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Le contenu « Énergie-Matière » de l'Univers est dominé à 70 % par l'énergie noire. Mais comment la détecter ? La quête de l'énergie noire a déjà commencé.
Comme vu précédemment dans ce dossier, l'observation de supernovaesupernovae, considérées comme des chandelles standardchandelles standard, indique que l'expansion de l'Univers s'accélère (résultat corroboré par d'autres méthodes) contrairement aux prédictions du modèle du « Big BangBig Bang standard ».
Ce résultat n'est pas en contradiction avec la théorie de la relativité d'EinsteinEinstein puisqu'il « suffit » de trouver un « contenu Énergie-Matière » ayant un effet de gravitation « répulsive » et non « attractive » comme le fait la matière (noire ou non).
Cette découverte révèle en fait l'existence d'une nouvelle forme d'énergie appelée énergie noire. Cette énergie aurait des propriétés analogues à celles que possède « l'énergie du vide » de la physiquephysique des particules et dominerait (de nouveau) à notre époque la dynamique de l'Univers !
Il s'agit d'une caméra constituée d'une mosaïque de 40 CCD (à droite). Cette caméra couvre un champ de 1 degré x 1 degré sur le ciel. La surface couverte permet, avec des observations séparées de quelques jours, de toujours avoir des supernovae qui explosent dans la zone de ciel considérée. © CEA/CFH
Nature de l'énergie noire
Après la phase de découverte au cours des années 1995, de nombreux efforts sont déployés pour avérer définitivement cette phase d'accélération et, surtout, en identifier le moteur. L'enjeu se situe dans la détermination de la nature de cette énergie noire (et la détermination d'une possible évolution avec le temps cosmique) et ses conséquences profondes pour notre connaissance fondamentale de l'Univers et de ses lois.
Le LAMLAM et le CPPM collaborent dans cette perspective sur des projets conjoints. Ces projets sont basés entre autres sur l'observation de supernovae lointaines à l'aide de télescopestélescopes au sol ou embarqués. En particulier ces laboratoires participent à l'analyse des supernovae du SNLS observées sur les télescopes CFHTCFHT, à Hawaï, et VLTVLT, au Chili.
En parallèle, les deux laboratoires participent à la définition d'un spectrographespectrographe qui sera installé sur le futur satellite dédié à la caractérisation de l'énergie noire JDEM/SNAP. Cet instrument spatial fournira des données d'une richesse et d'une précision inégalée dans ce domaine en plein développement.
L'observation des supernovae et des rayons gamma
L'accélération de l'expansion de l'Universaccélération de l'expansion de l'Univers mise en évidence serait en fait un évènement « récent » dans l'histoire cosmique puisque l'énergie noire qui en serait le moteur ne (re)gouvernerait la dynamique de l'Univers que depuis 2 ou 3 milliards d'années. Avant cette phase, c'est en principe la matière qui dominait cette dynamique, conduisant à la décélération de l'expansion. C'est ce que l'observation des supernovae les plus lointaines et celle d'autres astresastres montrent jusqu'à présent.
Cependant, confirmer la « régularité » de cette expansion sur des duréesdurées cosmiques très grandes reste un objectif pertinent. Pour cela, les supernovae ne peuvent plus être de bonnes sondes car leur luminositéluminosité intrinsèque est trop faible.
Il faut envisager d'utiliser les astres les plus énergétiques qui existent dans l'Univers. Ces astres sont les sursauts gamma (ou GRB : Gamma Ray BurstBurst) qui peuvent être (durant une fraction de seconde) au moins 100 fois plus lumineux que les supernovae. Ces objets émettent dans la gamme des rayons γ, des rayons Xrayons X, dans le domaine visible et dans l'infrarougeinfrarouge.
Des études en cours montrent que ces étoilesétoiles en explosion pourraient constituer, comme leurs sœurs supernovae, des chandelles standard d'une portée considérable. De plus, les plus lointains de ces astres seraient probablement des « représentants » des toutes premières générations d'étoiles jamais créées. Il serait possible en les découvrant de voir les premières étoiles de l'Univers une par une !
NB : le LAM est impliqué, comme coresponsable et avec d'autres laboratoires français, en collaboration avec la Chine, dans un projet de satellite (SVOM/ECLAIR) dédié à l'observation de ces objets encore très mystérieux mais très prometteurs pour la cosmologiecosmologie.
