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L’énergie noire devient encore plus étrange que prévu

Crédits : Flickr/Hubble - ESA

Une équipe d’astronomes s’est récemment appuyée sur des trous noirs supermassifs primitifs pour mesurer le taux d’expansion de l’Univers. Et les résultats, encore une fois, sont inattendus. Les détails de l’étude sont publiés dans Nature Astronomy.

Expansion de l’Univers

Peu avant les années 1920 Edwin Hubble fit une découverte qui révolutionna l’astronomie : toutes les galaxies s’éloignent de nous, mais aussi les unes des autres. En d’autres termes, l’Univers est en expansion. Imaginez un muffin dans le four avec des pépites de chocolat dessus. À mesure que le muffin gonfle, la distance entre chaque pépite ne fait que s’allonger. Autre découverte stupéfiante, il y a 20 ans : des chercheurs ont mis en évidence le fait que la fuite des galaxies par rapport à la Voie lactée augmentait au cours du temps. Il y a donc une expansion de l’Univers, mais en plus de ça cette expansion s’accélère avec le temps.

Nous observons donc une matière répulsive – opposée à la gravité – qui semble accélérer l’expansion de l’Univers. Cette entité, les astronomes l’ont baptisée “énergie noire”. Cette force reste encore mystérieuse, mais il semblerait qu’elle le soit encore plus. Jusqu’à présent, nous pensions en effet cette accélération de l’Univers constante. Or, une étude suggère que la force de l’énergie noire pourrait en fait avoir varié depuis le Big Bang.

Les quasars comme “bougies standards”

Pour mesurer le taux d’expansion de l’Univers, l’une des méthodes consiste à s’appuyer sur d’anciennes supernovas, utilisées comme “bougies standards”. En analysant la distance qui nous sépare de ces objets, sur plusieurs intervalles de temps, les astronomes ont une idée assez précise de ce taux d’expansion. Mais la plupart de ces supernovas remontent au maximum à 9 milliards d’années. En d’autres termes, nous n’avions jusqu’alors aucune idée du taux d’expansion de l’Univers durant sa jeunesse. C’est là que les quasars entrent en jeu.

Les quasars sont des trous noirs supermassifs nichés au cœur des galaxies. Ils sont les objets les plus brillants de l’Univers, du fait de disques de matière tourbillonnant autour. Certains de ces objets ultra-brillants évoluent à plus de 12 milliards d’années-lumière (l’Univers a 13,8 milliards d’années). Une équipe de chercheurs de l’Université de Florence, en Italie, en a récemment étudié près de 1 600. En se servant de ces “bougies” cosmiques, les astronomes ont ainsi pu estimer le taux d’expansion de l’Univers encore très jeune. Et ce taux, que l’on pensait constant, ne l’était plus du tout.

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Le quasar 3C 273, le plus lumineux jamais observé. Crédits : NASA, Esa

Une énergie noire de plus en plus forte ?

« Nous avons montré que les résultats de notre technique concordaient avec ceux des mesures de la supernova au cours des neuf derniers milliards d’années, ce qui nous donnait l’assurance que nos résultats étaient fiables, même à une époque antérieure », explique Guido Risaliti, principal auteur de l’étude. En revanche, en observant des quasars remontant à un milliard d’années après le Big Bang, « nous avons constaté que le taux d’expansion de l’Univers était aujourd’hui plus rapide que prévu. Cela pourrait signifier que l’énergie noire devient plus forte à mesure que le cosmos vieillit ».

En d’autres termes, avec les deux méthodes (supernovas et quasars), on obtient les mêmes résultats sur les 9 milliards d’années les plus récents. En revanche dans l’Univers primitif, où seuls les quasars fournissent des mesures, on observe une différence par rapport à ce qui est prédit par le modèle cosmologique standard. Si tel est réellement le cas, alors nous aurions peut-être besoin d’une nouvelle physique pour expliquer cette différence.

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