Connaissez-vous le projet DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) ? Derrière cet acronyme se cache l’un des instruments astronomiques les plus ambitieux jamais construits : un spectrographe de 5 000 capteurs à fibre optique robotisés, monté sur le télescope Nicholas U. Mayall de l’Observatoire national de Kitt Peak en Arizona. Son objectif était de cartographier l’univers en trois dimensions sur 11 milliards d’années en pointant ses fibres sur des milliers d’objets célestes simultanément et en recommençant toutes les vingt minutes. Le résultat dépasse ce que les équipes elles-mêmes anticipaient : en cinq ans, environ 47 millions de galaxies et quasars ont été recensés, auxquels s’ajoutent plus de 20 millions d’étoiles de notre propre Voie lactée… soit la plus grande carte 3D du cosmos jamais produite.
Si vous voulez voir le résultat, rendez-vous sur le site du projet : une visualisation interactive de la carte y est accessible gratuitement, navigable sous tous les angles. Nous vous prévenons immédiatement, une fois plongé à l’intérieur, c’est difficile d’en sortir.
Une toile cosmique titanesque
Pour cartographier l’univers en trois dimensions à une telle échelle, il faut d’abord résoudre ce problème : l’univers observable contient plusieurs centaines de milliards de galaxies, et les plus lointaines se trouvent à des dizaines de milliards d’années-lumière. À ces distances, il est impossible de mesurer quoi que ce soit directement, puisqu’on ne fait que recevoir la lumière, nous contraignant à l’analyser via des spectrographes pour identifier les raies d’émission et d’absorption spécifiques à chaque élément chimique.
Ces raies se décalent vers le rouge (un phénomène appelé redshift) dès lors que la source lumineuse s’éloigne de nous. Comme toutes les galaxies lointaines s’éloignent puisque l’Univers est en expansion, ce décalage permet à DESI de calculer la distance de chaque galaxie et de les placer sur la carte.
Plus ce décalage est prononcé, plus la galaxie est lointaine, et plus la lumière qu’on en reçoit est ancienne : mesurer le redshift d’un objet, c’est donc connaître sa distance et l’époque à laquelle sa lumière a quitté sa galaxie d’origine. C’est ce que DESI fait en continu, et en cinq ans, il a ainsi pu couvrir une portion du ciel représentant environ un tiers de la voûte céleste totale.
La galaxie la plus lointaine de la carte a émis sa lumière il y a 11 milliards d’années, soit près de 5 milliards d’années avant la formation de notre Soleil. Pour vous donner une idée du travail titanesque de DESI : toutes les campagnes d’observation spectroscopique menées avant lui, cumulées, n’avaient recensé qu’un sixième du nombre d’objets que l’instrument a catalogués en cinq ans.
Un travail qui aura nécessité la collaboration de plus de 900 chercheurs issus de 70 institutions, coordonnés par le Lawrence Berkeley National Laboratory et financés par le Département américain de l’Énergie. Si tout se passe comme prévu, DESI devrait continuer de scanner le ciel jusqu’en 2028, ce qui devrait encore agrandir la carte de près de 20 %.
En attendant, les équipes s’attaquent à l’objectif scientifique central du programme : comprendre l’énergie noire. Cette force qui représente environ 70 % du contenu total de l’univers, est ce qui semble accélérer son expansion, bien que sa nature exacte reste encore l’un des plus grands mystères de la physique et de la cosmologie.
C’est, en théorie, une constante, mais les trois premières années d’observations de DESI après son lancement en 2021 avaient semé le doute : ses données suggéraient que l’énergie noire pouvait évoluer dans le temps, se renforçant ou s’affaiblissant selon les époques cosmiques. La définition inverse d’une constante donc, qui, par définition ne varie pas. Si le jeu de données complet des cinq années confirme ce que les trois premières laissaient entrevoir, c’est le modèle cosmologique standard dans son entièreté qui devra être révisé. Les premiers résultats sont attendus en 2027 : une année, qui, selon ce que DESI aura à nous dire, pourrait entrer dans les annales de la cosmologie.
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