Nous rompons le temps et l’espace pour illuminer l’énergie sombre

05/04/2021 à 08:00 CEST

Une enquête spatiale, avec la capacité de remonter l’histoire de l’univers, brise le temps et l’espace pour percer le mystère de l’énergie sombre.

Il s’agit de l’expérience sur l’énergie sombre du télescope Hobby-Eberly (HETDEX), qui est la première étude majeure sur la façon dont l’énergie sombre change au fil du temps.

Son objectif est de créer une carte tridimensionnelle de 2,5 millions de galaxies qui aidera les astronomes à comprendre comment et pourquoi l’expansion de l’univers s’accélère avec le temps.

HETDEX collecte des informations depuis 2017 et sera opérationnel jusqu’en décembre 2023, date à laquelle la plus grande enquête spectrale de l’histoire sera terminée, selon un communiqué.

Ursa Major et Orion

Ursa Major et OrionLe télescope vise deux régions du ciel: l’une vers les sept étoiles brillantes d’Ursa Major, l’autre vers la constellation la plus connue de l’univers pour ses étoiles lumineuses et visibles, Orion.

Pour chaque balayage, le télescope enregistre environ 32 000 spectres, capturant l’empreinte cosmique de la lumière de chaque objet dans le champ de vision du télescope.

HETDEX ne cible pas des cibles spécifiques, mais enregistre plutôt tout ce qu’il trouve dans une zone spécifique du ciel. Les scientifiques examinent ensuite les données pour sélectionner les objets qu’ils souhaitent étudier.

Pour créer la carte qui découvrira le mystère de l’énergie noire, le télescope parcourt un milliard de spectres à la recherche d’exemples d’un type spécifique de galaxie.

Ces galaxies représentent une époque où l’univers n’avait que quelques milliards d’années (il a actuellement 13,7 milliards d’années).

Leurs spectres portent des informations sur la vitesse à laquelle les galaxies s’éloignent de nous en raison de l’expansion de l’univers, une mesure connue sous le nom de décalage vers le rouge.

Cela permettra aux astronomes de déterminer comment la vitesse à laquelle l’expansion de l’univers a changé au fil des siècles, ce qui est essentiel pour déterminer la nature de l’énergie noire.

Sujet connexe: Un nouveau modèle cosmologique résout le mystère de l’énergie sombre

Temps et espace de rupture

Temps et espace de ruptureHETDEX est la seule expérience qui va aussi loin dans le temps et dans l’espace pour observer la composante d’énergie noire de l’univers et son évolution.

Autre nouveauté importante: alors que d’autres études mesurent l’expansion de l’univers à l’aide de supernovae distantes ou d’un phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle, où la lumière est déviée par la gravité d’objets massifs tels que les galaxies et les trous noirs, HETDEX se concentre sur les ondes sonores du Big Bang. .

Bien que nous ne puissions pas réellement entendre les sons dans le vide de l’espace, les astronomes peuvent voir l’effet de ces ondes sonores primordiales sur la distribution de la matière dans tout l’univers.

Pendant les 400 000 premières années après le Big Bang, l’univers a existé sous la forme d’une soupe de particules de matière et d’énergie qui ont généré des ondes sonores – elles ont aidé la matière à commencer à s’agglutiner.

Ce groupement primordial peut encore être vu à travers la soi-disant rémanence du Big Bang, la lumière la plus ancienne et la plus éloignée que nous pouvons voir dans l’univers.

Elle est également perceptible dans la distribution des galaxies à travers l’histoire de l’univers à travers les ondes qui ont marqué leur existence.

L’enregistrement de ces vagues montre aux astronomes comment l’expansion de l’univers, entraînée par l’énergie sombre, a changé au fil du temps.

Iceberg cosmique

Iceberg cosmiquePour comprendre l’importance de cette mission, il faut se rappeler que l’univers que nous voyons n’est que la pointe du vaste iceberg cosmique.

Tout ce que nous avons pu observer avec des télescopes équivaut à environ 5% de toute la masse et de l’énergie de l’univers.

Nous savons qu’il y a aussi de la matière noire dans l’univers, que nous ne pouvons pas la voir, mais nous pouvons apprécier l’effet gravitationnel qu’elle a sur la matière visible: elle représente 27% de l’univers.

Les 68% restants de l’univers entier sont de l’énergie noire, une force mystérieuse qui repousse les amas et les galaxies, les faisant se développer à mesure qu’ils vieillissent.

L’énergie sombre contrecarre l’effet de la matière noire, qui presse pour unir l’univers et l’empêcher de se disperser à travers son expansion.

Nous ne savons pas grand-chose d’autre sur l’énergie sombre, et c’est ce mystère que HETDEX tente de découvrir en reconstituant à quoi ressemblait l’ancien univers et en observant comment l’énergie sombre s’est comportée et évolue aujourd’hui.

Remonter l’histoire de l’univers

Remonter l’histoire de l’universHETDEX a la possibilité de remonter l’histoire de l’univers pour observer des détails encore inconnus et vérifier si les trois hypothèses actuellement envisagées sur la nature de l’énergie noire, correspondent ou non aux observations.

Ces trois explications possibles sont: d’une part, que l’énergie noire ferait partie de l’énergie du vide quantique (énergie du point zéro), entraînant également l’expansion de l’univers et liée à la constante cosmologique de la relativité générale.

Une autre explication possible est que l’énergie noire serait quelque chose comme un ensemble de particules ou de champs d’énergie encore inconnus. La troisième possibilité est que la théorie de la gravité d’Einstein est fausse.

Les trois explications sont pour le moment purement hypothétiques, et il appartiendra à HETDEX de déterminer si l’une d’entre elles est valide, s’il faut opter pour une autre explication inédite de l’énergie noire et, même, si après 2023 il faut continuer dans cette l’incertitude sur ce qui cause l’expansion énigmatique de l’univers.

Image du haut: valeurs approximatives des trois composants connus de l’univers: matière normale, matière noire, A et énergie noire. Crédit: NASA Goddard Space Flight Center.