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L'expansion de l'Univers s'accélère : confirmation par les supernovae

ActualitéClassé sous :physique , énergie noire , constante cosmologique

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Les premiers résultats obtenus par la collaboration internationale SNLS (Supernova legacy survey) - à laquelle le CEA-Dapnia et le CNRS (IN2P3 et INSU) participent - montrent que la mystérieuse "énergie noire", présumée responsable de l'accélération de l'expansion de l'Univers, pourrait être la constante cosmologique d'Einstein. Ces résultats ont été publiés lundi 21 novembre dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Il y a encore quelques années, les astrophysiciens pensaient que l'expansion de l'Univers mise en évidence par Edwin Hubble dans les années1920, ralentissait sous l'effet de la gravitation. Or, en 1998, des chercheurs ont observé que les supernovae lointaines apparaissaient moins lumineuses, qu'attendu dans un Univers en expansion décélérée. En fait, loin de décélérer, l'expansion de l'Univers accélère sous l'effet d'une mystérieuse énergie, baptisée "énergie noire".

Aujourd'hui, l'Univers semble être composé pour un quart environ de matière et pour le reste d'énergie noire qui agit sur l'expansion de l'Univers comme une force répulsive. Matière et énergie noire se comportent différemment vis-à-vis de l'expansion de l'Univers : la matière se dilue alors que l'énergie noire ne se dilue pas ou peu.

Les supernovae sont des explosions d'étoiles en fin de vie. Elles sont très lumineuses et peuvent donc servir de "bornes kilométriques" dans l'Univers, car leur brillance apparente mesure la distance à laquelle elles se trouvent. Ainsi, lorsque l'on observe des supernovae, on peut mesurer leur distance et la vitesse à laquelle elles s'éloignent (par leur décalage vers le rouge) et donc en déduire la vitesse d'expansion de l'Univers.

Le SNLS a mesuré les distances de 71 supernovae dont les plus lointaines ont explosé quand l'Univers avait moins de la moitié de son âge actuel. L'objectif de ce projet est de faire une mesure précise de l'énergie noire et de déterminer sa nature, qui reste pour l'heure inconnue. Il est cependant possible en mesurant le flux des supernovae distantes, de déterminer si elle se comporte comme la constante cosmologique d'Einstein ou selon de nombreuses autres hypothèses théoriques. Ce qui distingue ces théories, c'est la dilution ou pas de la densité d'énergie noire avec l'expansion de l'Univers. La mesure publiée aujourd'hui est la plus précise et favorise l'absence de dilution.

Aujourd'hui, les chercheurs français travaillent en étroite collaboration avec des équipes de recherche européennes et nord-américaines (Canada et Etats-Unis), pour réaliser la découverte des supernovae et leur suivi photométrique sur Megacam et spectroscopique, sur les plus grands télescopes terrestres. À l'issue des cinq années d'observation, les résultats publiés aujourd'hui pourraient devenir deux à trois fois plus précis.

A propos du SNLS

Le Supernova legacy survey est une collaboration internationale regroupant environ 40 personnes dont une vingtaine de chercheurs français du CNRS et du CEA. Le projet est centré sur un grand programme d'imagerie au Télescope Canada-France-Hawaii (TCFH) et utilise aussi de nombreuses observations spectroscopiques, des télescopes VLT (Very large telescope) de l'ESO, Gemini et Keck. Le programme d'imagerie est réalisé dans le cadre du sondage CFHTLS , auquel les astronomes français et canadiens affectent chaque année, de 2003 à 2008, 700 heures d'observation (dont 280 heures environ par an utilisées par le SNLS), a l'aide de l'instrument Megacam.

Cet instrument à grand champ (1 degré de côté soit deux diamètres de la lune) et haute résolution (18000x18000 pixels) est la clé du programme car il permet de mesurer plusieurs supernovae simultanément, ce que les instruments de champ plus faible ne peuvent pas faire. La caméra au coeur de l'instrument et son électronique sont une réalisation du CEA-Dapnia.

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