Une nouvelle règle cosmologique pour sonder l’Energie Noire

Afin d’étudier les constituants de notre Univers, et en particulier la nature de l’Energie Noire qui correspond à 70% de son contenu, les astronomes mesurent son taux d’expansion à l’aide d’une règle bien calibrée, qui leur permet des sonder la taille de l’univers à différentes époques. Cette règle est une échelle de longueur caractéristique imprimée dans le pic de la fonction de corrélation à deux points des galaxies, dite l’échelle d’oscillation baryonique, à l’époque de la matière ordinaire, lorsque les baryons se découplaient des photons, environ 400 000 ans après le Big-Bang.

Mais cette échelle aujourd’hui est perturbée par des effets non-linéaires qui se développent dans la croissance par instabilité gravitationnelle des structures cosmiques. Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par des chercheurs de l’Observatoire de Paris, a proposé d’utiliser une autre échelle, surnommée le « point linéaire », pour servir de règle standard cosmologique. Contrairement à l’emplacement du pic de l’Oscillation Acoustique Baryonique (BAO), cette échelle est constante en redshift et n’est pas affectée par les effets non-linéaires, avec une précision de 0,5%.

Depuis les années ‘70s the astrophysiciens cherchent des objets de taille connue qui peuvent leur permettre des sonder l’expansion de l’Univers. Un équipe Franco-Américain a dévoilé une nouvelle règle cosmologique standard dit “Point Linéaire” encodée dans la distance entre galaxies. En mesurant des millions de telles distances, les cosmologistes cherchent à dévoiler la nature de l’Energie Noire, la composant mystérieuse qui cause l’expansion accélérée de l’Univers.

La règle traditionnelle basée sur la détermination de “l’horizon acoustique”, qui a été promue jusque à maintenant par les astrophysiciens, est connue avoir légèrement changé le long des dernières 14 milliards d’années. Cela devient problématique lorsque les mesures cosmologiques deviennent plus précises. La solution conventionnelle a été d’essayer de corriger ces imperfections en utilisant des modèles théoriques. L’étude mené par Stefano Anselmi (Observatoire de Paris & Institut d’Astrophysique de Paris) en collaboration avec une équipe des cosmologistes constituée par Glenn Starkman (Case Western Reserve University), Pier-Stefano Corasaniti (Observatoire de Paris), Ravi Sheth (University of Pennsylvania) and Idit Zehavi (Case Western Reserve University) propose un règle plus robuste, le Point Linéaire, qui ne nécessite pas ces corrections. La mesure du Point Linéaire dans les catalogues des galaxies actuellement disponibles, a montre que cette règle inaltérée fournis un nouveau moyen pour dévoiler le mystère de l’Energie Noie. Les résultats viennent d’être publiés dans la revue Physics Review Letters.

Figure : Fonction de corrélation à deux points des galaxies en unité de distance adimensionnelle pour l’échantillon LOWz avec redshift moyen de z=0.32 et l’échantillon CMASS avec redshift moyen de z=0.57. Les points rouges indiquent la position du Point Linéaire correspondant aux distances iso-volumétriques, respectivement de DV(z=0.32) = 1264 ± 28 Mpc et DV(z=0.57)= 2056 ± 22 Mpc.

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Informations recueillies par Laura Moscarelli