84 L’astrophysique et l’exploration de l’Univers W -0,4 -0,6 -0,8 -1 -1,2 -1,4 -1,6 -1,8 -2 OAB (SDSS) Figure 4. Contraintes actuelles sur l'énergie noire tirées des études au CF HT (supernovae à gauche, cisaillement gravitationnel à droite) et des mesures du SDSS (pour Sloan Digital Sky Survey), sur les oscillations acoustiques baryoniques (OAB). Les contraintes sont exprimées en termes de pourcentage de densité de l'Univers sous forme de matière noire (m =1- où est la densité d’énergie noire) et du paramètre w (ou w 0) de l'équation d’état de l’énergie noire (rapport entre pression et densité d’énergie noire). CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 99,7% 95% 68% m + =1 SNLS 1 an 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 m Mesure de l’effet de cisaillement gravitationnel par le CF HT Deux autres observations cosmologiques devraient permettre de gagner encore en précision : • l’étude des oscillations acoustiques baryoniques, c’est-à-dire les fluctuations du plasma matière/rayonnement dans l’Univers primordial, lesquelles ont laissé leur empreinte dans la répartition des galaxies ; • l’étude de la cartographie de la matière de l’Univers par l’effet de cisaillement gravitationnel. Elle se fonde sur la mesure des formes de galaxies lointaines, déformées par les grandes structures de l’Univers sur la ligne de visée. Cette technique généralise, à grande échelle, la méthode des mirages gravitationnels, utilisée pour reconstruire la distribution de masse des amas et révéler leur contenu en matière noire. Le cisaillement gravitationnel contribue à décrire la distribution de matière noire à l’échelle de l’Univers (figure 3). À l’aide du décalage spectral, déduit des couleurs des galaxies dans plusieurs bandes de longueurs d’onde, cette cartographie s’effectue en trois dimensions – la mesure des propriétés statistiques de l’histoire de la formation des structures de l’Univers n’en devient que plus précise. Le plus important relevé de l’effet de cisaillement gravitationnel a été obtenu grâce à la caméra MEGACAM du CF HT, à partir de l’analyse du relevé « grand champ » effectué pendant la campagne d’observations 2003-2008. Ce relevé a permis de mesurer la densité de l’énergie noire à partir de son effet sur la géométrie de l’Univers et sur le taux de croissance de ses structures. La figure 4 (droite) expose les contraintes obtenues à partir des premiers 20 degrés carrés de ce relevé, qui concordent avec celles déduites des supernovae et des oscillations acoustiques baryoniques. À terme, le relevé de l’effet de cisaillement gravitationnel étendra de dix fois sa surface et posera des contraintes plus précises sur l’énergie noire. Perspectives Des mesures encore plus fines devraient clarifier définitivement le comportement de l’énergie noire. En WO 0 -0,5 -1 -1,5 -2 0,2 0,4 0,6 0,8 1 meffet, les expériences actuelles ne sont sensibles qu’à la valeur moyenne de w sur la gamme des décalages spectraux observés. Les expériences futures auront à tenir compte d’une évolution possible de w avec le décalage spectral. Il s’agit du seul moyen de distinguer entre une pure constante cosmologique et un modèle plus dynamique d’énergie noire. L’Irfu prépare deux expériences sur la question : • la première consiste en un relevé des oscillations acoustiques baryoniques du ciel entier et à trois dimensions, par interférométrie radio. La détection de la raie à 21 cm de l’hydrogène neutre, amènera à remonter à la répartition des galaxies jusqu’à un décalage spectral de 2. Avec une résolution angulaire d’une minute d’arc et une résolution de 0,001 sur le décalage spectral, l’interféromètre HSHS (pour Hubble Sphere Hydrogen Survey) devrait atteindre une sensibilité de 25% sur l’évolution de w, à l’échéance de quelques années ; • la deuxième vise le plus long terme avec un imageur spatial grand champ, appelé Euclid. Cet instrument étudiera, avec une très grande précision, l’Univers sombre à l’aide du cisaillement gravitationnel et des oscillations acoustiques baryoniques. Pour cela, il utilisera un télescope de 1,2m, dont le champ de vision, de 0,5 degré carré, combinera l’imagerie et la spectroscopie dans le visible et le proche infrarouge. La précision souhaitée est de 5% sur l’évolution de w, ce qui permettra de différencier des modèles d’énergie noire dérivant de modifications de la théorie de la relativité générale (voir Les télescopes du futur, p.102). > Vanina Ruhlmann-Kleider Service de physique des particules Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) Direction des sciences de la matière (DSM) CEA Centre de Saclay (Gif-sur-Yvette) > Alexandre Réfrégier Service d’astrophysique (SAp) Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) Direction des sciences de la matière (DSM) Unité mixte de recherche astrophysique interactions multi-échelles (CEA-Université Paris 7-CNRS) CEA Centre de Saclay (Orme des Merisiers)