Les astrophysiciens qui étudient l'expansion de l'Univers avec les plus grands catalogues de galaxies jamais assemblés inaugurent une ère passionnante de cosmologie de précision. La semaine dernière, le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a publié sa dernière publication publique, et les scientifiques travaillant dans son plus grand programme, le Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) ont également présenté leurs résultats finaux lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Seattle, Washington.
En cartographiant plus de 10 000 degrés carrés - 25% du ciel - BOSS «mesure l'expansion accélérée de notre univers avec le plus grand levé extragalactique du décalage vers le rouge au monde», selon le directeur du SDSS-III Daniel Eisenstein du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Les résultats du BOSS incluent des mesures nouvelles et précises du taux d'expansion de l'univers (appelé la «constante de Hubble») et de la densité de matière, qui comprend la matière noire, les étoiles, le gaz et la poussière.
BOSS a effectué ses observations au télescope de la Fondation Sloan de 2,5 mètres à l'observatoire d'Apache Point au Nouveau-Mexique, produisant des spectres et des positions spatiales pour 1,5 million galaxies et 300 000 quasars dans un volume équivalent à un cube de 8,5 milliards d'années-lumière de côté (voir image ci-dessus). Les astronomes ont utilisé ce riche ensemble de données pour cartographier les distributions des objets et pour détecter l'échelle caractéristique imprimée par les oscillations acoustiques des baryons dans le premier univers. Les ondes sonores se propagent vers l'extérieur avec le temps, comme des ondulations se propageant dans un étang, et sont indiquées par un signal de regroupement à grande échelle dans les positions des galaxies les unes par rapport aux autres (voir l'illustration ci-dessous). En analysant ce signal à différents moments, il est possible d'étudier le comportement de la mystérieuse «énergie noire» provoquant l'expansion accélérée de l'univers.
Dans les résultats finaux de BOSS, des centaines de scientifiques de la collaboration internationale ont mesuré cette échelle avec une précision sans précédent. En particulier, Ashley Ross de l'Ohio State University a présenté des résultats qui ont démontré la puissance de combiner une analyse des distributions transversale et en ligne de visée des galaxies. Dans un article d'Eric Aubourg et de ses collaborateurs, les astronomes du BOSS ont mesuré l'échelle de distance cosmique des galaxies dans l'univers «local» et des quasars dans l'univers à distance avec des erreurs systématiques impressionnantes, inférieures à 1%, lorsqu'elles sont combinées avec des micro-ondes cosmiques. contraintes de fond. Leur analyse cosmologique donne une mesure de la constante de Hubble et de la densité de matière de l'univers cohérente avec une cosmologie de matière sombre froide "plate" à constante cosmologique (voir ci-dessous). Les modèles cosmologiques comprenant la courbure, l'énergie sombre en évolution ou les neutrinos massifs ne sont pas complètement exclus mais sont moins pris en charge par les données qu'auparavant. D'autres résultats de la collaboration seront soumis pour publication dans les prochains mois.
L'ensemble de données BOSS «représente l'étalon-or dans la cartographie du réseau de galaxies qui comprend la structure à grande échelle de l'Univers… Les données nous permettent de tracer, avec une plus grande précision que jamais, la présence d'énergie sombre, le comportement de la gravité sur les échelles cosmiques, et l'effet des neutrinos massifs », explique Chris Blake de l'Université de Swinburne, non affilié à la collaboration.
Où ira l'équipe BOSS d'ici? La collaboration a commencé les travaux sur SDSS-IV, dont la mission de six ans comprend une ambitieuse enquête étendue BOSS (eBOSS). Selon le coordinateur du ciblage eBOSS Jeremy Tinker de l'Université de New York, les observations eBOSS de plus de 700 000 quasars mesureront précisément l'échelle de distance «à un régime de décalage vers le rouge beaucoup plus élevé qui n'est pas couvert par les enquêtes à grande échelle actuelles».
Vous pouvez en savoir plus sur BOSS et les mises à jour sur les trois autres composants du SDSS dans notre article précédent ici.
Site Web du SDSS
(Divulgation complète: Ramin Skibba avait été membre de la collaboration BOSS en 2010-2012.)
