Crédit d'image: Hubble
Des scientifiques universitaires ont cofondé une collaboration internationale qui cherche à mesurer avec une précision nouvelle la force mystérieuse qui fait voler l'univers en morceaux. Il est prévu que le projet, appelé Dark Energy Survey, recueille des données sur environ 300 millions de galaxies couvrant les deux tiers de l'histoire de l'univers.
L'enquête pourrait commencer à faire des observations dès l'automne 2009. Bien que le DES reste à plus de quatre ans, des enquêtes plus ambitieuses prendront au moins une décennie pour produire des résultats. "Je ne veux pas attendre aussi longtemps," a déclaré Joshua Frieman, professeur en astronomie et astrophysique et au Collège.
Selon les méthodes comptables de la physique, l'énergie sombre représente 70% de l'univers. L'énergie noire pourrait être une manifestation de la constante cosmologique d'Albert Einstein, une force qui agit à tout moment et en tout lieu de l'univers. Il pourrait également s'agir d'une rupture de la théorie de la gravité d'Einstein sur de vastes échelles.
"Il faut essentiellement que la gravité soit répugnante," a déclaré Wayne Hu, professeur agrégé d'astronomie et d'astrophysique. "C'est possible selon nos théories de gravité standard, mais ce n'est pas prévu." Quelle que soit l'énergie sombre, a déclaré Frieman, «elle est susceptible d'avoir des implications profondes pour la physique fondamentale».
La collaboration du DES se compose de chercheurs de Chicago, du Laboratoire national d'accélérateur de Fermi, de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, du Laboratoire national de Lawrence Berkeley et de l'Observatoire interaméricain Cerro Tololo, ainsi que de groupes du Royaume-Uni et de Barcelone, en Espagne. Le financement de ce projet de 20 millions de dollars proviendra probablement principalement du département américain de l'Énergie, des agences de financement européennes, des institutions membres et d'autres agences et sources.
Frieman dirige la composante de l'Université de la collaboration. Le jo et Hu dans la collaboration sont John Carlstrom, professeur de service distingué S. Chandrasekhar en astronomie et astrophysique et le Collège; Scott Dodelson, professeur en astronomie et astrophysique et à la Division des sciences physiques du Collège; Stephen Kent, professeur agrégé d'astronomie et d'astrophysique; Erin Sheldon, membre de l'Institut Kavli de physique cosmologique; et Risa Wechsler, boursière Hubble au Kavli Institute for Cosmological Physics. Frieman et Dodelson sont également membres du groupe d'astrophysique théorique du Fermilab, dirigé par Dodelson, tandis que Kent dirige le groupe d'astrophysique expérimentale du Fermilab.
Le DES comprendra l'installation d'une caméra de 520 mégapixels sur le télescope Blanco de quatre mètres existant à l'Observatoire interaméricain Cerro Tololo au Chili. "Ce serait plus grand que n'importe quelle caméra optique existante dans le monde," Dit Frieman.
Quelques centaines de mégapixels peuvent ne pas sembler beaucoup, a dit Frieman, «mais ce ne sont pas les mêmes pixels qui entrent dans votre ordinateur de poche. Ils ont une sensibilité beaucoup plus élevée. Ce sont des détecteurs de haute précision et à haute efficacité. De plus, la caméra permettra aux scientifiques de surveiller le ciel 10 fois plus vite qu'ils ne le pourraient dans n'importe quel observatoire américain existant.
«La caméra qui est maintenant sur le télescope a juste un champ de vision trop petit. Il nous faudrait plusieurs décennies pour faire l'enquête ,? Dit Frieman.
La nouvelle caméra permettra au DES d'employer quatre techniques pour tenter de faire la distinction entre les deux grandes explications de l'énergie sombre - la constante cosmologique ou une dégradation de la gravité.
«La première méthode et celle qui motive vraiment la conception de l'enquête est de compter les amas de galaxies». Dit Frieman. Dans cet effort, il travaillera en tandem avec le télescope du pôle Sud de Carlstrom, qui devrait commencer à faire des observations en mars 2007.
Le SPT aidera à révéler si l'énergie sombre a supprimé la formation d'amas de galaxies au cours de l'histoire de l'univers. Un radiotélescope, le SPT détectera les amas de galaxies par la façon dont ils déforment le rayonnement micro-ondes laissé par le big bang. Si les théoriciens savent à quelle distance et à quel point les amas de galaxies sont massifs, ils peuvent prédire combien ils devraient être en présence d'énergie sombre. Le DES fera des mesures optiques pour estimer leur distance à travers les couleurs des galaxies et leur masse par lentille gravitationnelle, la distorsion de la lumière par un amas de galaxies intervenant. "C'est un test vraiment élégant," Dit Hu.
La troisième technique utilise des lentilles gravitationnelles à l'échelle cosmique. Les théoriciens peuvent prédire l'effet de l'énergie sombre sur la distribution à grande échelle de la matière noire. Avec sa grande zone d'étude, le DES peut mesurer la minuscule distorsion des images des galaxies induite par les fluctuations de la densité de matière noire.
La quatrième méthode implique la même technique qui a conduit à la découverte de 1998 de l'énergie sombre: mesurer la distance à un certain type d'étoile qui explose pour reconstruire l'histoire de l'expansion de l'univers. Les astronomes ont étudié ces étoiles qui explosaient en s'attendant à constater que l'expansion de l'univers avait ralenti au fil du temps. Ils ont plutôt découvert une expansion accélérée.
"Ces techniques se complètent très bien," Dit Frieman. "Ils souffrent de différentes sources d'erreur, donc s'ils sont d'accord, cela vous donne confiance en votre résultat."
Pour sa part, Hu espère que les tests révéleront un certain décalage entre les prédictions et la réalité. "Pour moi, ce serait la chose la plus excitante."
Source d'origine: communiqué de presse de l'Université de Chicago
