Mesurer l’énergie noire avec la géométrie de paires de galaxies.

Les observations astrophysiques récentes montrent que l’expansion de l’univers va en s’accélérant. Alors que l’attraction gravitationnelle gouverne la dynamique de l’univers à l’échelle des galaxies et de leur voisinage, une force dont l’origine est encore inconnue écarte les corps célestes les uns des autres dès que l’on aborde les très grandes échelles. Surnommée « énergie noire », l’origine de cette force répulsive fait l’objet de toutes les attentions des cosmologistes : l’enjeu est de mesurer avec précision l’abondance et l’équation d’état de cette énergie afin d’en élucider l’origine. Un physicien et une physicienne marseillais du Centre de Physique Théorique, (CNRS-Université de Provence), ont proposé une nouvelle méthode de mesure reposant sur l’analyse de paires de galaxies voisines. Ils ont testé cette approche sur un échantillon relativement limité de données ; elle fournit déjà une mesure de la quantité d’énergie noire qui est la plus précise actuellement à partir d’une seule quantité observable.

Pour effectuer cette mesure, les physiciens ont mis en œuvre une idée datant d’une trentaine d’années : un phénomène tel que l’énergie noire doit laisser une empreinte géométrique qu’il devrait en principe être possible de mesurer. Encore fallait-il trouver une trace accessible avec les mesures que nous réalisons sur Terre. La solution proposée par les chercheurs repose sur l’analyse de paires de galaxies assez proches pour s’attirer mutuellement et orbiter l’une autour de l’autre. Avec un nombre assez grand de paires, on s’attend à ce que, dans un univers plat sans énergie noire, l’orientation des segments joignant les deux galaxies de chaque paire soit répartie aléatoirement. En revanche, à cause de l’accélération de l’expansion de l’espace, on doit trouver un plus grand nombre de segments alignés dans la direction de l’observateur. Les physiciens ont calculé l’effet attendu et analysé 721 paires de galaxies. Avec comme seule observable la répartition angulaire de ces paires, ils ont déterminé que l’énergie noire représente entre 60% et 80% du contenu énergétique de l’Univers et que la valeur du paramètre qui caractérise son équation d’état est compris entre -0,85 et -1,12. Cette technique est purement géométrique et ne s’appuie que sur des principes premiers, sans introduire d’hypothèses non vérifiables directement. Ce travail ouvre une nouvelle fenêtre sur l’énergie sombre car cette méthode pourra être appliquée aux données des grands sondages galactiques prévus dans la prochaine décennie.

Cette image du Hubble Space Télescope affiche une paire de galaxies spirales. Ce système est situé dans la constellation de Draco, le dragon, à environ 350 millions d’années-lumière de distance.