Energie noire : premières données du projet Boss

Les premières données du sondage Boss (Baryon oscillation spectroscopic survey) ont été obtenues dans la nuit du 14 au 15 septembre. Cette expérience, dédiée à la recherche des oscillations de baryons, ouvre une nouvelle ère de recherche sur l'énergie noire (ou encore « sombre ») et l'évolution de l'Univers. Elle implique notamment des équipes de l'INSU-CNRS, de l'IN2P3/CNRS et du CEA.

Cette nuit-là, les astronomes ont utilisé le télescope de 2,5 mètres de diamètre de la fondation Sloan, situé à l'observatoire Apache Point dans le Nouveau Mexique, pour mesurer les spectres d'un millier de galaxies et quasars, marquant ainsi le début de la collecte des spectres de 1,4 million de galaxies et 160 000 quasars qui sera effectuée d'ici 2014. Le télescope Sloan a été doté de nouveaux spectrographes tout spécialement conçus pour les besoins du relevé. Ils ont été optimisés aux deux extrémités du spectre, dans l'infrarouge et le bleu lointain.

Boss est l'un des quatre projets du relevé SDSS-III (Sloan digital sky survey III). Il a pour but de rechercher avant tout les oscillations de baryons qui ont débuté lorsque des ondes de pression se sont propagées dans l'Univers primordial. Telles des ondes sonores se mouvant dans l'air, ces ondes ont déplacé la matière alors qu'elles se propageaient dans la soupe initiale qui emplissait l'Univers primordial. Ces ondes sont restées figées dans l'Univers lorsque celui-ci n'était âgé que de seulement quelques centaines de milliers d'années, laissant ainsi une empreinte dans la matière d'une longueur caractéristique de 500 millions d'années lumière. Les chercheurs pensent que la mesure de ces ondes fossiles est déterminante pour découvrir la nature de l'énergie noire. Ainsi, la mesure de la longueur des oscillations des baryons peut déterminer comment l'énergie noire a affecté l'histoire de l'évolution de l'Univers.

Les données issues de Boss seront d'une qualité sans précédent aux échelles des grandes structures de l'Univers. Les spectrographes de Boss fonctionneront avec plus de deux mille grandes plaques de métal placées dans le plan focal du télescope; ces plaques sont percées de trous alignés précisément sur la position de près de deux millions d'objets à travers le ciel de l'hémisphère nord. Des fibres optiques sont raccordées à ces milliers de trous minuscules sur chacune de ces plaques conduisant ainsi la lumière de chaque galaxie ou quasar observé vers les spectrographes de Boss.

Les équipes françaises (voir encadré) sont spécialisées dans l'étude du milieu intergalactique. Elles ont entrepris la sélection des quasars qui vont être observés et le test des caractéristiques du sondage à l'aide de simulations numériques, l'objectif étant de mesurer l'étalon de distance des oscillations de baryons dans le milieu intergalactique situé entre la Terre et ces quasars grâce à l'empreinte que la matière laisse dans le spectre de ces quasars d'arrière-plan, appelée la forêt Lyman-alpha.

La publication des premières données est prévue pour décembre 2010. Elles seront mises à la disposition de la communauté astronomique française grâce au Centre de calcul de l'IN2P3 (CC-IN2P3).

A propos de SDSS-III et Boss

Boss est le plus important des quatre sondages du projet SDSS-III et implique 350 scientifiques issus de 42 institutions. La conception et l’exécution de Boss ont été coordonnées par le laboratoire Lawrence de Berkeley (Département américain de l’énergie). Les systèmes optiques ont été conçus et fabriqués à l’Université Johns Hopkins, les nouvelles caméras CCD ont été conçues et fabriquées à l’Université de Princeton et à l’Université de Californie à Santa Cruz/Observatoire de Lick. L’Université de Washington a quant à elle produit de nouveaux systèmes de fibres optiques tandis que l’Université de l’État de l’Ohio a conçu et réalisé une mise à jour du système d’acquisition des données. Les CCD de 16 millions de pixels des caméras opérant dans le rouge sont issus de recherches menées au laboratoire de Berkeley et ont été fabriqués par le Laboratoire des systèmes microscopiques de Berkeley (MSL).

SDSS-III a été financé par la fondation Alfred P. Sloan, les institutions membres, la National science foundation, et le Département américain de l’énergie.

SDSS-III est géré par l’Astrophysical research consortium pour le compte des institutions membres de SDSS-III : l’Université d’Arizona, le Groupe de participation brésilien, l’Université de Cambridge, l’Université de Floride, le Groupe de participation français, le Groupe de participation allemand, le Groupe de participation Notre Dame/JINA de l’État du Michigan, l’Université Johns Hopkins, le Lawrence Berkeley National Laboratory, l’Institut Max Planck pour l’astrophysique, l’Université de l’État du nouveau Mexique, l’Université de New York, l’Université de l’État de l’Ohio, l’Université de l’État de Pennsylvanie, l’Université de Portsmouth, l’Université de Princeton, l’Université de Tokyo, l’Université de l’Utah, l’Université de Vanderbilt, l’Université de Virginie, et l’Université de Washington.

Le groupe français qui participe au projet SDSS-III comprend le laboratoire Astroparticule et cosmologie (CNRS / Université Paris 7 / CEA / Observatoire de Paris), l’Institut d’astrophysique de Paris (CNRS / Université Paris 6), le Service de physique des particules du CEA (Institut de recherches sur les lois fondamentales de l’Univers, CEA/Irfu) et le Laboratoire d’astrophysique de Marseille (CNRS / Université de Provence / Observatoire Astronomique de Marseille Provence).