À la découverte de l'univers primordial
BOSS est le plus important composant du troisième programme SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Il a été le pionnier de l'utilisation des quasars pour cartographier les variations de densité du gaz intergalactique à des distances élevées. Les astronomes du projet MINE BOSS (Mining for metals in a massive spectroscopic survey of the intergalactic medium), financé par l'UE, ont utilisé des quasars pour mesurer les oscillations acoustiques des baryons (OAB). En se basant sur près de 140 000 spectres de quasar, les chercheurs ont cartographié en trois dimensions la position des nuages d'hydrogène intergalactique. À partir de ces cartes, ils ont pu mesurer les oscillations acoustiques avec précision. Une nouvelle méthode d'utilisation de la fonction de corrélation de flux pour les raies Lyman-alpha de quasars lointains leur a permis d'estimer la vitesse d'expansion de l'univers pour des décalages vers le rouge supérieurs à 2,1. En mesurant la valeur des oscillations acoustiques des baryons à différentes époques du temps cosmique, les scientifiques de MINE BOSS ont démontré comment l'expansion de l'univers ralentissait au cours de la première moitié de son histoire. Ces premières mesures du taux d'expansion pendant cette période les aideront à explorer la nature de l'énergie sombre. Contrairement à la matière ordinaire qui engendre une force gravitationnelle attractive, l'énergie sombre engendre une force répulsive. On a donc émis l'hypothèse que cette énergie sombre était responsable de l'accélération de l'expansion durant la deuxième moitié de l'histoire de l'univers. Les scientifiques de MINE BOSS ont également utilisé la signature de l'hydrogène neutre dans le spectre des quasars pour contraindre les propriétés des neutrinos. En particulier, l'analyse des raies Lyman-alpha dans le spectre des quasars leur a permis de mesurer le spectre de puissance du flux unidimensionnel relié à la distribution en 3D de la matière. L'impact de la masse des neutrinos sur le spectre de puissance de flux a été calculé avec une grande précision grâce à des simulations hydrodynamiques. Une comparaison de ces prédictions numériques avec des données d'observation a conduit à plusieurs contraintes sur la masse des neutrinos et d'autres paramètres cosmologiques. Les neutrinos fournissent une explication possible des écarts entre la vitesse d'expansion de l'univers lors de la première moitié et de la seconde moitié de son histoire. On pense que l'énergie sombre découle de la «dilution» des neutrinos dans un univers en expansion, la force gravitationnelle qu'ils génèrent n'est alors plus suffisante pour ralentir l'expansion de l'Univers. Les résultats du projet MINE BOSS ont ouvert la voie à de nouvelles mesures des oscillations acoustiques des baryons dans le cadre d'une extension du projet BOSS, afin d'étudier l'histoire de l'expansion de l'univers lorsqu'il avait moins de trois milliards d'années. Ce travail a également motivé une étude à grande échelle des gaz intergalactiques avec le projet largement européen WEAVE, dont la conduite sur le télescope William Herschel est prévue pour 2017.
Mots‑clés
Univers primordial, quasars, gaz intergalactique, sondage par spectroscopie, oscillations acoustiques des baryons
