Le dévoilement cet été de l'image cosmique la plus précise jamais prise de la répartition de la matière noire a laissé les astrophysiciens à la fois ravis et frustrés.

D'un côté, la nouvelle photo prise de l'univers "adulte", au cours de la seconde moitié de ses 13,8 milliards d'années d'histoire, est tout à fait d'accord avec les photos de « bébés » prises séparément ces dernières années. D'autre part, cet accord laisse peu de place à la découverte d'une nouvelle physique qui pourrait révéler l'identité de la matière noire et d'un phénomène encore plus mystérieux, énergie noire.

Trois chercheurs ont récemment participé à une table ronde, hébergé par la Fondation Kavli, sur les nouveaux résultats et leurs implications pour comprendre l'histoire de l'univers.

"Nous sommes tous étonnés que ces deux images [de l'univers primitif et moderne] concordent dans la mesure où elles le font, " dit le cosmologue Scott Dodelson, l'un des principaux scientifiques derrière les nouveaux résultats de la Dark Energy Survey et président du département de physique de l'Université Carnegie Mellon. Il travaillait auparavant au Fermi National Accelerator Laboratory et était affilié à l'Institut Kavli de physique cosmologique de l'Université de Chicago.

Les nouvelles découvertes, sorti en août 2017, soutiennent fortement le modèle standard de la cosmologie du Big Bang. Selon ce cadre, l'univers est principalement "sombre, " composé de substances invisibles qui, pour la plupart, ne pas interagir avec la matière "normale" qui compose les gens, planètes et étoiles. Les résultats ont montré que la matière noire représente 26 à 27 pour cent du contenu de l'univers; énergie noire, une force qui accélère l'expansion de l'univers, se taille la part du lion à environ 70 % ; et, la matière normale ne représente que 4 à 5 pour cent du total.

« Il y a quarante ans, personne n'aurait deviné que nous vivons apparemment dans un univers dans lequel la plupart des matières sont des choses qui n'interagissent pas avec nous, et la plus grande partie de l'énergie n'est même pas de la matière ! C'est toujours aussi époustouflant, " dit Risa Wechsler, professeur agrégé de physique à l'Université de Stanford et au SLAC National Accelerator Laboratory, ainsi que membre de l'Institut Kavli d'astrophysique des particules et de cosmologie. Wechsler est l'un des fondateurs du Dark Energy Survey, qui utilise un télescope en Amérique du Sud pour observer des millions de galaxies et déduire les distributions de matière noire autour d'elles.

Aussi bien testé que soit le modèle standard de la cosmologie du Big Bang, l'identité de la matière noire et de l'énergie noire reste insaisissable. De nombreux scientifiques espèrent que de nouvelles observations, comme celles publiées en août, offrira des indices sur ce qui se trouve au-delà, forcer peut-être à repenser radicalement les théories existantes.

Georges Estathiou, qui contribue au Dark Energy Survey, a été chef d'équipe scientifique pour le vaisseau spatial Planck de l'Agence spatiale européenne. C'est Planck qui a obtenu la "bébé" image de l'univers entre 2009 et 2013.

"L'un de mes espoirs pour Planck était que le modèle standard de la cosmologie se brise et ce n'est pas le cas, " dit Efstathiou, qui est professeur d'astrophysique et ancien directeur de l'Institut Kavli de cosmologie de l'Université de Cambridge. "Mais ne serait-il pas absolument formidable pour la cosmologie et la physique si cela se produisait ? Alors nous devrions nous brancher et voir. Peut-être que nous aurons de la chance."

Comme le suggère Efstathiou, le Dark Energy Survey peut encore conduire à de nouvelles perspectives. Les nouveaux résultats sont basés uniquement sur la première année d'observations du projet, qui se terminera l'année prochaine après cinq ans. Toutes ces nouvelles données "nous permettront de frapper le modèle standard de la cosmologie aussi fort qu'il ne l'a jamais été, " dit Dodelson.

Et de nouveaux projets sont mis en ligne dans les années 2020 qui devraient considérablement augmenter la portée et le détail des cartes de structure cosmique et soumettre nos théories actuelles à des tests encore plus rigoureux.

"Mon pari est que nous regardons les choses de travers, " dit Dodelson. " Quelqu'un qui a huit ans aujourd'hui va venir et découvrir comment donner un sens à toutes les données sans évoquer de nouvelles substances mystérieuses. "