Comment pouvez-vous voir quelque chose d'invisible ? Bien, avec Euclide ! Ce futur télescope de l'ESA cartographiera la structure de l'univers et nous en apprendra plus sur la matière noire invisible et l'énergie noire. Le coordinateur scientifique d'Euclide et l'astronome de Leiden Henk Hoekstra explique comment cela fonctionne.

Pourquoi supposons-nous que la matière noire existe, si nous ne l'avons jamais vu ou même mesuré ? "Nous sommes en orbite autour du centre de notre galaxie à 220 kilomètres par seconde, " dit Hoeksta. Une vitesse bizarre, que heureusement nous ne remarquons pas. Toujours, Il se passe quelque chose d'étrange. "D'après le nombre d'étoiles de notre Voie lactée, les étoiles au bord de la Voie Lactée devraient avoir une vitesse beaucoup plus faible, mais ils se déplacent aussi vite que le Soleil. Pourtant, ces étoiles ne sont pas lancées dans l'univers. Quelque chose les tient ensemble."

Essentiellement, il ne peut y avoir qu'une explication :il y a de la matière que vous ne pouvez pas voir, mais cela exerce une gravité supplémentaire. En d'autres termes, matière noire. Hoekstra :"Ou la théorie de la gravité est fausse. Mais tout indique que la matière noire existe, seulement nous ne savons toujours pas ce que c'est. Ce que nous savons, c'est qu'il n'absorbe pas la lumière et n'interagit pas avec elle. Donc ça le rend littéralement invisible. » Si ce n'est pas assez étrange :depuis 1998, nous savons que l'expansion de l'univers s'accélère. Pour expliquer cela, il faut un ingrédient encore plus mystérieux :« l'énergie noire, " un terme qui englobe simplement toutes les idées que les astronomes et les physiciens étudient actuellement.

Pourquoi nous avons besoin d'Euclide

"Nous avons des lacunes dans les connaissances et celles-ci ne peuvent pas être comblées par les observations existantes. La seule façon d'avancer est donc de prendre de meilleures mesures." Et c'est là qu'Euclide entre en jeu, le satellite que l'Agence spatiale européenne lancera en 2022. A 1,5 million de kilomètres de la Terre, Euclide cartographiera un tiers du ciel. Ainsi, nous pouvons répondre à des questions telles que :Comment la structure de l'univers se forme-t-elle sous l'influence de la gravité ? Comment toute la matière est-elle distribuée dans l'univers ? Et comment cela évolue-t-il dans le temps ? Hoekstra :« Une réponse à la dernière question nous permet de tester directement les modèles d'énergie noire.

Hoekstra est l'un des quatre coordinateurs de la cosmologie et chef du projet "lentille faible". "Nous allons étudier comment la matière noire déforme l'espace, " il dit.

L'univers est comme un réservoir d'eau rempli de pièces de monnaie

Mais comment cela fonctionne-t-il ? Hoekstra poursuit :« La masse déforme l'espace et le temps autour d'elle. Vous pouvez mesurer cet effet, même si vous ne pouvez pas voir la matière noire." Il utilise une analogie éclairante pour expliquer cela. "Comparez-la à un réservoir d'eau contenant une pièce de monnaie. Si vous appuyez sur ce conteneur, l'eau ondule et déforme la pièce. Prenez plusieurs photos de la pièce et vous verrez que la pièce est différente à chaque fois."

"Supposons que vous ayez beaucoup de pièces et que vous sachiez qu'elles sont rondes à l'origine, alors vous pouvez déterminer combien d'eau il y a dans ce réservoir." Avec la matière noire, c'est exactement la même chose, dit le cosmologiste. "La matière noire provoque une légère déformation des galaxies en arrière-plan. Nous pouvons mesurer cette distorsion avec Euclide en faisant la moyenne des formes d'autant de galaxies que possible."

Plus c'est mieux

Plus il y a de matière noire quelque part, plus les galaxies sous-jacentes sont déformées. De cette façon, vous pouvez déterminer la distribution de la matière noire dans l'univers. Mais d'abord, beaucoup d'images nettes sont nécessaires. "Plus nous mesurons de galaxies, plus les résultats sont fiables. On parle donc de big data, non seulement en raison de la quantité de données, mais aussi en raison de sa complexité. Le nombre d'images que le télescope Hubble a collectées au cours des 25 dernières années est ce que nous collecterons dans quelques jours."

La plus grande collaboration d'astronomie jamais réalisée

Non seulement la quantité de données est importante, il en va de même du nombre d'astronomes participant à Euclide. "C'est la plus grande équipe d'astronomie au monde, avec environ 1500 scientifiques, ingénieurs, et techniciens. Cependant, le nombre d'astronomes bénéficiant d'Euclide sera bien plus important :les données seront à terme publiées et pourront être utilisées à diverses fins, comme la découverte des quasars les plus éloignés et l'identification d'étoiles massives dans les galaxies proches. "Au début, les données ne seront disponibles que pour les participants Euclid, après cela, nous aurons des soi-disant publications de données. Afin de donner aux gens une idée des premiers résultats, nous aurons également des versions rapides. Et ceux-ci seront phénoménaux, " dit Hoekstra.