Énergie noire : le plus grand catalogue de supernovae jamais réuni fragilise le modèle standard
Depuis 1998, la cosmologie repose sur une hypothèse commode : l’énergie noire, cette force inconnue qui accélère l’expansion de l’Univers, serait constante. Une équipe internationale menée par l’université du Queensland vient d’ajouter une pièce de poids au dossier de ceux qui en doutent. En rassemblant 2 884 supernovae de type Ia dans un catalogue unique — le plus vaste jamais constitué —, les chercheurs concluent que l’énergie noire pourrait bien varier au fil du temps.
Des chandelles standard pour mesurer l’Univers
Tout repose sur un type d’explosion stellaire très particulier. Quand une naine blanche — le cadavre dense d’une étoile comme le Soleil — évolue en couple serré avec une compagne, elle arrache la matière des couches externes de celle-ci. Ce gaz s’accumule à sa surface jusqu’à faire franchir à l’astre mort la limite de Chandrasekhar, seuil au-delà duquel il ne peut plus se maintenir. L’étoile explose alors en supernova de type Ia.
L’intérêt de ces explosions tient à leur remarquable régularité : leur éclat intrinsèque est pratiquement toujours le même. Les astronomes les appellent des « chandelles standard ». En comparant leur luminosité apparente à cet éclat connu, on déduit leur distance ; en mesurant le décalage vers le rouge de leur lumière, on sait à quelle vitesse elles s’éloignent. C’est précisément avec cette méthode qu’une cinquantaine de supernovae avaient suffi, en 1998, à révéler que l’expansion de l’Univers accélérait — une découverte couronnée par un prix Nobel.
Trente ans d’observations remises à plat
Le problème de ce champ de recherche est bien connu : les supernovae ont été observées par des dizaines d’instruments différents, avec des méthodes, des calibrations et des sensibilités qui ne se valent pas. Les additionner revient souvent à comparer des choux et des carottes.
C’est ce que l’équipe a entrepris de corriger, en fusionnant deux grands relevés — Pantheon+ et DES-SN5YR — dans un cadre homogène. « Nous avons reconstruit trente ans d’observations dans un cadre unique et cohérent », résume Ryan Camilleri, doctorant à l’université du Queensland et premier auteur de l’étude.
Le travail de correction est considérable : il a fallu tenir compte des différences entre télescopes, des effets de la poussière cosmique, de la masse des galaxies hôtes et des effets de lentille gravitationnelle, qui déforment et amplifient la lumière au fil de son trajet. Les chercheurs soulignent qu’une meilleure compréhension du comportement des supernovae, acquise ces dernières années, leur a permis de retraiter des données anciennes avec des outils modernes.
Le catalogue a ensuite été croisé avec d’autres mesures cosmologiques : le rayonnement fossile du Big Bang et les cartes de distribution des galaxies dans l’espace.
Une énergie noire qui faiblirait
Le verdict va à l’encontre du modèle standard. Celui-ci, dit Lambda-CDM, suppose que l’énergie noire est une constante — inchangée depuis les origines et jusqu’à la fin des temps. Les données du catalogue penchent plutôt pour une énergie noire dont l’influence évolue, et plus précisément s’affaiblit.
Ce résultat ne tombe pas de nulle part. Il conforte les indications publiées en 2024 par l’instrument spectroscopique DESI, qui pointaient déjà dans cette direction, ainsi que des travaux antérieurs du Dark Energy Survey.
Prudence, néanmoins, et c’est un point que beaucoup de reprises escamotent : les auteurs parlent d’une énergie noire qui pourrait varier, non d’une variation démontrée. Les analyses précédentes du seul relevé DES-SN5YR ne dégageaient qu’une préférence modeste, de l’ordre de deux sigma, pour une énergie noire évolutive — bien en deçà du seuil de cinq sigma exigé pour parler de découverte en physique. Ce que ce catalogue apporte, c’est un faisceau d’indices renforcé, pas une conclusion.
Pourquoi ça compte
Si l’énergie noire varie réellement, les conséquences sont considérables. Le modèle Lambda-CDM, socle de la cosmologie moderne depuis un quart de siècle, devrait être révisé. Et le destin lointain de l’Univers — expansion éternelle, ralentissement, voire contraction — n’est plus écrit d’avance : il dépend entièrement de la façon dont cette force évolue.
La suite viendra de l’accumulation de données. Le catalogue doit être enrichi par le programme DEBASS, qui recense des centaines de supernovae proches supplémentaires. Et deux grands observatoires entrent justement en scène pour trancher : Euclid, qui cartographie les galaxies depuis 2023, et le télescope spatial Nancy-Grace-Roman, lancé le 30 août dernier et dont l’énergie noire est précisément la cible principale.
Les prochaines années devraient dire si le modèle standard tient debout.