La carte remonte depuis le fond cosmique diffus, aux prémices de l’Univers, jusqu’aux étoiles les plus récentes. © EPFL

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En vidéo : voici la carte de l'Univers la plus détaillée jamais réalisée !

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[EN VIDÉO] La carte 3D de l’histoire de l’Univers  Une des avancées les plus importantes de cette dernière décennie en terme d’observation cosmologique : la carte 3D de l'univers la plus complète jamais réalisée ! 

Aboutissement d'un travail de plus de 20 ans visant à recenser la position et les distances des galaxies, cette carte 3D offre un aperçu complet et inédit sur l'histoire de l'Univers depuis le Big Bang jusqu'à nos jours. Elle confirme également les modèles théoriques et pourrait permettre de mieux comprendre les contradictions entre ces différents modèles.

« C'est la plus grande carte en 3D de l'expansion de l'Univers jamais réalisée à ce jour », se félicite Jean-Paul Kneib, du laboratoire d'astrophysique de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Fruit du travail d'un consortium de plusieurs centaines de scientifiques issus d'une trentaine d'institutions différentes dans le monde, cette carte comble les dernières lacunes de l'histoire de l'Univers depuis ses prémices, il y a 13,7 milliards d'années, jusqu'à nos jours. Le projet eBOSS (extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), lancé en 2012 et dirigé par Jean-Paul Kneib, a patiemment récolté des données de quatre millions de galaxies et de quasars afin d'établir cette carte inédite.

Une des avancées les plus importantes de cette dernière décennie en terme d’observation cosmologique

Les prémices de l’Univers sont relativement bien connus grâce aux travaux théoriques sur le Big Bang et à l'observation du fond diffus cosmologique, ce rayonnement « fossile » des débuts de l'Univers. En étudiant les galaxies lointaines et en utilisant des calculs de distance, on a également une bonne idée sur la vitesse d'expansion et la composition de l'Univers au cours des derniers milliards d'années.

« Il restait toutefois un manque de données entre les deux qu'il aura fallu cinq ans de travail pour combler, relève Kyle Dawson, de l'Université de l'Utah et l'un des leaders du projet. L'annonce d'aujourd'hui représente donc l'une des avancées les plus importantes de cette dernière décennie en terme d'observation cosmologique ». Les données obtenues par le programme eBOSS viennent compléter celles du Sloan Digital Sky Survey (SDSS), un programme de relevés des objets célestes utilisant le télescope d'Apache Point au Nouveau-Mexique (États-Unis).

La carte 3D de l’Univers recense plus de 4 millions de galaxies et de quasars. © EPFL

Horodater les galaxies selon leur spectre lumineux

Pour réaliser ce relevé, les équipes se sont intéressées à différents marqueurs révélant la distribution de masse dans l'Univers. Les parties de la carte émanant de six millions d'années en arrière ont, par exemple, été retracées grâce aux observations des galaxies les plus anciennes et les plus rouges. Pour les époques plus lointaines, les chercheurs se sont servis des galaxies plus jeunes et plus bleues. Et pour remonter encore plus loin, au-delà de 11 milliards d'années, ils se sont appuyés sur les quasars d'anciennes galaxies en implosion dont le cœur est rendu ultra-lumineux par le trou noir qui absorbe la lumière aux alentours.

Résoudre l’énigme de la constante de Hubble

Comme le prédisent les nouveaux modèles de la théorie de la relativité d'Einstein, cette carte révèle que, à un certain moment, l'expansion de l'Univers s'est accélérée et que cette accélération perdure depuis. Cela serait dû à la présence d’énergie noire qui s'oppose à la gravité ayant tendance à ralentir naturellement l'expansion de l'Univers.

Or, les différentes méthodes de mesure de la vitesse d’expansion, nommée « constante de Hubble », aboutissent à des valeurs contradictoires de cette constante. Les modèles partant des étoiles les plus proches pour remonter dans le temps donnent une valeur de 74 kilomètres par seconde et par mégaparsec. La méthode inverse, consistant à remonter depuis le fond, aboutit à 67,4. Une différence faible, mais inexplicable, que l'on appelle la « tension » de la constante de Hubble.

« Or, la haute précision et la grande variété des données du programme eBOSS rendent peu probables que cette différence soit due au hasard », confie Jean-Paul Kneib. Si cela était bien le cas, cela signifie que l'Univers ancien était gouverné par des lois physiques encore inconnues.

Pour en savoir plus

Une carte montrant les débuts de l'Univers

Article de Rémy Decourt publié le 13/02/2003

WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) vient de dresser une carte des débuts de l'Univers comparable à celle obtenue par le satellite COBE en 1992 mais avec une résolution bien supérieure.

WMAP a été lancé le 30 juin 2001 par une fusée Delta II depuis la base de Cap Canaveral. Il évolue depuis sur orbite autour du point de Lagrange 2 à 1,5 million de kilomètres. Sa mission doit se poursuivre pendant au moins trois ans.

Pour les scientifiques, cette carte et les données associées confirment la théorie du Big Bang et de dater l'âge de l'Univers à 13,7 milliards d'année avec une marge d'erreur de 1%. Ils ont aussi pu déterminer que l'Univers contenait 4% d'atomes de matière, 23% de matière noire et 73% d'une énergie sombre, dont le rôle reste énigmatique.

Note : COBE (COsmic Backround Explorer) avait, en 1992, déterminé une répartition anisotropique du rayonnement fossile de l'Univers et dresser la première carte des débuts de l'Univers. WMAP, son successeur, a été conçu pour confirmer les observations de COBE en fournissant des mesures des fluctuations de températures plus fines, de l'ordre du millionième de degré Kelvin.

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