Le DES est un effort pour imager autant de galaxies que possible comme un proxy pour cartographier la matière noire, ce qui est possible parce que la gravité de la matière noire joue un rôle important dans la gouvernance de la distribution de ces galaxies. D’août 2013 à janvier 2019, des dizaines et des dizaines de scientifiques se sont réunis pour utiliser le télescope Victor M. Blanco de quatre mètres au Chili pour étudier le ciel dans le proche infrarouge.

Il existe deux clés pour créer la carte. Le premier consiste simplement à observer l’emplacement et la distribution des galaxies dans tout l’univers. Cet arrangement indique aux scientifiques où se trouvent les plus grandes concentrations de matière noire.

La seconde est l’observation de la lentille gravitationnelle, un phénomène dans lequel la lumière émise par les galaxies est étirée gravitationnellement par la matière noire lorsqu’elle se déplace dans l’espace. L’effet est similaire à celui de regarder à travers une loupe. Les scientifiques utilisent la lentille gravitationnelle pour déduire la quantité d’espace réel occupée à proximité de la matière noire. Plus la lumière est déformée, plus la matière noire est grumeleuse.

Les derniers résultats prennent en compte les trois premières années de données DES, totalisant plus de 226 millions de galaxies observées sur 345 nuits. «Nous sommes maintenant en mesure de cartographier la matière noire sur un quart de l’hémisphère sud», déclare Niall Jeffrey, chercheur à l’University College London et à l’École Normale Supérieure de Paris, l’un des chefs de file du projet DES.

carte de la matière noire
L’étendue de la carte de matière noire DES du ciel jusqu’à présent, après les dernières découvertes. Les points lumineux représentent les concentrations les plus élevées de matière noire, tandis que les zones plus sombres indiquent de faibles densités.

ENQUÊTE SUR L’ÉNERGIE FONCÉE

En général, les données s’alignent sur le soi-disant modèle standard de cosmologie, qui postule que l’univers a été créé dans le Big Bang et que son contenu massique total en énergie est de 95% de matière noire et d’énergie noire. Et la nouvelle carte a fourni aux scientifiques un regard plus détaillé sur certaines vastes structures de matière noire de l’univers qui, autrement, nous restent invisibles. Les points les plus clairs sur la carte représentent les concentrations les plus élevées de matière noire, et ils forment des amas et des halos autour de vides de très faibles densités.

Mais certains résultats sont surprenants. «Nous avons trouvé des indices selon lesquels l’univers est plus fluide que prévu», déclare Jeffrey. «Ces indices sont également observés dans d’autres expériences de lentille gravitationnelle.»

Ce n’est pas ce que prédit la relativité générale, qui suggère que la matière noire devrait être plus grumeleuse et moins uniformément distribuée. Les auteurs écrivent dans l’un des 30 articles publiés que «bien que les preuves ne soient en aucun cas définitives, nous commençons peut-être à voir des indices d’une nouvelle physique». Pour les cosmologistes, «cela correspondrait à une éventuelle modification des lois de la gravité telles que décrites par Einstein», explique Jeffrey.

Bien que les implications soient énormes, la prudence est primordiale, car nous en savons encore si peu sur la matière noire (quelque chose que nous n’avons pas encore observé directement). Par exemple, Jeffrey note que « si les galaxies proches se forment dans un alignement d’une manière étrange en raison de l’astrophysique complexe, alors nos résultats de lentille seraient induits en erreur. »

En d’autres termes, il pourrait très bien y avoir des explications exotiques pour les résultats – peut-être les expliquer de manière conciliable avec la relativité générale. Ce serait un énorme soulagement pour tout astrophysicien dont le travail de toute sa vie est basé sur le fait qu’Einstein est, eh bien, correct. Et n’oublions pas: la relativité générale a remarquablement bien résisté à tous les autres tests qui lui ont été lancés au fil des ans.

Les résultats font déjà des vagues, même avec plusieurs autres publications de données DES en attente. «Déjà, les astronomes utilisent ces cartes pour étudier les structures de la toile cosmique et mieux comprendre le lien entre les galaxies et la matière noire», explique Jeffrey. Nous n’aurons peut-être pas à attendre trop longtemps pour savoir si les résultats sont vraiment un échec ou si notre compréhension de l’univers a besoin d’une réécriture massive.