Nos meilleures théories actuelles de l'univers suggèrent que l'énergie noire le fait s'étendre de plus en plus rapidement, mais de nouvelles observations de l'instrument spectroscopique d'énergie noire suggèrent que cette force mystérieuse s'affaiblit réellement
Star suit le télescope Mayall en Arizona, qui abrite l'instrument spectroscopique d'énergie noire
Dark Energy est l'une des caractéristiques les plus mystérieuses de notre univers – nous ne savons pas ce que c'est, mais il contrôle la façon dont l'univers se développe, ainsi que son sort ultime. Maintenant, une étude de millions d'objets célestes a révélé que nous avons peut-être pensé à tout cela mal, avec des conséquences potentiellement dramatiques pour le cosmos.
«C'est le plus grand indice que nous ayons sur la nature de l'énergie sombre au cours des environ 25 ans depuis que nous l'avons découvert», explique Adam Riess à l'Université Johns Hopkins dans le Maryland.
Le résultat provient de trois ans de données recueillies par l'instrument spectroscopique d'énergie noire (DESI) en Arizona. En combinant ces données avec d'autres mesures, telles que des cartes du rayonnement de fond micro-ondes cosmiques et des supernovae, l'équipe Desi a conclu que l'énergie sombre peut avoir changé au fil du temps – contredictant directement le modèle standard de cosmologie, appelé Lambda-CDM.
«C'est la pointe des connaissances humaines», explique le membre de l'équipe de DESI à l'Université de Waterloo au Canada. «Nous voyons quelque chose d'incroyable avec tout l'univers.»
Desi est monté sur un télescope et fonctionne en mesurant le «décalage rouge» de la lumière émis par les galaxies éloignées, ou comment les longueurs d'onde de cette lumière sont étirées lorsqu'il traverse l'univers. À partir de cela, les chercheurs peuvent déterminer combien l'univers s'est étendu pendant le parcours de la lumière et calculer comment cette expansion change. Jusqu'à présent, l'équipe a analysé la lumière de près de 15 millions de galaxies et d'autres objets brillants dans le ciel.
Pendant des décennies, les physiciens ont convenu que l'univers se développe à un taux d'accélération fixe, une constante cosmologique connue sous le nom de lambda qui a été interprétée comme la poussée de l'énergie sombre. Mais en avril 2024, les mesures de Desi ont montré les premiers indices que l'univers peut réellement s'accélérer moins rapidement au fil du temps – ce qui rend la constante cosmologique pas si constante.
Riess, qui ne fait pas partie de l'équipe Desi, dit qu'à l'époque, il n'était pas sûr de savoir si la constatation persisterait avec plus de données. En fait, il ne s'est que devenu plus fort. «Il est très excitant pour moi qu'il me semble que (l'équipe) n'a trouvé aucun problème dans l'analyse après une autre année, et après avoir ajouté plus de données. Si quelque chose, le résultat est plus important», dit-il.
Cela dit, la constatation ne répond toujours pas au niveau statistique «5 sigma» que les physiciens utilisent conventionnellement pour marquer une découverte comme authentique, plutôt que comme un dynamisme statistique. L'analyse actuelle atteint au plus 4,2 Sigma, mais le membre de l'équipe Mustapha Ishak-Boushaki de l'Université du Texas à Dallas dit que l'équipe estime que, comme Desi continue de prendre des données, le résultat devrait atteindre 5 sigma dans les deux ans. «Ce résultat sur l'énergie sombre est quelque chose que nous ne nous attendions pas à se produire de notre vie», dit-il.
Une rassurance, dit Ishak-Boushaki, est que la constatation ne reposait pas uniquement sur les données de Desi, mais aussi sur plusieurs autres enquêtes de l'univers. Riess compare la situation à un tabouret à plusieurs pattes, où la rupture d'une jambe – ou la suppression d'un ensemble de données – ne fait pas partie de la conclusion.
En supposant que les jambes tiennent, l'univers pourrait être très différent de notre image actuelle. Si l'énergie sombre continue de s'affaiblir, l'univers peut atteindre un état où il se développe à un rythme constant au lieu de plus rapidement et plus rapidement, explique Ishak-Boushaki. Certains scénarios dramatiques deviennent également plus plausibles, comme le «Big Crunch», où le cosmos commence à se contracter au lieu de se développer et finalement s'effondrer sur lui-même, dit-il.
L'avenir exact de l'univers reste une question ouverte, et Desi n'est pas le seul outil que les chercheurs utilisent pour y répondre. Riess souligne plusieurs autres enquêtes de l'univers, comme le télescope spatial romain de Nancy Grace de la NASA et l'Observatoire Vera Rubin au Chili, qui sont conçus pour faire la lumière sur la véritable nature de l'énergie sombre.
Alors que les modèles mathématiques pour un univers avec l'énergie sombre devraient encore rattraper ces observations, Percival dit qu'il s'attend à ce que le travail théorique futur aidera à concevoir encore plus d'expériences qui testeront directement nos hypothèses sur cette force mystérieuse.
«En ce qui concerne les modèles théoriques, la boîte de Pandora vient de s'ouvrir. Nous étions coincés avec une constante cosmologique», explique Ishak-Boushaki. «Nous ne sommes plus coincés.»
