Au cours des cinq dernières années, l’instrument spectroscopique de l’énergie noire (DESI) scrute systématiquement le ciel nocturne. Aujourd’hui marque l’achèvement de sa première carte, qui est la plus grande carte 3D haute résolution de l’univers jamais réalisée.
Cette carte recense plus de 47 millions de galaxies et de quasars qui sont des noyaux de galaxies brillants entourant des trous noirs supermassifs actifs, ainsi que 20 millions d’étoiles proches situées au sein de la Voie lactée. Il s’agit d’une réalisation extraordinaire, et l’instrument a même surpassé les attentes les plus optimistes des scientifiques à l’origine du projet.
« Les cinq premières années d’exploitation du DESI ont déjà produit des résultats scientifiques révolutionnaires », déclare Will Percival, professeur associé à l’Institut Périmètre « Perimeter Institute (PI) » et professeur à l’Université de Waterloo, et co-porte-parole de l’expérience. « DESI est 20 fois plus performant que n’importe quelle autre installation précédente pour cartographier l’univers en 3D et a produit l’incroyable carte présentée dans les images ci-dessous. Les positions des galaxies représentées traduisent de nombreux processus physiques à l’œuvre dans l’univers, ce qui nous nous permet de le comprendre d’une multiples de nouvelles façons. »
L’un des principaux objectifs scientifiques de DESI est de mieux comprendre l’énergie noire et son influence sur l’évolution de l’univers. L’énergie noire représente environ 70 % de la densité énergétique de l’univers et agit comme une force qui entraîne de l’expansion accélérée de l’univers. Pendant des décennies, les meilleures preuves indiquaient que l’énergie noire était une constante cosmologique immuable, mais les résultats des trois premières années de DESI suggéraient que l’énergie noire elle-même évolue.
Maintenant que l’ensemble complet des données sur cinq ans a été collecté, ces résultats initiaux peuvent être testés, et les implications sur la façon dont les experts comprennent le destin ultime de l’univers sont considérables. L’analyse de la carte prend du temps. Les résultats scientifiques concernant la carte sur cinq ans ne sont donc pas attendus avant 2027, tandis qu’un affinement des données sur trois ans devrait intervenir plus tard cette année.
DESI est une collaboration mondiale, avec plus de 900 chercheurs et 70 institutions apportant leur expertise au projet, et est gérée par le Laboratoire national Lawrence Berkeley du département américain de l’Énergie.
« Un projet de l’ampleur et de la portée de DESI nécessite la collaboration de centaines de personnes, qui apporte chacune leur expertise, leur dévouement et leur attention », explique Dustin Lang, informaticien à l’Institut Périmètre. « C’est incroyablement gratifiant de voir tout ce travail incluant les longues nuits passées dans les salles de contrôle des télescopes, les longues journées à écrire du code informatique, à entretenir l’instrument, à planifier le relevé nuit après nuit, enfin porter ses fuit. Lorsque j’ai commencé à travailler sur DESI en 2014, je ne pouvais que rêver des réalisations que l’équipe DESI a accomplies. »
L’instrument est une machine remarquable. Le secret de son succès réside dans ses 5 000 minuscules robots, chacun équipé d’un câble à fibre optique relié à un capteur de précision. Leurs mouvements sont précis à moins de l’épaisseur d’un cheveu humain, ce qui leur permet de pointer directement vers des zones prédéterminées du ciel nocturne. Le projet est devenu si efficace qu’il a pu revisiter certaines zones du ciel abritant des objets particulièrement de faible luminosité, afin de les observer plus clairement. Dans le ciel clair de la nuit, depuis son emplacement au sommet d’une montagne en Arizona, DESI peut cartographier plus de 100 000 étoiles et galaxies, un exploit qui aurait nécessité des semaines, voire des mois, avec les instruments précédents.
À l’Université de Waterloo et à l’Institut Périmètre, des chercheurs, dont de nombreux étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, ont contribué à la création de cette carte et à sa préparation en vue de son analyse. Leurs travaux actuels consistent notamment à étudier les régions de l’univers contenant peu de galaxies, appelées vides cosmiques, à découvrir comment les galaxies se forment et évoluent, à étudier le regroupement des galaxies pour comprendre le tout début de l’univers, lorsque les graines qui se développent pour former les galaxies ont été créés, la mesure de la constante de Hubble qui quantifie le taux d’expansion actuel et la mesure de l’énergie noire grâce à la technique des oscillations acoustiques baryoniques.
Petit à petit, DESI a soigneusement cartographié plus d’un tiers du ciel entier.
Et ce n’est pas terminé.
Le plan prévoit la poursuite des opérations jusqu’en 2028, ce qui permettra d’étendre la carte d’environ 20 % et de couvrir des parties du ciel considérées comme plus difficiles à observer, telles que les zones où la lueur des bras galactiques de la Voie lactée obscurcit les observations. DESI pourra également explorer plus en profondeur les zones existantes de la carte zones afin d’étudier les galaxies rouges faiblement lumineuses.
« Nous avons construit un équipement remarquable qui a non seulement répondu à toutes nos attentes, mais les a même dépassées », déclare Michael Levi, directeur de DESI au Laboratoire national Lawrence Berkeley. « Nous allons maintenant au-delà de notre plan initial. Nous ne savons pas ce que nous découvrirons, mais nous pensons que ce sera vraiment excitant. »
Pour en savoir plus sur DESI, cliquez ici.
Le projet DESI bénéficie du soutien du Bureau des sciences du Département de l’énergie (DOE) des États-Unis et du Centre national de calcul scientifique de recherche énergétique « National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) », une infrastructure nationale mise à la disposition des utilisateurs par le Bureau des sciences du DOE. DESI bénéficie également du soutien de la Fondation nationale des sciences « National Science Foundation (NSF) » des États-Unis, du Conseil des installations scientifiques et technologiques « Science and Technology Facilities Council (STFC) » du Royaume-Uni, de la Fondation Gordon et Betty Moore, de la Fondation Heising-Simons, du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), du Secrétariat aux sciences, aux sciences humaines, à la technologie et à l’innovation « Secretariat of Science, Humanities, Technology and Innovation (SECIHTI) » du Mexique, du Ministère de la Science et de l’Innovation de l’Espagne, ainsi que des institutions membres de DESI.
La collaboration DESI est honorée d’être autorisée à mener des recherches scientifiques sur I’oligam Du’ag (Kitt Peak), une montagne revêtant une importance particulière pour la nation Tohono O’odham.
Le Laboratoire national Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) s’engage à mener des recherches novatrices axées sur les découvertes scientifiques et la mise au point de solutions visant à garantir des approvisionnements énergétiques abondants et fiables. L’expertise du laboratoire couvre les domaines des matériaux, de la chimie, la physique, de la biologie, des sciences de la Terre et de l’environnement, des mathématiques et de l’informatique. Des chercheurs du monde entier s’appuient sur les installations scientifiques de renommée mondiale du laboratoire pour mener leurs propres recherches pionnières. Fondé en 1931 sur la conviction que les plus grands problèmes sont mieux résolus par le travail d’équipe, le Laboratoire de Berkeley et ses scientifiques ont été récompensés par 17 prix Nobel. Le Laboratoire de Berkeley est un laboratoire national multiprogramme géré par l’Université de Californie pour le compte du Bureau des sciences du Département de l’énergie des États-Unis.
Le Bureau des sciences du Département de l’énergie est la principale source de financement de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s’efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d’informations, veuillez consulter le site energy.gov/science.
À propos de l’IP
L'Institut Périmètre est le plus grand centre de recherche en physique théorique au monde. Fondé en 1999, cet institut indépendant vise à favoriser les percées dans la compréhension fondamentale de notre univers, des plus infimes particules au cosmos tout entier. Les recherches effectuées à l’Institut Périmètre reposent sur l'idée que la science fondamentale fait progresser le savoir humain et catalyse l'innovation, et que la physique théorique d'aujourd'hui est la technologie de demain. Situé dans la région de Waterloo, cet établissement sans but lucratif met de l'avant un partenariat public-privé unique en son genre avec entre autres les gouvernements de l'Ontario et du Canada. Il facilite la recherche de pointe, forme la prochaine génération de pionniers de la science et communique le pouvoir de la physique grâce à des programmes primés d'éducation et de vulgarisation.
