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Des astronomes établissent la plus vaste carte de l'Univers à ce jour

Les quasars sont des sources de lumière incroyablement brillantes et lointaines, alimentées par des trous noirs super-massifs. Lorsque de la matière et de l’énergie tombent dans le trou noir, elles s’échauffent à des températures inconcevables et commencent à briller d’une luminosité extraordinaire.

En observant cette lumière cosmique, les scientifique du Sloan Digital Sky Survey (SDSS), projet multi-institutionnel qui comprend l’EPFL, ont construit la plus grande carte de l’Univers distant à ce jour. « Ces quasars sont si lointains que leur lumière les a quittés alors que l’Univers avait entre 3 et 7 milliards d’années, longtemps avant que la Terre n’existe », précise Gongbo Zhao, de l’Observatoire astronomique national de Chine, un des co-leaders de l’étude.

Pour construire la carte, les scientifiques se sont servis des télescopes du SDSS, au Nouveau-Mexique, pour mesurer les positions 3D précises d’un échantillon jamais atteint de plus de 147.000 quasars.

Ce travail a été réalisé pendant les deux premières années du l’Extended Baryonic Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), l’un des éléments des projets de recherche du DSS conduit par Jean-Paul Kneib à l’EPFL. Les observations du SDSS ont fourni aux astronomes les distances des quasars, qu’ils ont utilisées pour localiser leur position dans une carte 3D.

Mais les scientifiques ne se sont pas arrêtés là. Ils voulaient comprendre l’histoire de l’expansion de l’Univers. Pour cela, ils ont franchi une étape supplémentaire, en utilisant une technique intelligente qui implique les oscillations acoustiques de baryons (BAO).

Ce sont les empreintes contemporaines d’ondes sonores qui ont voyagé à travers l’Univers primordial, alors qu’il était beaucoup plus chaud et dense qu’il ne l’est aujourd’hui. Mais lorsque l’Univers atteignit l’âge de 380.000 ans, les conditions ont soudainement changé et les ondes sonores ont été figées dans la structure 3D de l’Univers tel que nous le voyons aujourd’hui.

Les astronomes ont utilisé la taille observée d’une BAO comme "règle standard" pour mesurer les distances dans leur carte 3D, à la manière dont nous pouvons estimer la longueur d’un terrain de football en mesurant l’angle apparent d’une règle de mesure sur un côté. « Vous avez les mètres pour les petites unités de longueur, les kilomètres ou les miles pour les distances entre les villes, nous avons l’échelle BAO pour les distances entre galaxies et quasars en cosmologie », dit Pauline Zarrouk, doctorante à l’Irfu/CEA (Université de Paris-Saclay) qui a mesuré l’échelle BAO projetée.

En remontant le temps, les astronomes du SDSS ont couvert une plage de périodes de temps jamais observée auparavant. L’étude a mesuré les conditions lorsque l’Univers n’était âgé que de 3 à 7 milliards d’années, plus de 2 milliards d’années avant que la Terre ne se forme. « Les résultats de notre étude confirment le Modèle Standard de la cosmologie. Selon celui-ci, l’Univers suit les prédictions de la Théorie générale de la relativité d’Einstein, mais comprend des composantes de la "matière sombre" et la mystérieuse "énergie sombre", qui est nécessaire pour expliquer l’expansion accélérée de l’Univers », précise Jean-Paul Kneib.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

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