Un consortium international avec participation de l’EPFL a analysé, dans le cadre d’un vaste programme de relevés cosmologiques, plusieurs millions de galaxies et de quasars. Le résultat est la plus grande carte en 3D de l’univers réalisée à ce jour.
Ces travaux sont le fruit de la collaboration, sur plus de vingt ans, de plusieurs centaines de scientifiques issus d’une trentaine d’institutions différentes de par le monde, a indiqué l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) dans un communiqué.
Les chercheurs étaient réunis au sein du «Sloan Digital Sky Survey» (SDSS) et autour d’un télescope optique dédié au projet situé au Nouveau-Mexique, aux États-Unis. Ce travail de cartographie a été rendu public dimanche sous la forme de plus de vingt publications scientifiques.
Le projet eBOSS, lancé par un chercheur de l’EPFL, implique plus d’une centaine d’astrophysiciens autour d’un télescope dédié dans un observatoire au Nouveau-Mexique. EPFL
Les analyses proviennent notamment du dernier sondage cosmologique du SDSS, nommé «The extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey» (eBOSS), qui implique plus de 100 astrophysiciens. Plusieurs chercheurs de l’EPFL en font partie: Jean-Paul Kneib, qui dirige le Laboratoire d’astrophysique (LASTRO), en est même l’initiateur et en a été le chercheur principal pendant plusieurs années.
«En 2012, j’ai lancé le projet eBOSS avec l’idée de produire une cartographie 3D de l’Univers la plus complète, en utilisant pour la première fois de nouveaux traceurs que sont les galaxies formant activement des étoiles et les quasars», indique Jean-Paul Kneib, cité dans le communiqué. EPFL
Matière et énergie noires
La carte ainsi finalisée montre des filaments de matière et des vides qui définissent plus précisément la structure de l’Univers dès ses prémices, c’est-à-dire lorsqu’il n’avait que 380’000 ans. De là, les chercheurs ont mesuré quels étaient les schémas récurrents dans la distribution des galaxies, identifiant ainsi plusieurs paramètres cosmologiques clés, que sont notamment la densité de matière et d’énergie noires dans l’Univers.
Pour réaliser ce relevé, les équipes impliquées dans le projet eBOSS se sont intéressées à différents traceurs révélant la distribution de masse dans l’Univers. Pour la partie de la carte relative à l’Univers d’il y a six milliards d’années dans le passé, les chercheurs ont observé les galaxies les plus anciennes et les plus rouges.
Pour les époques plus lointaines, ils se sont concentrés sur les galaxies les plus jeunes, les bleues. Pour remontrer au plus loin, c’est-à-dire jusqu’à onze milliards d’années, ils ont utilisé des quasars – des galaxies dont le trou noir super-massif, en leur centre, est rendu extrêmement lumineux par la matière qui y est engloutie.
Une expansion plus lente?
L’histoire mise en lumière par cette carte révèle qu’à un certain moment, l’expansion de l’Univers s’est accélérée et a, depuis, continué à le faire. Ceci semble être dû à la présence d’énergie noire, un élément invisible qui s’intègre naturellement à la théorie générale de la relativité d’Einstein mais dont l’origine n’est pas encore comprise.
Lorsque les observations d’eBOSS sont mises en perspective avec des études menées jusqu’alors sur les premiers temps de l’Univers, des décalages apparaissent dans le modèle pour ce qui est de la mesure de la vitesse d’expansion.
Celle communément admise actuellement, que l’on appelle la «constante de Hubble», est 10% plus lente que la valeur calculée à partir des distances entre les galaxies les plus proches de la nôtre. Or, la haute précision et la grande variété des données du programme eBOSS rendent peu probable que cette différence soit due au hasard.
Il n’y a à ce jour pas d’explication communément admise pour ces désaccords entre les différentes mesures de la vitesse d’expansion, mais le fait qu’une forme encore inconnue de matière ou d’énergie issue de l’Univers primordial puisse avoir laissé des traces dans notre histoire est une intéressante possibilité, conclut l’EPFL.