Pourquoi est-ce important: Des chercheurs du Berkeley Lab ont créé la plus grande carte 3D de l’univers, avec une précision de 1 %. Mais ce qu’ils ont découvert est surprenant dans ses implications et soulève des questions sur tout ce que la science sait sur l’univers, à commencer par l’hypothèse selon laquelle l’énergie noire n’est peut-être pas constante dans le temps, comme on le pensait auparavant.
Au cours des dernières années, l’instrument spectroscopique d’énergie sombre, ou DESI – un instrument de recherche scientifique permettant de réaliser des études astronomiques spectrographiques de galaxies lointaines – a cartographié à plusieurs reprises la distance jusqu’à 35 millions de galaxies et 2,4 millions de quasars sur un tiers de la superficie du ciel.
Dans des conditions idéales, DESI parcourt un nouvel ensemble de 5 000 galaxies toutes les 20 minutes, soit plus de 100 000 galaxies par nuit, expliquent les chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), qui dirigent le projet.
Cela représente des années pendant lesquelles 5 000 positionneurs robotiques pointent les yeux à fibre optique de DESI vers des ensembles présélectionnés de galaxies pour mesurer leurs spectres, à partir desquels on peut évaluer l’expansion de l’univers à mesure que leur lumière se déplace vers la Terre. Et le résultat final ? Eh bien, nous n’en sommes pas encore là, mais les chercheurs du Berkeley Lab ont franchi une étape importante : la plus grande carte 3D de l’univers jamais réalisée ainsi que la plus précise, avec une précision supérieure à 1 %.
Plus précisément, la précision globale du DESI sur l’histoire de l’expansion de l’univers sur 11 milliards d’années est de 0,5 pour cent, et l’époque la plus lointaine, couvrant 8 à 11 milliards d’années, a une précision record de 0,82 pour cent.
Avec la lumière de ces objets éloignés dans l’espace qui vient d’atteindre DESI, les scientifiques peuvent cartographier le cosmos tel qu’il était dans sa jeunesse, révélant ainsi l’un des plus grands mystères de la physique : l’énergie noire, les ingrédients inconnus qui provoquent une expansion plus rapide de l’univers. et plus vite.
La carte confirme que l’expansion de l’univers s’accélère, affirment les scientifiques – et soulève également la possibilité que l’énergie noire ne soit pas constante dans le temps, comme cela a été suggéré précédemment.
« Ce que nous voyons, ce sont des indices selon lesquels elle a en réalité changé au fil du temps, ce qui est assez excitant car ce n’est pas à quoi ressemblerait le modèle standard d’une énergie noire constante cosmologique », Dr Seshadri Nadathur, co-auteur de l’étude. et chercheur principal à l’Institut de cosmologie et de gravitation de l’Université de Portsmouth, a déclaré au Guardian.
Cela pourrait signifier que les scientifiques devront peut-être repartir de zéro dans leur compréhension de l’univers, a déclaré au Guardian le professeur Carlos Frenk, de l’Université de Durham et co-auteur de la recherche. Cela implique de « réviser notre compréhension de la physique fondamentale, notre compréhension du big bang lui-même et notre compréhension des prévisions à long terme pour l’univers ».
Les chercheurs ont partagé l’analyse de leur première année de données collectées dans plusieurs articles et lors de conférences lors de la réunion de l’American Physical Society aux États-Unis et des Rencontres de Moriond en Italie.
Avec un an de données, les chercheurs peuvent déjà mesurer l’histoire de l’expansion de l’univers sur sept tranches différentes du temps cosmique, chacune avec une précision de 1 à 3 pour cent, explique Nathalie Palanque-Delabrouille, scientifique du Berkeley Lab et co-porte-parole de l’expérience.
C’est ce que voient les chercheurs en étudiant la carte de DESI : des brins de galaxies regroupés, séparés par des vides contenant moins d’objets. C’est tout le contraste avec le tout premier univers, qui était une soupe chaude et dense de particules subatomiques se déplaçant trop rapidement pour former de la matière stable, expliquent-ils. Parmi ces particules se trouvaient des Core d’hydrogène et d’hélium, collectivement appelés baryons.
De minuscules fluctuations dans ce plasma ionisé précoce ont provoqué des ondes de pression, déplaçant les baryons dans un motif d’ondulations. À mesure que l’univers s’étendait et se refroidissait, des atomes neutres se formaient et les ondes de pression s’arrêtaient, figeant les ondulations en trois dimensions et augmentant le regroupement des futures galaxies dans les zones denses. Des milliards d’années plus tard, nous pouvons encore voir ce léger motif d’ondulations 3D, ou de bulles, dans la séparation caractéristique des galaxies – une caractéristique appelée oscillations acoustiques baryoniennes (BAO).
En mesurant la taille apparente de ces bulles, les chercheurs peuvent déterminer les distances par rapport à la matière responsable de ce motif extrêmement faible dans le ciel. Cartographier les bulles BAO de près et de loin permet aux chercheurs de découper les données en morceaux, de mesurer la vitesse à laquelle l’univers s’est étendu à chaque moment de son passé et de modéliser la manière dont l’énergie noire affecte cette expansion.
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