L’analyse combine les données du Dark Energy Survey et du télescope du pôle Sud pour comprendre l’évolution de l’univers

Lorsque l’univers a commencé, la matière a été projetée vers l’extérieur et a progressivement formé les planètes, les étoiles et les galaxies que nous connaissons et aimons aujourd’hui. En assemblant soigneusement une carte de cette matière aujourd’hui, les scientifiques peuvent essayer de comprendre les forces qui ont façonné l’évolution de l’univers.

Un groupe de scientifiques, dont plusieurs de l’Université de Chicago et du Fermi National Accelerator Laboratory, ont publié l’une des mesures les plus précises jamais réalisées sur la répartition de la matière dans l’univers aujourd’hui.

Combinant les données de deux grandes études de télescope de l’univers, le Dark Energy Survey et le South Pole Telescope, l’analyse a impliqué plus de 150 chercheurs et est publiée sous la forme d’un ensemble de trois articles le 31 janvier dans Examen physique D.

Entre autres découvertes, l’analyse indique que la matière n’est pas aussi « agglomérée » que ce à quoi on pourrait s’attendre sur la base de notre meilleur modèle actuel de l’univers, ce qui ajoute à un ensemble de preuves qu’il peut manquer quelque chose dans notre modèle standard existant de l’univers. .

Refroidissement et grumeaux

Après que le Big Bang ait créé toute la matière de l’univers en quelques instants très chauds et intenses il y a environ 13 milliards d’années, cette matière s’est propagée vers l’extérieur, se refroidissant et s’agglomérant au fur et à mesure. Les scientifiques sont très intéressés à retracer le chemin de cette matière ; en voyant où tout cela s’est terminé, ils peuvent essayer de recréer ce qui s’est passé et quelles forces auraient dû être en jeu.

La première étape consiste à collecter d’énormes quantités de données avec des télescopes.

Dans cette étude, les scientifiques ont combiné les données de deux relevés de télescopes très différents : The Dark Energy Survey, qui a sondé le ciel pendant six ans depuis le sommet d’une montagne au Chili, et le South Pole Telescope, qui recherche les faibles traces de rayonnement qui voyagent encore. à travers le ciel dès les premiers instants de l’univers.

La combinaison de deux méthodes différentes d’observation du ciel réduit le risque que les résultats soient faussés par une erreur dans l’une des formes de mesure. “Cela fonctionne comme une contre-vérification, donc cela devient une mesure beaucoup plus robuste que si vous utilisiez simplement l’un ou l’autre”, a déclaré l’astrophysicien de UChicago Chihway Chang, l’un des principaux auteurs des études.

Dans les deux cas, l’analyse a porté sur un phénomène appelé lentille gravitationnelle. Lorsque la lumière voyage à travers l’univers, elle peut être légèrement courbée lorsqu’elle passe devant des objets avec beaucoup de gravité, comme les galaxies.

Cette méthode capture à la fois la matière ordinaire et la matière noire – la forme mystérieuse de matière que nous n’avons détectée qu’en raison de ses effets sur la matière ordinaire – parce que la matière ordinaire et la matière noire exercent toutes deux une gravité.

En analysant rigoureusement ces deux ensembles de données, les scientifiques ont pu déduire où toute la matière s’est retrouvée dans l’univers. Il est plus précis que les mesures précédentes – c’est-à-dire qu’il réduit les possibilités de savoir où cette affaire s’est terminée – par rapport aux analyses précédentes, ont déclaré les auteurs.

La majorité des résultats correspondent parfaitement à la meilleure théorie de l’univers actuellement acceptée.

Mais il y a aussi des signes de fissure – une fissure qui a également été suggérée dans le passé par d’autres analyses.

“Il semble qu’il y ait un peu moins de fluctuations dans l’univers actuel que ce que nous prévoyions en supposant que notre modèle cosmologique standard soit ancré dans l’univers primitif”, a déclaré Eric Baxter, co-auteur de l’analyse et astrophysicien de l’Université d’Hawaï (UChicago PhD’14).

Autrement dit, si vous faites un modèle incorporant toutes les lois physiques actuellement acceptées, puis prenez les lectures depuis le début de l’univers et extrapolez-les dans le temps, les résultats semblent légèrement différents de ce que nous mesurons réellement autour de nous aujourd’hui.

Plus précisément, les lectures d’aujourd’hui révèlent que l’univers est moins « grumeleux » – se regroupant dans certaines zones plutôt que uniformément réparti – que le modèle ne le prédisait.

Si d’autres études continuent à trouver les mêmes résultats, disent les scientifiques, cela peut signifier qu’il manque quelque chose à notre modèle existant de l’univers, mais les résultats ne sont pas encore au niveau statistique que les scientifiques considèrent comme à toute épreuve. Cela nécessitera une étude plus approfondie.

Cependant, l’analyse est un point de repère car elle a fourni des informations utiles à partir de deux relevés de télescope très différents. Il s’agit d’une stratégie très attendue pour l’avenir de l’astrophysique, car de plus en plus de grands télescopes seront mis en ligne au cours des prochaines décennies, mais peu ont encore été réalisés.

“Je pense que cet exercice a montré à la fois les défis et les avantages de faire ce genre d’analyses”, a déclaré Chang. “Il y a beaucoup de nouvelles choses que vous pouvez faire lorsque vous combinez ces différents angles de vue sur l’univers.”

Le chercheur associé Kavli de l’Université de Chicago, Yuuki Omori, était également l’un des principaux co-auteurs des articles. Le télescope du pôle Sud est principalement financé par la National Science Foundation et le Department of Energy et est exploité par une collaboration dirigée par l’Université de Chicago. Le Dark Energy Survey était une collaboration internationale coordonnée par le Fermi National Accelerator Laboratory et financée par le ministère de l’Énergie, la National Science Foundation et de nombreuses institutions à travers le monde.