Hubble examine l’énergie noire

Pourquoi l’expansion de l’Univers s’accélère-t-elle ? En combinant les observations d’Hubble et de télescopes géants au sol, les astronomes s’approchent de la réponse.

 

L’amas de galaxies Abell 1689 est à 2,2 milliards d’années-lumière de la Terre. Par sa masse (la contribution de la matière noire est symbolisée en bleu), il agit telle une lentille gravitationnelle et déforme la lumière issue des galaxies situées derrière lui et qui apparaissent alors comme de fins arcs lumineux (détails à droite). Certaines de ces galaxies sont à plus de 10 milliards d’années-lumière derrière l’amas. La matière noire est une matière qui n’est pas visible, mais dont on mesure les effets gravitationnels. Crédit : NASA/ESA, E. Julio (JPL/LAM), P. Natarajan, J-P. Kneib (LAM) - Mise en page Enjoy Space

Depuis le Big Bang, l’Univers ne cesse de s’étendre. D’ailleurs, plus une galaxie est loin de la nôtre, plus sa vitesse de «fuite» s’avère-t-elle grande. Mais à la fin des années 1990, les astronomes découvrirent quelque chose de totalement inattendu : l’expansion de l’Univers s’accélère avec le temps !

Mystérieuse énergie noire
Quelle est la cause de cette accélération et comment agit-elle ? Les scientifiques ne le savent pas et ont baptisé la mystérieuse force à l’oeuvre «énergie noire». Mais il se pourrait bien que des progrès fulgurants soient prochainement accomplis en la matière... Car, après avoir aidé à constater l’existence de l’énergie noire, le télescope spatial Hubble participe à mieux déterminer l’influence de cette étrange force.
Tout commence avec une image de l’observatoire orbital de la NASA et de l’ESA (Agence Spatiale Européenne), celle de l’amas de galaxies Abell 1689. De par sa masse, l’amas déforme l’espace-temps et agit ainsi comme une gigantesque lentille vis-à-vis des rayons lumineux issus des objets qui sont derrière lui (voir schéma ci-dessous).

Le principe de la lentille gravitationnelle appliquée à un amas de galaxies. Par sa masse, l’amas déforme l’espace-temps et courbe le trajet des rayons lumineux issus des objets situés derrière lui. Crédit : ESA

Un effet qu’Einstein avait prédit avec sa théorie de la relativité et qui a été depuis maintes fois observé. Les astronomes ont ensuite utilisé des télescopes géants au sol (le VLT de l’ESO au Chili et le Keck à Hawaii) afin d'établir avec précision la masse globale de l’amas et sa distance par rapport à la Terre. Dès lors, il est possible de déterminer très précisément de quelle façon l’amas Abell 1689 déforme l’image des galaxies situées derrière lui. Tout écart constaté entre les observations et les modèles théoriques trahit du coup la conséquence de l’accélération de l’expansion de l’Univers apportée par l’énergie noire. Les chercheurs espèrent ainsi quantifier comme cela n’a jamais pu être fait auparavant l’impact de cette mystérieuse force sur la géométrie du Cosmos et peut-être aussi comprendre sa nature. L’Univers est-il destiné, en raison de l’énergie noire, à s’étendre jusqu’à se «diluer» à l’extrême, devenant de plus en plus vide et froid, causant un état de mort thermique ? Cette nouvelle stratégie de détermination des effets de l’énergie noire basée sur l’étude des lentilles gravitationnelles comme Abell 1689 pourrait nous donner la réponse et lever le voile sur ce que beaucoup considèrent comme étant la plus grande énigme de l’astronomie moderne.

Abell 1689 par le télescope spatial Hubble (à gauche) et la représentation de la matière noire de cet amas (à droite). Dans l’Univers, le bilan matière-énergie visible ne représente que 4 %, tout le reste étant la matière noire (22 %) et l’énergie noire (74 %) ! Crédit : NASA/ESA, E. Julio (JPL/LAM), P. Natarajan, J-P. Kneib (LAM)

Publié le 19 août 2010