L'énergie noire est l'un des plus grands mystères de la science aujourd'hui. On en sait très peu, à part qu'il est invisible, il remplit tout l'univers, et cela éloigne les galaxies les unes des autres. Cela fait que notre cosmos s'étend à un rythme accéléré. Mais qu'est-ce que c'est? L'une des explications les plus simples est qu'il s'agit d'une "constante cosmologique" - un résultat de l'énergie de l'espace vide lui-même - une idée introduite par Albert Einstein.

Beaucoup de physiciens ne sont pas satisfaits de cette explication, bien que. Ils veulent une description plus fondamentale de sa nature. Est-ce un nouveau type de champ énergétique ou un fluide exotique ? Ou est-ce un signe que les équations de la gravité d'Einstein sont en quelque sorte incomplètes ? Quoi de plus, nous ne comprenons pas vraiment le taux d'expansion actuel de l'univers.

Notre projet, le Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS) étendu, a apporté quelques réponses. Notre travail a été publié sous la forme d'une série de 23 publications, dont certains font encore l'objet d'un examen par les pairs, décrivant la plus grande carte cosmologique tridimensionnelle jamais créée.

Actuellement, la seule façon dont nous pouvons ressentir la présence d'énergie noire est d'observer l'univers lointain. Les galaxies les plus éloignées sont, plus ils nous apparaissent jeunes. C'est parce que la lumière qu'ils émettent a mis des millions voire des milliards d'années pour atteindre nos télescopes. Grâce à cette sorte de machine à remonter le temps, nous pouvons mesurer différentes distances dans l'espace à différents moments cosmiques, nous aidant à déterminer à quelle vitesse l'univers s'étend.

En utilisant le télescope Sloan Digital Sky Survey, nous avons mesuré plus de 2 millions de galaxies et de quasars - des objets extrêmement lumineux et distants alimentés par des trous noirs - au cours des deux dernières décennies. Cette nouvelle carte couvre environ 11 milliards d'années d'histoire cosmique qui était essentiellement inexplorée, nous enseigner l'énergie noire comme jamais auparavant.

Nos résultats montrent qu'environ 69 % de l'énergie de notre univers est de l'énergie noire. Ils démontrent également, encore une fois, que la forme la plus simple d'énergie noire d'Einstein - la constante cosmologique - correspond le mieux à nos observations.

En combinant les informations de notre carte avec d'autres sondes cosmologiques, comme le fond cosmique des micro-ondes – la lumière laissée par le big bang – ils semblent tous préférer la constante cosmologique aux explications plus exotiques de l'énergie noire.

L'expansion cosmique en litige

Les résultats fournissent également un meilleur aperçu de certaines controverses récentes sur le taux d'expansion de l'univers aujourd'hui et sur la géométrie de l'espace.

La combinaison de nos observations avec des études de l'univers à ses débuts révèle des failles dans notre description de son évolution. En particulier, notre mesure du taux actuel d'expansion de l'univers est d'environ 10 % inférieure à la valeur trouvée en utilisant des méthodes directes de mesure des distances aux galaxies proches. Ces deux méthodes prétendent que leur résultat est correct et très précis, leur différence ne peut donc pas être simplement un hasard statistique.

La précision d'eBOSS renforce cette crise. Il n'y a pas d'explication largement acceptée pour cet écart. Il se peut que quelqu'un ait commis une erreur subtile dans l'une de ces études. Ou cela peut être un signe que nous avons besoin d'une nouvelle physique. Une possibilité passionnante est qu'une forme de matière jusqu'alors inconnue de l'univers primitif ait pu laisser une trace dans notre histoire. C'est ce qu'on appelle "l'énergie sombre précoce, " pensé pour être présent quand l'univers était jeune, ce qui aurait pu modifier le taux d'expansion cosmique.

Des études récentes sur le fond diffus cosmologique suggèrent que la géométrie de l'espace peut être incurvée au lieu d'être simplement plate, ce qui est cohérent avec la théorie la plus acceptée du big bang. Mais notre étude a conclu que l'espace est bien plat.

Même après ces avancées importantes, les cosmologistes du monde entier resteront perplexes devant l'apparente simplicité de l'énergie noire, la platitude de l'espace et les valeurs controversées du taux d'expansion aujourd'hui. Il n'y a qu'une seule voie à suivre dans la quête de réponses :créer des cartes plus grandes et plus détaillées de l'univers. Plusieurs projets visent à mesurer au moins dix fois plus de galaxies que nous.

Si les cartes d'eBOSS ont été les premières à explorer un trou manquant de 11 milliards d'années de notre histoire, la nouvelle génération de télescopes fera une version haute résolution de la même période. Il est passionnant de penser au fait que de futures enquêtes pourraient être en mesure de résoudre les mystères restants concernant l'expansion de l'univers au cours de la prochaine décennie. Mais ce serait tout aussi excitant s'ils révélaient plus de surprises.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.