Première mesure du ralentissement de l’expansion de l’Univers

Un fragment de l'univers lointain vu par le Sloan Digital Sky Survey. Crédit : SDSS III Collaboration

Une équipe de chercheurs français et étrangers est parvenue à mesurer le taux d'expansion de l'Univers il y a 11 milliards d'années, lorsque celle-ci ralentissait.

Ils y sont parvenus en analysant le rayonnement de 50000 quasars découverts par le relevé céleste BOSS, un sous-ensemble du Sloan Digital Sky Survey III (lien en anglais)

Un univers qui freine

« Cette mesure est une première, mais elle était attendue", explique Nicolás Busca, premier signataire de l'étude et chercheur au laboratoire AstroParticule et Cosmologie.

Les cosmologistes pensent en effet que l'expansion de l'Univers n'a pas toujours été accélérée comme elle l'est actuellement.

L'emprise de l'énergie noire, le moteur de cette accélération, aurait débuté il y a environ 8 milliards d'années. Auparavant, l'expansion de l'Univers était freinée. La gravitation de la matière étant suffisante pour ralentir l'impulsion initiale du big bang.

Variation du taux d'expansion de l'univers au cours du temps. Crédit : Zosia Rostomian, LBNL; Nic Ross, BOSS Lyman-alpha team, LBNL

Variation du taux d'expansion de l'univers au cours du temps (0 est le présent). Le point rouge est la mesure réalisée avec les quasars du relevé BOSS. Les points noirs sont les mesures faites auparavant pour d'autres époques de l'évolution cosmique.

Crédit : Zosia Rostomian, LBNL; Nic Ross, BOSS Lyman-alpha team, LBNL

Les quasars à la rescousse

Il reste que la mesure de la constante de Hubble si loin dans le passé de l'Univers est un tour de force ! Traditionnellement, le taux d'expansion cosmique (ou constante de Hubble) se mesure à partir des distances et des vitesses des galaxies. « Mais lorsque l'on s'éloigne dans le temps, les galaxies sont de plus en plus lointaines et faibles. Si bien qu'à un moment, elles deviennent inutilisables » précise Nicolás Busca.

Avec son équipe, l'astrophysicien s'est donc tourné vers les quasars. Ces cœurs actifs de galaxies, probablement des trous noirs supermassifs en train d'absorber de la matière, sont extrêmement lumineux et visibles beaucoup plus loin que les galaxies.

Utilisés comme des phares à l'arrière-plan de la scène cosmique, ils permettent de voir - un peu comme des silhouettes - les galaxies et amas de galaxies lointains qui ne brillent pas assez pour être perçus directement. Ou plus exactement la distribution de l'hydrogène, le constituant principal de l'Univers.

Une expansion rapide

« La distribution et la vitesse des nuages d'hydrogène permet de mesurer un taux d'expansion dans l'Univers jeune de 224 km/s/Mpc, contre 72 km/s/Mpc aujourd'hui », reprend le Nicolás Busca (cette valeur signifie que, chaque seconde, un cube d'Univers d'un million de parsecs s'étend de 72 km).

Cette valeur devrait s'affiner dans les années à venir, puisque les observations de BOSS et son relevé de quasars ne s'achèveront qu'en 2014.

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