Énergie sombre… Nous ne savons toujours pas exactement de quoi il s'agit ni d'où elle vient. Ester Piedipalumbo, examine de plus près un moyen de mesurer cette énigme énergétique et le fait avec l'une des sources les plus intenses qu'ils peuvent trouver - les sursauts gamma.
«Nous sommes en mesure de déterminer la distance d'une explosion sur la base des propriétés du rayonnement émis lors des sursauts gamma. Étant donné que certaines de ces explosions sont liées aux objets spatiaux les plus éloignés que nous connaissons, nous sommes en mesure, pour la première fois, d'évaluer la vitesse d'expansion de l'espace-temps même dans les périodes relativement précoces après le Big Bang », dit le professeur Marek Demianski (FUW).
Qu'est-ce qui a donné naissance à cette nouvelle méthode? En 1998, les astronomes mesuraient l'énergie dégagée par les événements de supernovae de type Ia et ont réalisé que les forces expulsées étaient cohérentes. Tout comme le modèle standard de bougie, cette version pourrait être utilisée pour déterminer les distances cosmiques. Mais il n'y avait qu'une mise en garde… Plus l'événement était éloigné, plus la signature était faible.
Même si ces faibles événements n’éclairaient pas la nuit, ils étaient éclairant la façon dont la science pensait les choses. Peut-être que ces supernovae de type Ia étaient plus éloignées qu'on ne le pensait… et si cela était vrai, peut-être qu'au lieu de ralentir l'expansion de l'Univers, peut-être qu'il accélérait! Afin de donner au modèle universel des droits, une nouvelle forme d'énergie de masse devait être introduite - l'énergie sombre - et elle devait être vingt fois plus que ce que nous pouvions percevoir. "Du jour au lendemain, l'énergie sombre est devenue, littéralement, le plus grand mystère de l'Univers", explique le professeur Demianski. Dans un modèle proposé par Einstein, c'est une propriété de la constante cosmologique - et un autre modèle suggère que l'expansion accélérée est causée par un champ scalaire inconnu. "En d'autres termes, c'est soit-soit: soit l'espace-temps se dilate de lui-même, soit est élargi par un champ physique scalaire à l'intérieur", explique le professeur Demianski.
Alors, quel est le point derrière les études? S'il est possible d'utiliser un éclat de rayons gamma comme type de bougie standard, les astronomes peuvent mieux évaluer la densité de l'énergie sombre, leur permettant d'affiner davantage les modèles. S'il reste monophonique, il appartient à la constante cosmologique et est une propriété de l'espace-temps. Cependant, si l'accélération de l'Univers est la propriété d'un champ scalaire, la densité de l'énergie sombre différerait. «Avant, c'était un problème. Afin d'évaluer les changements dans la densité de l'énergie sombre immédiatement après le Big Bang, il faut savoir mesurer la distance à des objets très éloignés. Si éloignées que même les supernovae de type Ia qui leur sont connectées sont trop faibles pour être observées », explique Demianski.
Maintenant, la vraie recherche commence. Les sursauts gamma devaient avoir leurs niveaux d'énergie mesurés et pour ce faire, il fallait examiner avec précision les études précédentes qui contenaient des sources de distance vérifiées, telles que les supernovae de type Ia. «Nous nous sommes concentrés sur ces cas. Nous connaissions la distance jusqu'à la galaxie et nous savions également combien d'énergie de l'éclatement atteignait la Terre. Cela nous a permis de calibrer la salve, c'est-à-dire de calculer l'énergie totale de l'explosion », explique le professeur. Ensuite, l'étape suivante a été de trouver des dépendances statistiques entre les différentes propriétés du rayonnement émis lors d'une salve de rayons gamma et la énergie totale de l'explosion. De telles relations ont été découvertes. "Nous ne pouvons pas expliquer physiquement pourquoi certaines propriétés des sursauts gamma sont corrélées", souligne le professeur. "Mais nous pouvons dire que si le rayonnement enregistré a telle ou telle propriété, alors le sursaut avait telle ou telle énergie. Cela nous permet d'utiliser des bouffées comme bougies standard, pour mesurer les distances. »
Le Dr Ester Piedipalumbo et une équipe de chercheurs des universités de Varsovie et de Naples ont ensuite pris le relais. Malgré ce nouveau concept fascinant, la réalité est que les sursauts gamma lointains sont inhabituels. Même avec 95 candidats répertoriés dans le catalogue Amanti, il n'y avait tout simplement pas assez d'informations pour localiser l'énergie sombre. «C'est une grosse déception. Mais ce qui est important, c'est que nous avons entre nos mains un outil de vérification des hypothèses sur la structure de l'Univers. Tout ce que nous devons faire maintenant, c'est attendre le prochain feu d'artifice cosmique », conclut le professeur Demianski.
Que les jeux commencent…
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse de l'Université de Varsovie. Pour en savoir plus: Modèles cosmologiques dans les théories scalaires du tenseur de la gravité et les observations: une classe de solutions générales.
