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En quête de l'énergie sombre et de la matière noire

Invisibles, l'énergie sombre et la matière noire nous fascinent et excitent notre imagination. Des scientifiques financés par l'UE préparent une mission ambitieuse en vue de cartographier des millions de galaxies et d'apporter quelque lumière sur l'Univers invisible.
En quête de l'énergie sombre et de la matière noire
Le télescope spatial Euclid de l'Agence spatiale européenne sera équipé d'une caméra infrarouge afin d'observer la répartition des galaxies et de mesurer l'accélération de l'expansion de l'Univers. Les scientifiques estiment que l'énergie sombre est responsable de cette accélération.

Les scientifiques du projet DRKFRCS (Disambiguating the invisible universe), financé par l'UE, voulaient déterminer si la constante cosmologique décrivait l'Univers en expansion. Sans tenir compte de l'accélération, la cosmologie permet de vérifier dans quelle mesure la relativité générale décrit la gravité à une échelle galactique.

Ces dernières décennies, de nombreuses méthodes ont été conçues pour résoudre l'équation de Boltzmann en présence de la gravité. Leurs résultats servent à contraindre des paramètres cosmologiques ou à définir les conditions initiales de simulations physiques à petite échelle.

Les chercheurs de DRKFRCS ont étendu le système CLASS (Cosmic linear anisotropy solving system) pour générer des contraintes sur des modèles modifiés de la gravité, à partir de données d'observations récentes. En outre, le système Horndeski in the cosmic linear anisotropy solving system (hi-class) peut servir pour étudier les effets relativistes à de très grandes échelles.

La méthode publiée en juin 2016 comporte des modifications pour tenir compte de la modélisation de la dynamique de modèles d'énergie sombre, appartenant aux théories de type Horndeski. La méthode hi-class reste en cours de développement, de nouvelles fonctions étant ajoutées pour élargir le choix de modèles.

Les scientifiques de DRKFRCS ont ainsi découvert une relation ignorée entre les modèles de l'énergie sombre, modifiant la relativité générale et les ondes gravitationnelles. Ils ont découvert une correspondance directe entre l'apparence des contraintes anisotropes dans les solutions cosmologiques, et une modification dans la propagation des ondes gravitationnelles.

Les contraintes anisotropes sont souvent présentes dans les théories de type Horndeski ainsi que dans d'autres catégories générales de modèles étendant la gravité. Cette correspondance a pour effet de séparer les valeurs des deux potentiels gravitationnels scalaires. Le rapport de ces deux potentiels est une valeur observable et indépendante du modèle, que le télescope Euclid devrait pouvoir mesurer avec une grande précision.

Par ailleurs, les résultats du projet ouvrent la voie à une méthode totalement différente pour étudier l'énergie sombre à partir de la détection d'ondes gravitationnelles.

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Mots-clés

Énergie sombre, matière noire, accélération de l'expansion, DRKFRCS, ondes gravitationnelles