Euclid et le mystère de l’énergie noire

Suivi de l'évolution de la distribution de la matière dans l'univers

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Deux défis se posent comme la priorité des astrophysiciens et des cosmologistes d’Europe : l’origine de l’accélération de l’expansion de l’Univers et la nature de l’éventuelle « Matière Noire ». Euclid, satellite d’observation astronomique de l’Esa partira en 2020 observer cette partie inconnue de notre univers. Le mardi 18 décembre au Café du Pont Neuf, le CNES vous propose de rencontrer les experts au cœur de cette mission dont les résultats pourraient bien bouleverser nos connaissances actuelles du monde.

 

Un sombre mystère

 

« La traque de la matière noire a été identifiée, depuis 2001, comme la première priorité scientifique de la décennie par la communauté européenne d’astronomie mais aussi par la suite par le groupe de prospective des agences scientifiques américaines "Astronomy and Astrophysics Decadal Survey" », témoigne Olivier LaMarle, responsable des programmes Astronomie au CNES. Le mouvement des objets astronomiques est régi par la gravitation, qui induit essentiellement une force d’attraction entre les objets. Cela impliquerait donc un ralentissement de l’expansion de l’Univers. Or, depuis 1998 nous savons que l’expansion de l’Univers s’accélère. De part son importance fondamentale, cette découverte valut en 2011 le prix Nobel à S. Perlmutter, B.P. Schmidt & A.G. Riess. Néanmoins l’origine de cette surprenante accélération reste encore inconnue. Les physiciens, devant ce constat, ont alors fait l’hypothèse qu’il devait exister une mystérieuse force qui éloigne les galaxies les unes des autres. Quelle serait la source responsable de cette force inconnue ? « Devant cette question, les scientifiques ont alors émis deux hypothèses », raconte Yannick Mellier, chercheur à l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP). « Selon la première, il existerait une "substance" nouvelle et invisible nommée de façon générique l’« énergie sombre » ou « énergie noire ». Selon la seconde hypothèse, il y aurait non pas une "substance" nouvelle mais plutôt une déviation aux prédictions de la théorie de la gravitation lorsque l’on atteint des dimensions cosmologiques. Dans ce cas, il faudrait remettre en cause la théorie de la relativité générale d’Einstein et établir une nouvelle théorie de la gravitation, valide aux échelles de l’ordre des milliards d’année-lumière*. » « Dans tous les cas, c’est une énigme. Ce sera potentiellement une révolution de la physique fondamentale, » ajoute-t-il.

 

Euclid, en quête de la matière noire

 

La question est donc de discriminer laquelle de ces deux hypothèses correspond à la réalité. C’est dans ce but qu’a été proposée la mission Euclid : tenter de comprendre l’origine de l’expansion de l’Univers. « Euclid est une mission dite moyenne de l’ESA, poursuit Olivier LaMarle. Elle est actuellement en phase de définition pour un début de construction en 2014 et un lancement prévu en 2020. » Euclid est une mission essentiellement européenne. Après de nombreux débats, la NASA a décidé en 2012 de rejoindre le projet mais reste en effet un acteur minoritaire. « L’enjeu est aussi important que la compréhension de l’électricité, » s’exclame Olivier LaMarle.

 

Abell 222 & Abell 223 with dark matter filament Source : Jörg Dietrich/Flickr
filaments matière noire astronomie

 

Vers une révolution de notre compréhension de l’Univers ?

 

« L’accélération de l’expansion de l’Univers défie toutes les lois qui ont été mises en place pour décrire l’Univers. Nous cherchons une force mystérieuse et inconnue, » s’enthousiasme Olivier LaMarle. Mais la mesure directe de cette énigmatique matière sombre reste impossible. Il est nécessaire d’effectuer des mesures indirectes et de chercher les effets qu’elle produit autour d’elle, par exemple la déviation des rayons lumineux induisant une distorsion de la forme visible des galaxies.

Les enjeux scientifiques d’Euclid sont énormes. Actuellement, nous connaîtrions seulement 4% de ce qui constitue l’univers, le reste serait de la matière noire et de l’énergie noire. C’est un projet très prioritaire dans ce domaine de recherche. « Néanmoins pour discriminer les deux hypothèses émises, détaille Yannick Mellier, il faudra observer et analyser un nombre gigantesque de galaxies, couvrir d’immenses zones du ciel (un tiers du ciel) et effectuer des mesures de très haute précision. » Les scientifiques projettent donc de cartographier l’évolution de la distribution de la matière dans l’Univers en 3D et selon les époques entre un passé vieux de 10 milliards d’années et aujourd’hui. Ceci leur permettra de définir une mesure extrêmement précise du taux d’expansion. Comment compte-t-il s’y prendre pour réaliser un tel exploit ?

D’ici à 2014, les équipes d’astrophysiciens et d’ingénieurs impliqués dans le projet travailleront à la conception des sondes et instruments d’imagerie les plus précis possible. Comment développer les moyens techniques pour cartographier en 3D la distribution des galaxies et leur évolution ? Comment trouver la matière noire dans l’Univers ? Evaluer sa quantité, sa position et pourquoi pas sa nature ? Si la matière noire existe quel sera l’impact de cette découverte ? Des défis que les scientifiques sont prêts à relever pour potentiellement révolutionner encore une fois la manière dont nous concevons l’Univers qui nous entoure et dont nous faisons partie intégrante.

 

 *Une année-lumière équivaut à 10 000 milliards de kilomètres, distance parcourue par la lumière dans le vide en une année.

 

Pour en savoir plus et poser toutes les questions qui vous brûlent les lèvres, rendez-vous le 18 décembre à 19h30 au Café du Pont pour un Mardi de l’Espace empli de mystère.

Hashtag : #CNESTweetup

 

 

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cours scientifiques libres : Des efforts considérables, sur le plan observationnel, ont été développés dans les années 1990 pour déterminer la quantité de « matière noire » qui se cacherait sous la forme la plus probable, celle de naines brunes. Ces naines brunes sont des étoiles très froides, voire des étoiles « ratées », c'est-à-dire trop peu massives pour déclencher des réactions nucléaires en leur sein.
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Euclid et le mystère de l’énergie noire | Dr. Goulu | Scoop.it : [...] Deux défis se posent comme la priorité des astrophysiciens et des cosmologistes d’Europe : l’origine de l’accélération de l’expansion de l’Univers et la nature de l’éventuelle « Matière Noire ».  [...]
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