L'énergie noire pourrait être en train de changer, selon une étude de 3 000 supernovas

Un catalogue de 2 884 supernovas de type Ia, combiné avec des observations du DES et des résultats du DESI, offre de nouveaux signes que l'énergie noire pourrait changer avec le temps et soulève des tensions pour le modèle standard de la cosmologie.

• L'analyse des supernovas de type Ia trouve des indices d'une énergie noire qui ne serait pas constante.
• Les résultats s'ajoutent à des observations indépendantes du Dark Energy Survey et de l'instrument spectroscopique de l'énergie noire.
• De nouvelles données pourraient aider à étudier la relation entre la gravité d'Einstein et la physique quantique, bien que le signal ne constitue pas encore une confirmation définitive.

Un catalogue de 2 884 supernovas de type Ia offre de nouveaux signes que l'énergie noire pourrait être en train d'évoluer. Cette composante mystérieuse explique, dans le cadre du modèle cosmologique dominant, l'accélération de l'expansion de l'univers, mais la nouvelle analyse suggère que son influence ne reste pas nécessairement fixe du passé au présent.

Le travail a reconstruit trois décennies d'observations astronomiques sous un cadre commun et les a combinées avec des mesures du Dark Energy Survey, ainsi que des données sur la lumière relicte du Big Bang et la distribution des galaxies. Selon les chercheurs, le résultat ne confirme pas complètement le modèle standard, qui suppose une énergie noire constante et immuable, mais apporte des preuves supplémentaires en faveur d'une possible variation temporelle.

Les supernovas comme règles cosmiques

Les supernovas de type Ia sont particulièrement précieuses car leurs explosions produisent une quantité de lumière suffisamment uniforme pour fonctionner comme des bougies standard. En comparant la luminosité attendue avec la luminosité observée depuis la Terre, les astronomes peuvent estimer des distances cosmiques et étudier combien l'univers s'est étendu pendant le parcours de cette lumière.

L'origine de ces explosions est liée aux naines blanches, les restes compacts qui restent lorsque des étoiles ayant une masse similaire à celle du Soleil épuisent leur combustible de fusion. Dans une étoile solitaire, ce reste représente généralement la fin du processus, mais une compagne binaire peut complètement changer son destin en apportant du matériel à la naine blanche.

Une proportion importante des étoiles similaires au Soleil fait partie de systèmes binaires. Lorsque les deux étoiles sont suffisamment proches, la naine blanche peut accumuler du matériel de sa compagne. Dans certains scénarios, ce processus peut déclencher une explosion thermonucléaire de type Ia, bien que les détails des systèmes de progeniteurs restent à l'étude.

Ryan Camilleri, membre de l'équipe de l'Université du Queensland, a expliqué que les chercheurs ont pu appliquer à des observations anciennes une compréhension plus précise du comportement de ces supernovas. Cette révision a permis de comparer des données obtenues par différents télescopes et de réduire les erreurs qui pourraient déformer les conclusions sur les distances, le décalage vers le rouge et l'expansion cosmique.

Un signal qui défie le modèle standard

L'analyse a pris en compte des facteurs qui affectent la lumière d'une supernova avant qu'elle n'atteigne la Terre, tels que la poussière cosmique et la masse de la galaxie hôte. Elle a également incorporé le lentille gravitationnelle, un effet qui courbe et peut amplifier la lumière lorsqu'elle traverse des régions proches d'objets massifs, dans le but de construire une comparaison plus cohérente entre les événements observés.

La recherche s'ajoute aux résultats publiés en 2024 par l'instrument spectroscopique de l'énergie noire, connu sous le nom de DESI, qui a également trouvé des indices d'une énergie noire variable en étudiant les ondes acoustiques laissées par l'univers primordial. L'importance de la comparaison réside dans le fait que les deux approches observent des phénomènes différents et, pourtant, pointent vers une possible déviation par rapport à une énergie noire constante.

L'équipe a également confronté ses mesures aux résultats du Dark Energy Survey, dont les données sur les supernovae publiées en 2024 avaient montré des signes que l'énergie noire pourrait varier dans le temps. Cette compilation observe un écart par rapport au modèle standard dans une direction légèrement différente, il sera donc encore nécessaire de résoudre les différences entre les ensembles de données.

La concordance ne signifie pas une confirmation définitive que l'énergie noire est en train de changer, car les mesures cosmologiques dépendent de calibrations, de modèles et de sources d'incertitude. Cependant, les résultats du DES, du DESI et du nouveau catalogue maintiennent ouverte la possibilité que l'énergie noire ne conserve pas exactement la même influence tout au long de l'histoire cosmique.

Ce qui pourrait changer en physique

Déterminer la nature de l'énergie noire pourrait avoir des conséquences qui vont au-delà de l'explication de l'expansion accélérée de l'univers. La recherche suggère que le problème pourrait également offrir des indices sur la manière de relier la relativité générale d'Albert Einstein, qui décrit la gravité à grande échelle, à la physique quantique, qui explique le comportement de la matière et de l'énergie à des échelles subatomiques.

Les deux théories ont démontré une énorme capacité prédictive dans leurs domaines respectifs, mais les scientifiques ne disposent toujours pas d'une théorie complète de la gravité quantique. Si l'évolution de l'énergie noire révèle une structure physique qui ne correspond pas aux explications actuelles, cela pourrait ouvrir une voie pour étudier cette union en attente entre la gravité et la mécanique quantique. Pour l'instant, il s'agit d'une possibilité théorique et non d'une conséquence démontrée par le nouveau catalogue.

La prochaine étape dépendra, en partie, de l'élargissement du catalogue des supernovae de type Ia et de l'amélioration de la cohérence entre les observations réalisées avec des instruments différents. Le programme Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova, connu sous le nom de DEBASS, détecte des centaines de supernovae locales supplémentaires, un échantillon qui pourrait aider à tester les divergences observées par le DES, le DESI et l'analyse des supernovae.

Pour l'instant, la principale conclusion n'est pas que le modèle standard a été écarté, mais que son hypothèse sur une énergie noire immuable fait face à une pression croissante. Plus de données permettront de déterminer si les signaux reflètent une propriété réelle de l'univers, une limitation dans les mesures ou une combinaison des deux facteurs.

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