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La plus grande carte jamais vue de l'univers révèle 11 milliards d'années d'histoire

Par Leah Crane

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Le Sloan Digital Sky Survey a utilisé un télescope de 2,5 mètres au Nouveau-Mexique pour capturer la plus grande carte de l'univers

Sondage Sloan Digital Sky

Une immense carte 3D représente 11 milliards d'années d'histoire cosmique et place les contraintes les plus strictes jamais imposées à notre meilleur modèle de l'univers. Capturé par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS), il a renforcé notre image de premier plan du cosmos, même s'il approfondit un mystère durable.

La lumière se déplace à une vitesse finie, donc regarder dans l'espace signifie également regarder dans le temps. Cette nouvelle enquête semble suffisamment approfondie pour cartographier 80% des 14 milliards d'années d'histoire de l'univers. «Il n'y a rien d'autre avec cette gamme de couverture et cela nous permet de combler ce fossé de 11 milliards d'années entre l'univers ancien et récent», déclare Kyle Dawson de l'Université de l'Utah, qui dirige le Baryon Oscillation Spectroscopic Survey. (eBOSS) au SDSS.

L'équipe a observé des galaxies et des quasars, qui sont les centres brillants de certaines galaxies, et a utilisé leurs décalages vers le rouge – les changements de lumière dus à leur éloignement de nous – pour mesurer les distances, le taux et l'expansion de l'univers. Cela nous permet d'observer la formation de structures géantes telles que des amas de galaxies.

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«L'univers est maintenant très grumeleux: il peut y avoir de grandes choses comme des galaxies ou des planètes à un endroit, ou rien à un autre», explique Scott Dodelson de l'Université Carnegie Mellon en Pennsylvanie. Cela n’a pas toujours été le cas. «Auparavant, si vous alliez à un endroit au hasard et comptiez 1000 atomes, puis alliez à un autre endroit au hasard, vous pourriez compter 1001 mais probablement pas même 1002.»

Notre approche principale pour comprendre comment l'univers est passé de la plupart du temps homogène à grumeleux est un modèle appelé lambda-CDM. Certaines mesures passées ont laissé entendre que ce que nous voyons dans l'univers peut ne pas correspondre aux prévisions de ce modèle, mais la carte eBOSS ne montre aucun conflit. Le lambda-CDM résiste donc bien.

Le développement d'une structure à grande échelle dépend en partie du comportement des particules appelées neutrinos dans l'univers primitif; eBOSS a pu limiter leur masse, ce qui est un problème majeur en physique. Cela n’a pas été tout à fait clair, mais la mesure était aussi précise que les meilleures expériences de neutrinos au sol.

L'équipe a également contraint la forme de l'univers 10 fois plus étroitement que notre prochain meilleur ensemble d'observations. Comme le prédit lambda-CDM, l'espace-temps dans son ensemble semble être plat et non courbe.

Cependant, un conflit existant a été exacerbé par l'enquête. «Les choses vont parfaitement ensemble, à l'exception de la constante de Hubble», déclare Wendy Freedman de l'Université de Chicago. C'est une mesure du taux d'expansion de l'univers. Nos deux principales méthodes de calcul – en utilisant l'ancien fond cosmique de micro-ondes (CMB) par rapport à une mesure locale du mouvement des objets proches – sont toujours en désaccord.

L'étude eBOSS est en accord avec la méthode CMB, qui approfondit le puzzle. «Il manque probablement de la physique quelque part, mais personne n’a encore pu la trouver», déclare Freedman.

Référence: arxiv.org/abs/2007.08991

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