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Nouveaux résultats de DESI sur la gravité et l’expansion de l’Univers
par Tristan Beau - 28 novembre
Les points à retenir :
• Une analyse complexe des données de DESI, obtenues lors de sa première année d’observation, fournit un des tests les plus précis du comportement de la gravité aux échelles cosmologiques.
• L’étude statistique des vitesses des galaxies au cours du temps permet de retracer l’histoire de la formation des grandes structures de l’Univers sous l’effet de la gravité, et de tester ainsi des modèles de gravité modifiée comme alternatives à l’énergie noire pour expliquer l’accélération de l’expansion de l’Univers.
• Les chercheurs de la collaboration DESI montrent que la formation des structures au cours du temps est cohérente avec notre modèle de référence basé sur la relativité générale d’Einstein comme théorie de la gravité à très grande échelle.
La gravité a façonné notre cosmos et sous l’effet de sa force attractive, de minuscules différences de densité dans la distribution de matière dans l’Univers primitif ont évolué pour former les galaxies et les grandes structures cosmiques que nous observons aujourd’hui. Une nouvelle étude utilisant les données du “Dark Energy Spectroscopic Instrument” (DESI, l’instrument spectroscopique de l’énergie noire) a retracé la manière dont ces structures se sont développées au cours des 11 derniers milliards d’années, fournissant ainsi le test le plus précis à ce jour de la gravité à très grande échelle.
Dans cette nouvelle étude co-dirigée par Pauline Zarrouk, cosmologiste CNRS au LPNHE, les chercheurs de la collaboration DESI ont observé que la gravité se comporte en adéquation avec la théorie de la relativité générale d’Einstein. C’est ce qu’illustre la figure ci-dessus avec les mesures de croissance des structures en fonction du décalage spectral obtenues pendant la première année d’observation de DESI (points en noir), la prédiction de la relativité générale (courbe en noir pointillé) et des modèles où la gravité est soit plus forte, soit moins forte que sa description par la relativité générale (courbes en couleur). Crédit : Héctor Gil-Marín & Pauline Zarrouk / DESI collaboration
En effet, des modifications à la relativité générale ont été proposées comme alternatives à l’énergie noire pour expliquer l’accélération de l’expansion de l’Univers. Ainsi, le mécanisme à l’origine de cette expansion accélérée est étudié avec deux approches. La première consiste à supposer l’existence d’un nouveau constituant de l’Univers, l’énergie noire, dont on cherche à déterminer les propriétés, en particulier si celles-ci évoluent avec le temps ou sont constantes. La deuxième approche propose des modèles de gravité modifiée par rapport à la relativité générale pour expliquer l’accélération de l’expansion de l’Univers sans énergie noire.
Ce résultat valide donc le modèle de référence de l’Univers et limite les extensions possibles à la relativité générale. Avec seulement un an de données, DESI a réalisé la mesure globale la plus précise de la croissance des structures cosmiques, surpassant les efforts précédents qui avaient pris des décennies. Les résultats publiés aujourd’hui constituent une analyse plus approfondie des données de la première année de DESI, qui ont permis d’établir en avril la plus grande carte en 3D de l’Univers à ce jour et de révéler des indices d’une évolution possible de l’énergie noire au fil du temps (voir l’actualité d’avril 2024->https://lpnhe.in2p3.fr/spip.php?article1752). Les nouveaux résultats améliorent de 20% les contraintes sur les paramètres d’énergie noire et pointent vers les mêmes conclusions que celles établies en avril.
La collaboration DESI continue ses observations et analyse actuellement les trois premières années d’observations. Elle prévoit de présenter des mesures encore plus précises de l’histoire de l’expansion de l’Univers et leurs implications sur la nature de l’énergie noire au printemps 2025.
Lien vers les articles : ->https://data.desi.lbl.gov/doc/papers/
Lien vers le communiqué de presse français : ->https://www.in2p3.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/desi-devoile-un-nouvel-eclairage-sur-la-gravite-et-lexpansion-de-lunivers
Lien vers le communiqué de presse américain : ->https://newscenter.lbl.gov/2024/11/19/new-desi-results-weigh-in-on-gravity/
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