Energie noire ou constante cosmologique ?

Publié par Michel le 24/11/2005 à 00:00
Source: CNRS
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Les premiers résultats obtenus par la collaboration internationale SNLS (Supernova legacy survey) montrent que la mystérieuse "énergie noire", présumée responsable de l'accélération de l'expansion de l'Univers, pourrait être la constante cosmologique d'Einstein. Ces résultats ont été publiés ce lundi 21 novembre dans la revue Astronomy & Astrophysics.


Il y a encore quelques années, les astrophysiciens pensaient que l'expansion de l'Univers mise en évidence par Edwin Hubble (Edwin Powell Hubble (20 novembre 1889 - 28 septembre 1953) est un astronome...) dans les années1920, ralentissait sous l'effet de la gravitation (La gravitation est le phénomène d'interaction physique qui cause l'attraction...). Or, en 1998, des chercheurs ont observé que les supernovae lointaines apparaissaient moins lumineuses qu'attendu dans un Univers en expansion décélérée. En fait, loin de décélérer, l'expansion de l'Univers accélère sous l'effet d'une mystérieuse énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...), baptisée "énergie noire".

Aujourd'hui, l'Univers semble être composé pour un quart environ de matière et pour le reste d'énergie noire qui agit sur l'expansion de l'Univers comme une force répulsive. Matière et énergie noire se comportent différemment vis-à-vis de l'expansion de l'Univers: la matière se dilue alors que l'énergie noire ne se dilue pas ou peu.

Des supernovae comme instruments de mesure

Les supernovae sont des explosions d'étoiles en fin de vie. Elles sont très lumineuses et peuvent donc servir de "bornes kilométriques" dans l'Univers, car leur brillance apparente mesure la distance à laquelle elles se trouvent. Ainsi, lorsque l'on observe des supernovae, on peut mesurer leur distance et la vitesse (On distingue :) à laquelle elles s'éloignent (par leur décalage vers le rouge) et donc en déduire la vitesse d'expansion de l'Univers.

Le SNLS a mesuré les distances de 71 supernovae dont les plus lointaines ont explosé quand l'Univers avait moins de la moitié de son âge actuel. L'objectif de ce projet est de faire une mesure précise de l'énergie noire et de déterminer sa nature, qui reste pour l'heure inconnue. Il est cependant possible en mesurant le flux des supernovae distantes, de déterminer si elle se comporte comme la constante cosmologique d'Einstein (qui peut-être définie comme l'énergie constante dans le vide) ou selon de nombreuses autres hypothèses théoriques. Ce qui distingue ces théories, c'est la dilution (La dilution est un procédé consistant à obtenir une solution finale de concentration...) ou pas de la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) d'énergie noire avec l'expansion de l'Univers. La mesure publiée aujourd'hui est la plus précise et favorise l'absence de dilution.

Aujourd'hui, les chercheurs français travaillent en étroite collaboration avec des équipes de recherche européennes et nord-américaines (Canada et Etats-Unis), pour réaliser la découverte des supernovae et leur suivi photométrique sur Megacam et spectroscopique, sur les plus grands télescopes terrestres. À l'issue des cinq années d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...), les résultats publiés aujourd'hui pourraient devenir deux à trois fois plus précis.


La collaboration SNLS

Le Supernova legacy survey est une collaboration internationale regroupant environ 40 personnes dont une vingtaine de chercheurs français du CNRS et du CEA. Le projet est centré sur un grand programme d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) au Télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) Canada-France-Hawaii (TCFH) et utilise aussi de nombreuses observations spectroscopiques, des télescopes VLT (Very large telescope) de l'ESO, Gemini et Keck. Le programme d'imagerie est réalisé dans le cadre du sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un sondage...) CFHTLS (Canada-France Hawaï-Telescope Legacy Survey) , auquel les astronomes français et canadiens affectent chaque année, de 2003 à 2008, 700 heures d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) (dont 280 heures environ par an utilisées par le SNLS), a l'aide de l'instrument Megacam. Cet instrument à grand champ (1 degré de côté soit deux diamètres de la lune) et haute résolution (18000x18000 pixels) est la clé du programme car il permet de mesurer plusieurs supernovae simultanément, ce que les instruments de champ plus faible ne peuvent pas faire. La caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil...) au coeur de l'instrument et son électronique sont une réalisation du CEA-Dapnia.

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