Un consortium international de chercheurs a compilé la carte en 3D la plus complète du cosmos observable à ce jour, améliorant considérablement notre compréhension de l’évolution de l’Univers tout en soulevant de nouvelles questions sur les lois fondamentales qui le régissent.

L’aboutissement d’un projet débuté il y a plus de deux décennies

Réalisée à partir des données recueillies par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS), cette impressionnante carte offre un historique détaillé de l’évolution du cosmos, depuis le Big Bang et sa première phase d’expansion jusqu’à l’ère actuelle. La dernière phase du projet, appelée « extended Baron Oscillation Spectroscopic Survey » (eBOSS), inclut les positions et distances de plus de 4 millions de galaxies et de quasars ultra-lumineux entourant des trous noirs supermassifs, selon un communiqué de presse de l’EPFL, institut de recherche suisse. Les nouveaux résultats montrent comment l’Univers a évolué sur une période de 11 milliards d’années, comblant ainsi un important manque dans nos connaissances.

« En 2012, j’ai lancé le projet eBOSS avec l’idée de produire la carte 3D de l’Univers la plus complète sur toute la durée de vie de l’Univers, en mettant en œuvre pour la première fois des objets célestes qui indiquent la répartition de la matière dans l’Univers lointain, des galaxies qui forment activement des étoiles et des quasars », a expliqué Jean-Paul Kneib, codirecteur du projet et astrophysicien de l’EPFL. « C’est un grand plaisir de voir l’aboutissement de ce travail aujourd’hui. »

Le projet eBOSS a donné lieu à 23 articles scientifiques (plus la nouvelle carte), mis en ligne sur le serveur de pré-publication arXiv.

La carte récemment mise à jour montre les positions et les distances des objets célestes d’aujourd’hui jusqu’au Big Bang, il y a quelque 13,8 milliards d’années.

Un historique complet de l’expansion de l’Univers

Les astrophysiciens avaient précédemment retracé les premiers jours de l’Univers en calculant l’abondance des éléments créés après le Big Bang et en étudiant le fond diffus cosmologique (faible rayonnement lumineux laissé par cet évènement). Et il s’avère que ceux-ci possèdent également une bonne connaissance de l’histoire cosmologique récente, comme en témoignent les cartes galactiques et les mesures de distance. Mais, selon Kyle Dawnson, chercheur principal du projet eBoss, « il restait toutefois un manque de données entre le début de l’Univers et la période actuelle ».

Pour la partie de la carte relative à cette période, les scientifiques ont étudié les galaxies et les quasars, afin de dégager des modèles de distribution dans l’Univers. Ces observations ont ensuite été combinées avec les données recueillies lors des phases précédentes du SDSS, lancé en 1998. « Ensemble, les analyses détaillées de la carte eBOSS et des expériences SDSS précédentes ont fourni les mesures les plus précises concernant l’historique de l’expansion de l’Univers sur la plus vaste gamme de temps cosmique jamais connue », ont expliqué les scientifiques impliqués.

La carte mise à jour montre les filaments de matière et les vides ayant défini l’Univers 300 000 ans seulement après le Big Bang (survenu il y a 13,8 milliards d’années). En identifiant d’anciens quasars (noyaux galactiques extrêmement brillants entourant des trous noirs supermassifs), les chercheurs ont pu cartographier des régions vieilles de plus de 11 milliards d’années. Pour cartographier des périodes plus récentes, à savoir des régions entre 6 et 11 milliards d’années, les scientifiques ont suivi des schémas dans la distribution des galaxies, ce qui a permis par la suite de mesurer plus précisément l’énergie sombre.

— sripfoto / Shutterstock.com

Mieux comprendre l’évolution temporelle de l’énergie sombre

« Nous cherchons à mieux comprendre l’évolution temporelle de l’énergie sombre. Cette chose mystérieuse qui provoque l’accélération de l’expansion de l’Univers », ont notamment expliqué les chercheurs. Et selon les nouvelles données obtenues, l’Univers est entré dans sa phase d’expansion accélérée il y a environ 6 milliards d’années, qui n’a depuis cessé de s’intensifier.

Il est intéressant de noter que les nouvelles données eBOSS compliquent notre compréhension de la vitesse à laquelle l’Univers s’étend, connue sous le nom de constante de Hubble. Il semble en effet y avoir un écart entre le taux local (c’est-à-dire récent) d’expansion universelle et le taux d’expansion de l’Univers primitif, qui diffère de pas moins de 10 %. Selon l’EPFL, « il est peu probable que cette différence de 10 % soit aléatoire en raison de la grande précision et de la grande variété des données de la base de données eBOSS ».

Bien que la raison de cette différence dans le taux d’expansion entre l’Univers local et l’Univers primitif reste à l’heure actuelle assez obscure, les scientifiques estiment que cela pourrait avoir un rapport avec une forme d’énergie ou de matière inconnue qui existait à l’époque. Une possibilité qui devrait être explorée dans le cadre de futures recherches.

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