La Collaboration DESI est l’un des lauréats de la Gizmodo Science Fair 2026 pour avoir grandement fait progresser notre compréhension de la manière dont l’univers a commencé, a évolué et continuera de croître à l’avenir.
La question
Quelle est la nature de l’expansion de notre univers et quel rôle joue l’énergie sombre ?
Le résultat
Plus nous cartographions l’univers, moins nous sommes certains de la véritable nature de l’énergie sombre — la force censée alimenter l’expansion de notre univers. En avril de cette année, l’instrument spectroscopique de l’énergie sombre — DESI — a officiellement clôturé sa première enquête sur cinq ans, produisant la plus vaste carte 3D à haute résolution de l’univers. Cette carte couvre plus de 47 millions de galaxies et quasars et 20 millions d’étoiles sur 11 milliards d’années d’histoire cosmique. Cela représente également six fois plus de données que toutes les mesures précédentes réunies.
« En regardant des galaxies de plus en plus éloignées, nous regardons en arrière dans le temps — le temps nécessaire à la lumière pour nous parvenir depuis ces galaxies lointaines », expliqua Will Percival, co-porteur de DESI et astrophysicien à l’Université de Waterloo au Canada. « Ainsi, une étude des galaxies peut bâtir une histoire de l’univers; nous pouvons assembler des tranches qui nous montrent comment l’univers était à différents âges. »
Dans les mois et les années qui viennent, les cosmologistes vont disséquer les données, comparer les observations à des modèles théoriques. Ils examineront en particulier la validité de la constante cosmologique, lambda (Λ), qui affirme que l’expansion de l’univers s’accélère — une idée largement acceptée qui a été mise au défi de manière inattendue par DESI.
Pourquoi ils l’ont fait
En 1998, les astronomes qui étudiaient des supernovas lointaines ont trouvé des preuves indiquant que l’univers s’étendait à un rythme qui s’accélérait sans cesse. Mais l’arsenal de variables et d’équations dont disposaient les scientifiques à l’époque n’était pas suffisant pour le prouver. Si l’univers ne contenait que de la matière ordinaire et une force gravitationnelle, son évolution serait déterminée par la rapidité de cette expansion et par l’influence gravitationnelle qui le tirait ensemble, expliqua Percival.
« Pour obtenir cette accélération de l’expansion, vous avez besoin que quelque chose d’autre soit présent dans l’univers, que ce soit une force ou un nouveau champ scalaire », ajouta-t-il. Nous avons nommé cela énergie sombre. Mais nommer quelque chose ne nous dit pas ce que c’est. »
Entre DESI. Avec des informations sur des millions et des millions de galaxies, les astronomes disposent de la liberté de réaliser toutes sortes de tests cosmologiques à partir des ensembles de données, qui sont publiquement diffusés par la Collaboration DESI après une préparation en interne. Ce n’est pas une recherche qui se fait du jour au lendemain. Après tout, les questions qu’elle soulève touchent à la naissance de l’univers, à la manière dont il croît — et, peut-être surtout, à la façon dont il pourrait se terminer.
Pourquoi ils sont gagnants
DESI n’est pas le premier instrument chargé d’étudier l’énergie sombre. En réalité, les membres de DESI, y compris Percival et Klaus Honscheid, le physicien qui co-dirige l’instrument, disposent d’une riche expérience de travaux sur des projets similaires, y compris les prédécesseurs de DESI. Mais il représente indubitablement l’ingéniosité des scientifiques — tant dans la mise en place du projet que dans ce qu’il a accompli en si peu de temps.
DESI est installé sur le dessus du télescope Mayall de 4 mètres au Kitt Peak National Observatory, en Arizona. Mayall est entré en service en 1973, et compte tenu des tailles toujours croissantes des télescopes (le miroir de Vera Rubin mesure 8,4 mètres de diamètre), cela peut paraître peu impressionnant. Il existe aussi l’ancien adage de la physique qui affirme que plus grand est mieux. Mais ce télescope, que la communauté avait « laissé de côté », était parfaitement adapté à la mission de DESI, a déclaré Honscheid, physicien à l’Université d’État de l’Ohio.
« La façon dont nous procédons est que nous avons 5 000 petits robots — pas les robots de science-fiction, mais ces objets de la taille d’un crayon qui peuvent être commandés à distance, avec des fibres optiques à leur extrémité », expliqua Honscheid. « Vous savez d’après l’imagerie où se trouve une galaxie, puis vous déplacez l’extrémité de la fibre exactement à cet emplacement ; vous faites cela avec les 5 000 d’entre eux et ensuite vous passez à l’exposition suivante. »
Ce niveau de précision explique pourquoi, d’une certaine façon, DESI est trop efficace dans son travail. Il a suscité des ondes de choc en cosmologie même avant que l’enquête ne se termine réellement en avril. Plus célèbre encore, une analyse des données de ses trois premières années ne s’est pas tout à fait alignée avec le modèle standard de la cosmologie. En d’autres termes, il pourrait y avoir quelque chose de profondément fautif dans notre compréhension de la constante cosmologique. Si c’est vrai, les conséquences pour la cosmologie seraient tout sauf insignifiantes — elles seraient catastrophiques et révolutionnaires.
« Je pense que tout le monde s’attendait à ce que nos données correspondent à ce modèle », se souvint Percival. « Cela a été une surprise incroyable lorsque nous avons d’abord analysé les données et avons constaté qu’elles correspondaient au modèle [standard], ce qui était bien, mais nous avons découvert qu’il nécessitait des paramètres très différents de ceux auxquels nous nous attendions. »
« Mais c’est très tentant », a déclaré Honscheid. « C’est un excellent indice. »
La suite
Percival et Honscheid ne sentent pas vraiment que tout est terminé. L’instrument fonctionne encore techniquement (la veille de son entretien avec Gizmodo, Honscheid avait dû répondre à un appel d’urgence en raison d’un problème d’humidité). Pour l’instant, le plan est que DESI étudie le ciel nocturne jusqu’environ 2028. Des améliorations vont sans doute avoir lieu, mais l’objectif principal pour l’instant est de maintenir ses capacités de premier plan, expliqua Honscheid.
Du côté de la recherche, les scientifiques n’en ont pas fini avec l’ensemble de données des trois premières années d’opérations de DESI — tout simplement parce qu’il y a énormément à étudier. C’est en partie la raison pour laquelle DESI a choisi des diffusions de données échelonnées afin de rendre ses observations accessibles à la communauté. Après tout, les questions des astronomes sont aussi nombreuses que les étoiles dans l’univers. Cela dit, le dépôt de données sur cinq ans est toujours en préparation, expliqua Percival. Il ajouta qu’il y a toujours beaucoup de programmation, de mathématiques et de science à découvrir pour trouver la « façon la plus robuste » pour que chacun puisse explorer ses intérêts.
« On a tendance à dire simplement : “D’accord, voici comment nous avons analysé une enquête précédente.” Nous ferons cela avec les nouvelles données », déclare Percival. « Mais d’une certaine manière, les problèmes que nous rencontrons sont les mêmes, mais comme nous avons tant de données désormais, des choses que nous avions étalées sur le côté il y a 10 ou 15 ans, nous devons désormais nous en soucier, car nos marges d’erreur sont suffisamment petites pour être devenues importantes. »
« Le problème de l’énergie sombre est suffisamment intéressant, excitant et important pour que l’humanité ait mis en place un grand nombre d’expériences très différentes afin de l’étudier réellement », a expliqué Percival. « Plus vous avez d’expériences, plus vous avez de façons différentes de mesurer l’expansion accélérée — et plus vous pouvez croire les résultats qui en découlent. Il y a Euclid, qui approche de son premier échantillon de données. Il y a Roman, dont le lancement est prévu plus tard ce mois-ci… Assurément, les humains ont toujours voulu connaître leur place dans l’univers. »
L’équipe
À partir de 2026, DESI indique que l’expérience « réunit plus de 1 000 chercheurs, dont 350 doctorants, 200 post-doctorants et 150 étudiants de premier cycle, issus de plus de 70 institutions » dans le monde. La collaboration est gérée par le Lawrence Berkeley National Laboratory du Département de l’Énergie des États‑Unis. La liste complète des membres de l’équipe DESI peut être consultée ici.
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