La découverte de la plus grande expérience de l’histoire de l’univers : l’énergie noire évolue

Chaque nouvelle grande expérience pour comprendre l’univers est comme un chapitre d’un très long roman. La pièce la plus récente mise à la disposition du public a été réalisée par le Collaboration DESIla plus grande expérience depuis que l’humanité a étudié le cosmos.

Avec DESI, nous avons réalisé cartographier un grand nombre de galaxies et de quasars dans l’univers, offrant une vue sans précédent de sa répartition et de sa structure. Non seulement cela : nous disposons d’une carte de la répartition de la matière pour les onze derniers milliards d’années. Pas mal étant donné que l’univers entier a un peu moins de quatorze milliards d’années.

DESI a pu nous donner la meilleure carte tridimensionnelle de l’univers.

Sans incertitude

Imaginons l’univers comme une mer remplie d’îlots de matière. Chaque île possède un phare, les galaxies. Nous ne voyons pas toutes les terres de chaque île, mais nous savons que là où il y a un phare, il y aura une île. Ces îles sont un peu particulières car elles se déplacent chacune à une vitesse différente tant en direction qu’en quantité. Eh bien, grâce à ces vitesses, nous pouvons savoir à quelle distance se trouve chaque galaxie de nous. C’est un peu comme savoir si une ambulance s’approche ou s’éloigne grâce à la façon dont nous entendons sa sirène.

Comme toute bonne histoire, elle devient de plus en plus intéressante à mesure qu’elle progresse. Grâce à la carte que DESI nous a fournie du dernier milliard d’années, notre connaissance de l’évolution de l’univers présente actuellement une incertitude qui ne dépasse pas 1%.

Des changements, tout change

Parmi les informations abondantes que DESI nous a fournies, la découverte la plus importante est que l’énergie noire semble souscrire à une vieille chanson, celle avec un couplet qui dit “change, tout change”.

Et pendant des décennies, nous avons pensé que la meilleure description possible de l’énergie noire était une constante cosmologique. Dans ce modèle, la densité de cet ingrédient de la soupe cosmique restait inchangée, presque comme sur une photographie. Même si, même si elle est constante, la répulsion gravitationnelle exercée par ce type d’énergie sombre provoque une accélération constante de l’univers.

C’est ainsi que nous l’avons dit jusqu’à présent. Ce que nous voyons n’est peut-être pas une photographie insensible au temps, mais un film lent mais passionnant. Mais il est très possible que, comme dans un bon roman d’Agatha Christie, il y ait un rebondissement final inattendu et qu’il vienne des mains de l’énergie noire.

Poursuivant l’analogie littéraire, DESI est le Hércules Poirot de ce roman.

Cartographier notre ignorance

L’un des scénarios les plus populaires pour expliquer l’évolution de l’univers prend comme paramètre la vitesse à laquelle il s’étend et un modèle mathématique très simple. On prend la valeur actuelle (à quelle vitesse se déplace l’univers le plus jeune) et d’autre part la valeur de la vitesse observée dans l’univers primitif. Nous traçons une ligne qui joint la valeur actuelle et la valeur la plus ancienne que nous pouvons avoir. DESI s’est chargé de voir la pente de la ligne. Pour ce faire, les chercheurs le reconstruisent avec leurs données. Parfois, il y a des domaines inaccessibles à cette expérience spécifique et qui recourent aux valeurs de autres projets. À d’autres occasions, nous nous retrouvons face à un désert de données et nous devons combler le vide avec génie mathématique. D’une certaine manière, nous cartographions notre ignorance.

Les galaxies dont la physique a été observée par DESI avec une très grande précision permettent de limiter de plus en plus cette incertitude.

L’énergie sombre est diluée

Le résultat des données analysées par DESI nous permet d’interpréter que l’énergie sombre de l’univers est en train de se diluer. Tandis qu’il se dilue – oui, très lentement – ​​il continue de tout dominer. Pendant ce temps, l’univers continue et continuera à s’étendre rapidement.

Mais DESI montre quelque chose de nouveau, un changement qui n’est pas facile à accommoder : dans les premiers stades de l’univers, ce n’était pas le cas. À cette époque, la matière, comme aujourd’hui, était un acteur secondaire et l’énergie noire n’était même pas cotée sur le grand marché cosmique. Dans ce principe parmi les principes, le rôle principal correspondait aux photons qui forment aujourd’hui le fond diffus cosmologique.

Selon DESI, au cours de cette étape, la densité de l’énergie noire a progressivement augmenté, revendiquant ainsi son rôle important.

Nous pouvons apprendre quelque chose de ce changement de tendance. Si le comportement actuel de l’énergie noire diffère grandement de celui primitif, c’est parce que… une évolution s’est produite ! Le rebondissement final a été découvert par notre Hercule Poirot, DESI !

L’agitation entre physiciens

Ces découvertes ont déclenché une activité frénétique. De nombreux chercheurs ont lancé soit pour réfuter, soit pour soutenir les résultats. D’une part, la physique impliquée est extrêmement complexe. D’un autre côté, le traitement statistique des données doit être impeccable. Nous sommes nombreux à commencer à chercher dans les coins des indices sur quelque chose qui ne correspond pas tout à fait. Certains cosmologistes deviennent le personnage bavard du roman qui fournit des informations à la personne principalement responsable de la recherche.

La prochaine question que devra résoudre notre détective cosmique peut être formulée ainsi : pourquoi l’énergie noire s’est-elle comportée différemment au cours de deux périodes de l’univers ?

Heureusement, DESI n’est pas terminé ici, il y a beaucoup de recherches à faire. En fait, au moins jusqu’en 2026, l’observation continuera.

Qui sait quels autres mystères surgiront de ce que vous observez ? Et qui sait si cela résoudra également certains des mystères cosmologiques que nous avons déjà sous la main ?