Depuis plus de 20 ans, les physiciens se demandent pourquoi l’espace semble se désagréger aux coutures.
De nouvelles recherches apportent un éclairage plus approfondi sur la mystérieuse force répulsive connue sous le nom d’énergie sombre, en apportant la preuve que, quelle qu’elle soit, son influence fantomatique n’a pas été constante dans le temps.
En 2016, une équipe internationale de chercheurs a mesuré avec précision les fluctuations de la densité de la matière visible dans l’Univers sur de longues périodes de son histoire.
Ces décalages – appelés oscillations acoustiques baryoniques (BAO) – constituent en quelque sorte un étalon pour les cosmologistes qui étudient les distances relatives dans le temps.
Tout comme les astronomes ont utilisé la lumière des étoiles lointaines qui explosent pour conclure que l’Univers s’étend, les cosmologistes (les astronomes de l’image globale) ont utilisé les BAO.
Quel que soit l’outil que nous utilisons, il semble que l’Univers ait gagné du terrain au cours de ses 13,82 milliards d’années d’existence, provoquant l’étalement des amas de matière qu’il contient.
Plus étrange encore, cette croissance s’est accélérée depuis un certain temps
L’unité utilisée pour décrire cette expansion s’appelle la constante de Hubble. On pense qu’elle est le résultat de la tension entre la matière qui se rapproche et l’espace qui se gonfle entre les deux.
Pourquoi l’espace s’agrandit-il ? Personne n’en est vraiment certain, et c’est un problème.
Pour trouver une explication, les astrophysiciens considèrent le bourdonnement de l’espace vide comme s’il avait des qualités, et n’était pas seulement une scène vide pour les champs et les particules
La description la plus populaire à l’heure actuelle s’appelle le modèle Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM), qui combine le modèle Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) de l’espace vide avec une distribution de matière visible et invisible en son sein.
Dans ce modèle, l’énergie sombre est la poussée constante du vide entre les masses, probablement causée par le sifflement des particules qui entrent et sortent de l’existence virtuelle
Mais le modèle ΛCDM repose sur un certain nombre d’hypothèses, laissant ouverte la question suivante : l’énergie sombre doit-elle faire partie des qualités fondamentales de l’espace, statique dans le temps ?
Ou pourrait-elle être influencée par son environnement, se déplaçant au gré des changements de l’Univers ?
“Depuis sa découverte à la fin du siècle dernier, l’énergie noire est une devinette enveloppée dans une énigme”, explique le chercheur Bob Nichol, de l’Institut de cosmologie et de gravitation (ICG) de l’université de Portsmouth.
“Nous cherchons tous désespérément à mieux comprendre ses caractéristiques et son origine.”
Armés de mesures plus précises de ces marées de matière qui pulsent comme un battement de cœur cosmique, les chercheurs ont appliqué leurs données BAO à un modèle d’énergie sombre développé par Gong-Bo Zhao, de l’Université de Portsmouth et des Observatoires astronomiques nationaux de Chine (NAOC).
Les résultats de l’étude laissent entrevoir une description plus dynamique de cette force mystérieuse.
Cette conclusion repose en partie sur un conflit entre les données produites par la propre enquête BAO de l’équipe et les interprétations basées sur le fond diffus cosmologique (CMB) – l’écho de la lumière qui rebondit dans l’Univers depuis quelques instants après le Big Bang.
Ce diagramme sur l’étude BAO (SDSS-IV) vous donne une idée de sa relation avec le CMB.
Étude Sloan Digital Sky
L’une des façons dont les chercheurs ont découvert qu’ils pouvaient résoudre cette différence est de traiter l’énergie sombre comme si elle était dynamique et changeait avec le temps.
Si c’est le cas, cela signifierait que l’énergie sombre n’est pas une force produite par le bouillonnement du vide.
L’importance de leurs résultats n’est pas suffisante pour renverser les preuves en faveur de la caractéristique statique de l’énergie noire du modèle ΛCDM.
Mais tout cela pourrait changer grâce aux données recueillies par l’instrument spectroscopique d’énergie noire lorsqu’il commencera son étude l’année prochaine.
“Nous sommes ravis de voir que les observations actuelles sont capables de sonder la dynamique de l’énergie noire à ce niveau, et nous espérons que les observations futures confirmeront ce que nous voyons aujourd’hui”, déclare Zhao.
Quel que soit le résultat, cela en vaudra la peine – le sort de l’Univers est en jeu, après tout.
Cette recherche a été publiée dans Nature Astronomy.