Pourquoi Euclide est la clé de la controverse scientifique sur l’univers sombre

Le 1er juillet 2023, le Agence spatiale européenne (ESA) lancé le télescope spatial Euclide explorer l’univers sombre de la manière la plus profonde possible avec les connaissances du 21e siècle. Il s’agit d’une technologie de pointe, et dans ce cas-ci, la frontière est l’obscurité cosmique.

La communauté scientifique attend avec énormément d’intérêt qu’Euclide réponde aux grands mystères de la cosmologie.

La controverse scientifique

Depuis le lancement d’Euclide jusqu’à aujourd’hui, la controverse s’est intensifiée sur l’énergie noire qui agrandit le cosmos. Et ce n’est pas une mince affaire puisque les mesures suggèrent qu’environ 70% de l’univers est constitué d’énergie sombre.

De nouveaux modèles remettent en question cette forme d’énergie, comme l’explique le modèle cosmologique qui sous-tend toute l’astrophysique aujourd’hui. Données de l’instrument spectroscopique à énergie sombre (DESI) ne correspondent pas entièrement au modèle standard par ailleurs fiable, qui suppose que l’énergie noire est constante et uniforme.

Euclide est la clé pour résoudre la controverse. La mission marquera un avant et un après dans l’histoire scientifique de l’univers sombre.

La mission vers laquelle chacun regarde

Euclide est pensé et conçu pour comprendre la nature de l’énergie noire, cette force mystérieuse qui entraîne l’expansion accélérée de l’univers actuel. Pour ce faire, il cartographiera la structure à grande échelle du cosmos et mesurera la répartition des galaxies et des amas de galaxies.

Le satellite de l’ESA cartographiera environ 14 000 degrés carrés de ciel extragalactique, les objets (étoiles, galaxies, quasars…) qui se trouvent en dehors de la Voie lactée, et le fera avec plus de détails que jamais.

Une carte aussi précise permettra de mesurer très précisément le taux d’expansion de l’univers dans chaque direction et à différents moments jusqu’il y a 13 milliards d’années.

Euclide recherchera également d’éventuelles déviations subtiles de la gravité à des échelles encore plus grandes que les galaxies elles-mêmes. Les données que vous obtenez pourraient conduire à des extensions ou à des modifications de la théorie de la relativité générale d’Einstein. De la Institut de Physique Théorique (IFT) UAM-CSIC depuis Madrid, nous contribuons de manière significative à l’analyse de ces données de mission, notamment dans l’interprétation des modèles cosmologiques et des théories gravitationnelles.

Il existe d’autres instruments, comme le DESI susmentionné, qui étudient les ténèbres de l’univers. Mais Euclide a des avantages.

sans murs

Euclide tourne autour de deuxième point de Lagrange (L2) du système Terre-Soleilqui est situé à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre et pointe à l’opposé du Soleil, de la Terre et de la Lune. Il peut observer le ciel sans turbulences atmosphériques ni pollution lumineuse, et est exempt de l’effet des constellations de satellites de communication qui affectent les télescopes au sol.

Il étudiera également une partie du ciel beaucoup plus grande que ses homologues terrestres, car ces derniers sont limités à l’hémisphère nord ou sud, limités par leur emplacement physique sur Terre. Euclide, cependant, peut observer presque tout le ciel (à l’exception des zones occupées par la Voie lactée) avec une vision plus profonde.

La répartition des galaxies et l’énergie noire

Une couverture du ciel à grande échelle est essentielle pour cartographier la répartition mondiale des galaxies et comprendre l’histoire de l’expansion de l’univers depuis une petite fraction de son âge actuel jusqu’à aujourd’hui. Leurs données résoudront la controverse sur l’âge de l’univers, également remise en question aujourd’hui.

La conception d’Euclide combine la cartographie photométrique et spectroscopique, ce qui lui permet de se démarquer des autres cartographies à grande échelle, telles que Enquête héritée de l’espace et du temps (LSST) et DESI.

La cartographie photométrique mesure la luminosité de tous les objets célestes dans différents filtres, tandis que les relevés spectroscopiques mesurent directement le spectre lumineux de quelques objets. Cela fournit des informations détaillées sur la distance réelle de l’objet et ses propriétés physiques.

La cartographie terrestre se concentre généralement sur l’une de ces deux méthodes. Par exemple, LSST est une étude purement photométrique, tandis que DESI est purement spectroscopique.

La capacité d’Euclide à réaliser simultanément les deux types d’études lui confère un avantage unique, puisqu’il permettra de réaliser une cartographie complète dans des magnitudes astronomiques. Il peut détecter toutes les galaxies jusqu’à une certaine luminosité sur toute la carte. L’ensemble de données sera complet.

La mission de l’ESA collectera des informations sur une variété de phénomènes astrophysiques et cosmologiques, notamment oscillations acoustiques baryoniques (BAO) et les distorsions spatiales du décalage vers le rouge (RSD)ainsi que les amas de galaxies et la lentille gravitationnelle forte et faible des galaxies et des amas.

Ces mesures seront essentielles pour contraindre les théories au-delà de la théorie générale de la relativité d’Einstein et du taux actuel d’expansion de l’univers.

Premières données en 2026

Les premières données d’Euclide devraient être publiées en juin 2026. Dès lors, des publications contenant des informations de plus en plus détaillées seront publiées environ tous les deux ans à un rythme rapide. Même s’il y avait initialement un problème de givrage sur l’instrument visible du satellite, celui-ci est désormais résolu.

Euclide apportera des contributions essentielles à notre compréhension de l’énergie noire, de la matière noire et de la structure à grande échelle de l’univers, mais il offre également la possibilité passionnante de faire de nouvelles découvertes complètement inattendues.

L’univers sombre n’a pas encore été révélé.