Les chercheurs de la collaboration SDSS-III (Sloan Digital Sky Survey) (1), dont ceux du CNRS et du CEA, ont mesuré les distances par rapport à des galaxies situées à 6 milliards d'années-lumière, avec une précision inégalée de 1%. Ces mesures permettent de caractériser plus finement la taille et la courbure de l'Univers et apportent de nouvelles contraintes sur les propriétés de la mystérieuse énergie noire qui serait responsable de l'accélération de l'expansion de l'Univers.
Illustration du concept des oscillations acoustiques de baryons, empreintes de l'Univers primordial.
Crédit : Chris Blake/ Sam Moorfield
Déterminer les distances qui nous séparent des structures de l’Univers, et de fait, pouvoir "mesurer l’Univers", a toujours été un véritable défi pour les astrophysiciens : si les distances par rapport aux planètes du Système solaire peuvent être mesurées de manière directe en utilisant des radars, les scientifiques doivent employer des méthodes indirectes pour des objets plus lointains, dont la précision sur les mesures des distances, beaucoup plus difficile à obtenir, est cruciale.
Les astrophysiciens de SDSS-III ont enregistré les spectres de près d’un million de galaxies lointaines, remontant ainsi dans le passé de l’Univers, il y a 6 milliards d’années, période à laquelle l’expansion de l’Univers a cessé de ralentir et commencé à accélérer.
La technique utilisée pour effectuer ces mesures est fondée sur l’observation indirecte des "oscillations acoustiques de baryons" (BAO), de subtiles fluctuations périodiques de la densité des galaxies dans le cosmos. Ces oscillations sont les empreintes d’ondes acoustiques qui étaient présentes dans le plasma primordial de l’Univers, composé alors d’électrons, protons et photons.
Avec ces résultats, les chercheurs ont non seulement établi une échelle de distance de l’Univers avec une précision inégalée mais également affiné les mesures sur la courbure de l’espace, qui indiquent que l’Univers serait plat et infini. Ils espèrent aussi mieux comprendre l’énergie noire, dont les propriétés peuvent ainsi être mieux cernées. Combinés aux récentes mesures du fond diffus cosmologique et de l’accélération de l’expansion de l’Univers avec les spectres de supernovæ, ainsi que du taux d'expansion de l'Univers jeune, ces résultats semblent en particulier confirmer que l’énergie noire resterait constante tout au long de l’histoire de l’Univers.
Davantage de données avec une meilleure résolution seront cependant nécessaires pour déterminer à terme les causes physiques de l’accélération de l’expansion de l’Univers et la nature de l’énergie noire, deux grandes énigmes de la physique moderne.
Note:
(1) Laboratoires français de la collaboration : Laboratoire Astroparticule et Cosmologie (CNRS/Université Paris Diderot/CEA/Observatoire de Paris), Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu, CEA Saclay), Institut d'Astrophysique de Paris (CNRS/UPMC), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université), Centre de physique des particules de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université), Institut Utinam (CNRS/Université de Franche-Comté)
Référence:
"The clustering of galaxies in the SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Baryon Acoustic Oscillations in the Data Release 10 and 11 galaxy samples" : http://arxiv.org/abs/1312.4877
). Dans ce cas, on aurait plutot une sorte de pudding geant compose de photons et de neutrinos, avec de la matiere au milieu, repartie selon des fluctuations plus ou moins aleatoires.
