Les astronomes ont trouvé des preuves que l'énergie sombre pourrait évoluer plutôt que d'être constante, remettant en question le modèle cosmologique de longue date d'Einstein. Une nouvelle étude indique que les modèles d'énergie sombre variant dans le temps s'ajustent mieux aux données observationnelles, pouvant altérer notre compréhension du destin de l'univers. Des chercheurs de l'Université de Chicago ont analysé des données de grands relevés pour soutenir cette idée.
L'énergie sombre, qui propulse l'expansion accélérée de l'univers et constitue environ 70 pour cent du cosmos, a longtemps été expliquée comme une propriété constante de l'espace vide, semblable à la constante cosmologique d'Einstein proposée il y a plus d'un siècle. Cependant, des observations récentes incitent à une réévaluation.
L'année dernière, des données du Dark Energy Survey (DES) et du Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ont suggéré que l'énergie sombre pourrait être dynamique. Cela s'appuyait sur un intérêt antérieur des années 1990, mais des ensembles de données robustes comme ceux des supernovae, des oscillations acoustiques de baryons et du fond diffus cosmologique — recueillis par le DES, le DESI et Planck — ont montré des écarts avec le modèle constant. « Ce serait notre première indication que l'énergie sombre n'est pas la constante cosmologique introduite par Einstein il y a plus de 100 ans, mais un nouveau phénomène dynamique », a déclaré Josh Frieman, professeur émérite d'astronomie et d'astrophysique à l'Université de Chicago.
Dans une étude publiée en septembre dans Physical Review D, Frieman et le fellow NASA Hubble Anowar Shajib ont combiné des données du DES, du DESI, du Sloan Digital Sky Survey (SDSS), de Time-Delay COSMOgraphy, de Planck et du Atacama Cosmology Telescope. Leur analyse a révélé que les modèles d'énergie sombre évolutive, basés sur des particules d'axions ultra-légères, correspondent mieux aux observations. Ces axions, prédits dans les années 1970 pour les interactions fortes et aujourd'hui candidats pour la matière noire, se comporteraient comme de l'énergie sombre sous une forme ultra-légère. Les données indiquent que la densité de l'énergie sombre a diminué d'environ 10 pour cent au cours des derniers milliards d'années, restant constante plus tôt dans l'histoire cosmique avant de décliner lentement.
Les implications sont profondes. Comme l'a expliqué Shajib, une énergie sombre évolutive signifie que sa densité change avec le temps, pouvant ralentir l'accélération de l'univers. Leurs modèles prédisent un « Big Freeze », où l'expansion se poursuit mais mène à un univers froid et sombre, évitant les extrêmes comme un Big Rip ou un Big Crunch.
Des relevés futurs, y compris le DESI et le Legacy Survey of Space and Time (LSST) de l'Observatoire Vera Rubin, pourraient confirmer si l'énergie sombre évolue. Frieman a noté l'excitation : après deux décennies de données soutenant la constance, ces indices de changement pourraient remodeler la physique fondamentale.