Un « scanner » cosmique révèle que l’Univers est beaucoup plus complexe que prévu

Une équipe de chercheurs a récemment réalisé une analyse approfondie de l’évolution de l’Univers en combinant des données provenant de différentes observations astronomiques. Grâce à cette approche novatrice, ils ont mis en évidence une complexité bien plus grande que ce que prévoyaient les modèles théoriques. Les résultats de cette étude ont été publiés dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.  

Une exploration multidimensionnelle du cosmos  

Pour parvenir à ces résultats, les scientifiques ont utilisé les données issues de la sixième et dernière version du télescope cosmologique d’Atacama (ACT) et celles du premier ensemble de mesures du spectrographe de l’énergie noire (DESI). En superposant ces observations, ils ont pu suivre l’évolution de l’Univers à différentes époques, comme s’ils empilaient des clichés représentant son développement à travers le temps.  

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Mathew Madhavacheril, chercheur à l’université de Pennsylvanie et co-responsable de l’étude, compare cette méthode à une tomodensitométrie cosmique permettant d’examiner la manière dont la matière s’est regroupée sous l’effet de la gravité au fil des milliards d’années. Cette approche permet de comprendre comment l’influence gravitationnelle de la matière a évolué depuis les origines du cosmos.  

Remonter aux origines de la lumière cosmique  

Pour établir cette cartographie de l’Univers, l’équipe s’est appuyée sur une lumière qui existe depuis presque la naissance du cosmos : le fond diffus cosmologique (CMB). Cette lumière, vestige du Big Bang, constitue une « photo » de l’Univers lorsqu’il n’avait que 380 000 ans. À cette époque, l’Univers est passé d’un état opaque à un état transparent, permettant aux photons de se propager librement sans être constamment dispersés par les particules environnantes.  

Bien que le CMB soit souvent considéré comme une relique figée du passé, il a subi des transformations au fil du temps. L’expansion de l’Univers a notamment étiré ses longueurs d’onde et réduit son énergie, faisant chuter sa température à environ -270 °C. De plus, la lumière du CMB a été déformée en traversant les grandes structures cosmiques, un phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle, prédit par Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale.  

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En étudiant ces déformations, les scientifiques peuvent reconstituer comment la matière s’est organisée à travers le temps cosmique.  

Suivre l’évolution de la matière dans l’Univers  

Si le télescope ACT fournit une image de l’Univers tel qu’il était dans sa jeunesse, l’instrument DESI permet de tracer son développement jusqu’à son « âge adulte ». Pour ce faire, DESI cartographie la distribution de millions de galaxies, notamment les galaxies rouges lumineuses (LRG), qui servent de repères pour suivre l’évolution des structures cosmiques.  

Cette superposition des données issues de l’ACT et du DESI revient à feuilleter un album photo retraçant la croissance de l’Univers, depuis son enfance jusqu’à sa maturité. Cependant, en analysant ces images cosmiques, les chercheurs ont constaté que la distribution de la matière dans l’Univers récent ne correspond pas parfaitement aux prédictions théoriques. Les observations indiquent que l’agrégation de la matière au cours des dernières milliards d’années est légèrement inférieure à ce que suggèrent les modèles standards de formation des structures cosmiques. 

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Ce décalage n’est pas suffisamment marqué pour remettre en cause les fondements de la physique actuelle, mais il suggère que la croissance de l’Univers a pu ralentir d’une manière encore mal comprise. Selon Madhavacheril, cette divergence, qui concerne notamment l’évolution de la matière il y a environ quatre milliards d’années, mérite une exploration plus approfondie. Les chercheurs espèrent obtenir des données encore plus précises grâce aux futurs télescopes de nouvelle génération. Par ailleurs, des astronomes font une étrange découverte aux confins du Système solaire.