La semaine dernière, l’instrument de spectroscopie de l’énergie sombre (DESI) a conclu sa première enquête officielle. Au cours des cinq dernières années, l’expérience a enregistré plus de 47 millions de galaxies et 20 millions d’étoiles sur 11 milliards d’années d’histoire cosmique.
L’idée d’un grand observatoire important qui termine une « dernière campagne » laisse penser que, comme l’expression le suggère, l’expérience est terminée. Or, pour les scientifiques, cela ne pourrait pas être plus faux. La conclusion d’une grande enquête est, à bien des égards, le début d’une science passionnante, alors que des centaines de chercheurs affamés décomposent les nouvelles données en détail. Ce processus peut prendre de quelques mois à plusieurs années — surtout pour des données collectées par un instrument aussi performant que DESI.
« Dès que l’on dispose d’une enquête sur les galaxies de cette envergure, c’est une véritable mine d’or d’informations », a déclaré Will Percival, coprésentateur de DESI, à Gizmodo lors d’un appel vidéo. « Il y a énormément de physique encodée dans la distribution des galaxies et une richesse entière de sciences et d’analyses à venir. »
Il faut beaucoup pour expliquer le cosmos
Si vous suivez la cosmologie, vous vous souvenez peut-être d’une grande annonce de DESI en 2025 qui remettait en question une constante cosmologique statique. L’enquête suggérait que l’énergie sombre était en évolution, et non constante. Selon Percival, astrophysicien à l’Université de Waterloo au Canada, cette découverte provient de l’étude des observations de DESI durant ses trois premières années de fonctionnement — un ensemble de données gigantesque que les scientifiques sont toujours en train d’examiner.
Ainsi, si l’analyse de l’année dernière n’était qu’un rapide aperçu de ce que les données DESI pourraient révéler, la première série complète de données — « l’ensemble complet » — fera sans aucun doute bien davantage. Toutefois, les enjeux sont élevés. Après tout, les questions pertinentes portent sur l’origine de l’univers, sa croissance — et, peut-être surtout, sur la manière dont il pourrait se terminer.
« Avec des données aussi bonnes que celles obtenues par DESI, nous devons vraiment effectuer une analyse soigneuse et robuste », a précisé Percival. Préparer les données pour une analyse scientifique est déjà une tâche énorme en soi, a-t-il ajouté, en ajoutant : « Nous devons faire des choses comme créer des univers simulés et des catalogues simulés de galaxies, puis nous regardons comment nos observations influent sur la physique d’origine qui détermine ces univers simulés. »
Confirmé, mais pas vraiment
Ce niveau de prudence garantit que les données sont prêtes à étudier des idées telles que la constante cosmologique d’Einstein, lambda (Λ). Cette métrique guide une expansion accélérée de l’univers récent, comme l’explique Andrew Liddle, astrophysicien à l’Université de Lisbonne au Portugal, à Gizmodo. Le modèle cosmologique standard suppose que ce qui provoque cette accélération — généralement représenté par l’énergie sombre — « maintient une densité d’énergie parfaitement constante pendant que l’univers se déploie », a déclaré Liddle, qui n’est pas directement impliqué dans DESI.
La plupart des observations jusqu’à présent ont confirmé ce récit de l’évolution de l’univers, c’est pourquoi suggérer le contraire — comme l’analyse de 2025 de DESI — serait « une découverte majeure qui renverrait le modèle standard de la cosmologie », a noté Kev Abazajian, astrophysicien à l’Université de Californie, Irvine, également non impliqué dans DESI.
« Toutefois, la signification statistique du résultat n’est pas encore suffisamment élevée », a déclaré Abazajian, « et il faudrait qu’elle soit détectée aussi par une enquête indépendante pour être réellement crédible. »
« Ces types de questions dépendent vraiment de la précision avec laquelle nous connaissons les erreurs des données », a expliqué Percival. « Nous passons donc beaucoup de temps à nous assurer qu’elles sont aussi exactes que possible. »
Pourquoi même poser la question ?
Cela peut paraître étrange que, si les résultats d’observation sont compatibles avec lambda, les scientifiques envisagent d’autres options. Cela tient à d’importantes complications sur le plan théorique en cosmologie et en physique au sens large, selon Marina Cortês, astrophysicienne à l’Université du Portugal.
« Il est si difficile d’insérer lambda dans le corpus théorique vieux d’un siècle de physique théorique que personne ne sait comment ni par où commencer à modifier cet édifice… en raison d’écarts insolubles avec la physique des particules, » a déclaré Cortês, qui a participé aux premiers stades de DESI, à Gizmodo. « Quoi qu’il en coûte en ingéniosité accrue, en complexité et en effort collaboratif des enquêtes, l’univers est resté ferme [que lambda est correct]. C’est une lutte d’intérêts entre l’univers et la physique établie. »
Quant au modèle cosmologique dans son ensemble, il y avait aussi des divergences concernant la diversité des densités de galaxies, ainsi que la fameuse « tension de Hubble » entourant le taux d’expansion de l’univers, ajouta Abazajian.
« C’est ici que l’enquête DESI joue un rôle vital en suggérant une éventuelle évolution de l’énergie sombre », a déclaré Cortês. « Si cela est vérifié, cela fournit de nouvelles propriétés quantitatives de l’énergie sombre pour diagnostiquer sa véritable nature. Même si DESI finit par confirmer [lambda] une fois de plus, il l’aura fait avec une précision bien plus grande… ne laissant aucune marge de manœuvre aux théoriciens paresseux pour différer la mise au point de nouveaux modèles. »
Et maintenant ?
Abazajian et Cortês prévoient que DESI et Euclid, un autre télescope spatial lancé pour explorer tout ce qui est sombre dans l’univers, apporteront des réponses. Ce dernier doit publier sa première série de données en octobre de cette année.
« Si une énergie sombre en évolution est observée dans les deux et avec les mêmes caractéristiques, cela s’inscrit sur la voie d’une découverte majeure », a déclaré Abazajian.
Cortês, qui a récemment rendu visite aux membres de DESI, a déclaré à Gizmodo que l’équipe envisage une collaboration pour une enquête sur les supernovas avec Rubin Observatory, une autre grande institution dotée de capacités monstrueuses. D’autres équipes préparent déjà des projets successeurs à la fois de DESI et du Rubin Observatory, selon elle.
Par ailleurs, l’équipe DESI compterait six lots de cinq à dix articles scientifiques sur divers sujets, tous prévus pour être publiés plus tard dans l’année, a déclaré Percival à Gizmodo. Là encore, cela provient de l’ensemble de données jusqu’à la troisième année d’exploitation de DESI. Il convient de noter que l’instrument lui-même n’a pas été éteint physiquement et mènera des enquêtes complémentaires jusqu’en 2028 environ.
Pour l’instant, l’équipe travaille à traiter la remise de données de cinq ans pour l’analyse scientifique, que Percival prévoit prendre environ deux à quatre mois.
« Et espérons-le, d’ici là, l’équipe aura terminé les données jusqu’à la troisième année et sera prête à passer à autre chose », a médité Percival. « C’est une période vraiment passionnante pour travailler en cosmologie, car nous travaillons sur des choses que nous ne comprenons pas. Je suis biaisé, mais je pense que obtenir plus d’informations est vraiment essentiel. C’est une science vraiment passionnante qui se passe en ce moment. »
