut être courbé au lieu d'être simplement plat – ce qui est conforme à la théorie la plus acceptée du big bang. Mais notre étude a conclu que l'espace est en effet plat.

Même après ces avancées importantes, les cosmologistes du monde entier resteront perplexes devant l'apparente simplicité de l'énergie noire, la planéité de l'espace et les valeurs controversées du taux d'expansion aujourd'hui. Il n'y a qu'une seule façon d'avancer dans la recherche de réponses: créer des cartes plus grandes et plus détaillées de l'univers. Plusieurs projets visent à mesurer au moins dix fois plus de galaxies que nous.

Si les cartes d'eBOSS ont été les premières à explorer une lacune de 11 milliards d'années auparavant manquante de notre histoire, la nouvelle génération de télescopes fera un -version de résolution de la même période de temps. Il est passionnant de penser au fait que les futures enquêtes pourront peut-être résoudre les mystères restants sur l'expansion de l'univers au cours de la prochaine décennie. Mais ce serait tout aussi passionnant s'ils révélaient plus de surprises.

Cet article est republié de The Conversation par Julian Bautista ]Chercheur, Université de Portsmouth sous une licence Creative Commons. Lire l'article original .