Une puissante combinaison de données de deux enquêtes astronomiques très différentes a permis aux chercheurs de construire un « scanner cosmique » de l’évolution de l’univers.
Ces instantanés révèlent que, comme des forces comme la gravité ont remodelé l’univers, l’univers est à son tour devenu moins grumeleux. En d’autres termes, l’univers est devenu plus compliqué que prévu. L’équipe derrière ces résultats a utilisé le sixième et dernière version de données du Télescope de cosmologie atacama (ACT) en combinaison avec les données de l’année 1 de la Instrument spectroscopique d’énergie sombre (Desi) pour tirer ces conclusions.
Cette puissante combinaison de données a permis aux chercheurs de superposer le temps cosmique, semblable à l’empilement de photographies cosmiques anciennes sur des images récentes de l’univers, créant une perspective multidimensionnelle du cosmos.
« Ce processus est comme une tomodensitométrie cosmique, où nous pouvons parcourir différentes tranches d’histoire cosmique et suivre comment la matière s’est regroupée à différentes époques », a déclaré le co-leader de l’équipe Mathew Madhavacheriril de l’Université de Pennsylvanie dans un communiqué. « Cela nous donne un regard direct sur la façon dont l’influence gravitationnelle de la matière a changé au cours des milliards d’années. »
Suivre l’histoire de l’ancienne lumière cosmique
Pour que l’équipe construise ce soi-disant tomodensitométrie de l’univers, ils devaient se tourner vers la lumière qui existait presque aussi longtemps que le cosmos lui-même.
Avec une telle lumière ancienne, il est possible de suivre les changements que l’univers a subi alors que la gravité l’a remodelée sur environ 13,8 milliards d’années.
« Act, couvrant environ 23% du ciel, dépeint un tableau de l’enfance de l’univers en utilisant une lumière éloignée et faible qui voyage depuis le Big bang« Le co-leader de l’équipe Joshua Kim, chercheur diplômé du groupe Madhavacheriril, a déclaré dans le communiqué. » Formellement, cette lumière est appelée la Fond micro-ondes cosmique (CMB), mais nous l’appelons parfois l’image de bébé de l’univers parce que c’est un instantané de l’âge de 380 000 ans. «
Le CMB est laissé léger d’un événement qui s’est produit peu de temps après que le Big Bang a appelé la « dernière diffusion ». Cela s’est produit lorsque l’univers s’était développé et refroidi suffisamment pour permettre aux électrons et aux protons de former les premiers atomes neutres de l’hydrogène. La disparition des électrons libres signifiait que les photons, alias de particules de lumière, étaient libres de voyager sans être diffusés sans cesse. En d’autres termes, l’univers est soudainement passé de l’opaque à la transparence.
Aujourd’hui, cette première lumière est considérée comme le CMB, également connu sous le nom de «surface de la dernière diffusion».
Bien que souvent décrit comme un «fossile cosmique», le CMB n’est pas resté entièrement inchangé pendant des milliards d’années. Le extension de l’univers a fait passer ses photons à des longueurs d’onde plus longues et perdre de l’énergie. Sa température est désormais uniforme à moins 454 degrés Fahrenheit (moins 270 degrés Celsius).
Parce que la masse déforme le tissu de l’espace-temps, donnant naissance à la gravité, la lumière du CMB a déformé en passant devant de grandes structures denses et lourdes telles que Galaxy Clusters. Cela s’apparente à regarder un motif de grille au fond d’une piscine vide et à noter la distorsion causée à mesure que de l’eau est ajoutée.
Ce processus est connu sous le nom de « lentille gravitationnelle« Albert Einstein l’a d’abord suggéré dans le cadre de sa théorie de la gravité, relativité générale.
En notant comment le CMB a déformé et déformé au fil du temps, les scientifiques peuvent en apprendre beaucoup sur l’évolution de la matière sur des milliards d’années.
Où est la tergiverse de l’univers?
Alors que les données ACT capturent un instantané du CMB dans ses images de bébé cosmique, Desi fournit aux scientifiques un enregistrement plus récent d’un univers « adulte ».
Desi le fait en cartographiant la structure tridimensionnelle de l’univers, obtenue en cartographiant la distribution de millions de galaxies, en particulier des galaxies rouges lumineuses (LRG). En utilisant ces galaxies comme des «repères cosmiques», les scientifiques peuvent reconstruire comment la matière s’est dispersée au cours du temps cosmique.
« Les LRG de Desi sont comme une image plus récente de l’univers, nous montrant comment les galaxies sont distribuées à différentes distances », a déclaré Kim. « C’est un moyen puissant de voir comment les structures ont évolué de la carte CMB à l’endroit où se trouvent les galaxies aujourd’hui. »
Affaire les cartes d’objectif CMB ACT CMB et les données DESI LRG, c’est comme parcourir un album photo montrant le développement d’un nourrisson à un adulte, mais pour le cosmos.
En parcourant cet album photo cosmique, l’équipe a remarqué une petite différence. La « agitation » de la matière que l’équipe a calculée dans les époques ultérieures du cosmos ne correspond pas aux prédictions théoriques.
Bien que l’écart ne soit pas assez grand pour suggérer que la physique entièrement nouvelle soit en jeu, cela suggère que les structures cosmiques n’ont pas tout à fait évolué dans la façon dont les modèles en début de l’Université le suggèrent. Les résultats suggèrent également que la croissance structurelle de l’univers peut avoir ralenti de la manière que les modèles actuels n’expliquent pas pleinement.
« Ce que nous avons constaté, c’est que, pour la plupart, l’histoire de la formation de structure est remarquablement cohérente avec les prédictions de la gravité d’Einstein », a déclaré Madhavacheril. « Nous avons vu un indice pour une petite divergence dans le nombre de terres avancées dans les époques récentes, il y a environ quatre milliards d’années, ce qui pourrait être intéressant à poursuivre. »
Les chercheurs derrière ce travail ont l’intention de continuer cette ligne d’enquête, mais tout en utilisant des télescopes à venir plus puissants, ce qui devrait leur fournir des mesures plus précises.
Les recherches de l’équipe ont été publiées le 10 décembre 2024, dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Publié à l’origine sur Space.com.