Un nouveau télescope spatial a été lancé depuis la Cape Canaveral Space Force Station en Floride le 1er juillet à 15 h 11 GMT. Baptisé EUCLID, il contribuera à la recherche astronomique en dévoilant l’un des mystères du cosmos : l’univers sombre. Sa principale mission est de cartographier l’étendue et l’influence de l’univers sombre avec une clarté jamais atteinte auparavant. Comment l’univers a-t-il grandi dans ses premiers jours ? Comment les galaxies se rejoignent-elles et pourquoi l’expansion de l’univers s’accélère-t-elle ?
Le Mystère de l’Univers
Nous avons un problème pour comprendre l’univers. Cela n’a pas de sens si nous ne considérons que la matière et l’énergie que nous pouvons voir, mesurer ou détecter. La célèbre théorie générale de la relativité d’Einstein, qui décrit les “règles” physiques du cosmos, n’aurait de sens que sur des échelles cosmiques s’il y avait cinq fois plus de matière dispersée dans l’univers que ce qui existe.
La matière noire, ainsi qu’une autre entité invisible, l’énergie noire, constituent le plus grand mystère de la cosmologie. Alors que la matière noire lie les choses grâce à la force de la gravité, l’énergie noire semble faire l’inverse. Découverte pour la première fois en 1998, elle semble être à l’origine de l’expansion du cosmos. Ensemble, l’énergie noire et la matière noire représentent 95% de l’univers, et nous en savons très peu à leur sujet.
“La gravité fonctionne de la même manière sur la matière normale et la matière noire. Mais elle n’interagit pas avec la lumière ou autre chose, donc nous savons qu’elle est présente uniquement grâce à l’effet qu’elle a sur les mouvements des galaxies et des étoiles”, a déclaré Isobel Hook, professeur d’astrophysique et scientifique d’EUCLID. “Nous avons découvert l’énergie noire lorsque nous avons observé que l’expansion de l’univers s’accélère. Cela n’a pas de sens si l’on pense qu’il n’y a que la gravité”.
L’Importance d’EUCLID
Hook faisait partie de l’équipe qui a découvert cette mystérieuse accélération. Le principal enquêteur de cette recherche, l’astronome américain Saul Perlmutter, a reçu le prix Nobel de physique en 2011. Depuis lors, Hook a espéré découvrir ce que cette “chose” invisible qui sépare l’univers est réellement.
Le nouveau télescope européen EUCLID, équipé d’un télescope de 1,2 mètre, aidera également à cartographier la distribution de la matière noire dans l’espace-temps en trois dimensions pour la première fois de l’histoire. Mais comment EUCLID dévoilera-t-il les mystères de l’univers sombre ? Le télescope, équipé de capteurs capables de détecter la lumière visible et infrarouge, rejoindra le célèbre télescope James Webb au second point de Lagrange, P2.
À 1,5 million de kilomètres de la Terre, les forces gravitationnelles de la planète et du Soleil sont égales, maintenant le vaisseau spatial dans une position stable par rapport à la Terre. À partir de ce point, EUCLID plongera dans les profondeurs du cosmos, remontant à 10 milliards d’années dans le passé, pour cartographier la distribution des galaxies. Il faudra plus de six ans pour que le télescope de 660 millions de dollars termine son étude.
Carte 3D de la matière noire
Les images d’EUCLID ressembleront beaucoup aux célèbres images du Champ Profond capturées par le télescope spatial Hubble. Cela permettra aux astronomes d’étudier comment la gravité de la matière noire altère les formes des galaxies dans ces images. “Si vous avez un amas très massif de n’importe quoi, n’importe quel type de matière, pas nécessairement de la matière noire, il courbera la lumière”, a expliqué Hook. “Cela signifie que tout ce qui est derrière ce type de matière semblera déformé”.
Ces déformations, connues sous le nom de lentilles gravitationnelles, sont si petites qu’elles ne peuvent pas être mesurées avec précision par les télescopes terrestres. “L’effet est très faible, moins de 1%”, a déclaré Giuseppe Racca, responsable du projet EUCLID à l’Agence spatiale européenne (ESA). “Détecter cet effet minuscule est très difficile. Nous devons être très précis quant à la qualité de l’image et mesurer de nombreuses galaxies pour pouvoir en déduire quelque chose”.
Grâce à des algorithmes complexes, les astronomes pourront utiliser les mesures des lentilles gravitationnelles pour calculer la quantité de matière noire. Ils créeront ainsi la première carte 3D de la distribution de la matière noire dans l’univers.
L’Existence de l’Énergie Noire
En revanche, l’existence de l’énergie noire est moins certaine, et c’est dans ce domaine que les scientifiques d’EUCLID s’attendent aux plus grandes surprises. L’enjeu est la validation définitive de la théorie de la relativité d’Einstein, qui prétend capturer les règles universelles de comportement pour toute la matière et l’énergie dans le cosmos.
“Ce pourrait simplement être que la relativité générale ne fonctionne pas vraiment à des échelles cosmiques. L’énergie noire n’est donc pas nécessaire”, a déclaré Racca. “Nous avons besoin d’énergie noire maintenant si nous supposons que la relativité générale fonctionne. L’énergie noire n’est pas nécessaire pour faire croître les structures cosmiques, pour faire croître les étoiles et les galaxies”. De nombreux expériences et observations réalisées à de plus petites distances ont confirmé la relativité générale au fil des ans. Si les mesures d’EUCLID venaient à remettre en question cette théorie, ce serait une percée absolue.
Ils recherchent l’énergie noire dans la distribution des galaxies et des amas de galaxies dans l’espace-temps. Ils pensent que cette distribution n’est pas aléatoire, mais un reflet des micro-ondes qui ont rebondi dans l’univers ancien environ 3 milliards d’années après le Big Bang. “Dans le fond cosmique des micro-ondes, nous pouvons voir ce schéma tel qu’il était aux tout premiers temps”, a déclaré Hook.
En comparant les empreintes anciennes avec les plus récentes, les scientifiques pourront voir dans quelle mesure l’univers s’est étendu depuis ses premiers jours et quel rôle l’énergie noire pourrait avoir joué dans ce processus. “Comme l’énergie noire éloigne l’univers, s’il y a beaucoup d’énergie noire, nous verrons que l’échelle est beaucoup plus grande que ce que nous attendrions autrement”. Il faudra peut-être des années avant que les sciences astronomiques puissent utiliser les données du télescope EUCLID et enfin dévoiler les secrets de l’univers sombre.