Au cours des années 1920, une transformation majeure s’opère dans notre compréhension du cosmos. Le physicien belge Georges Lemaître propose un univers en perpétuelle expansion, tandis qu’Alexander Friedmann démontre que les équations d’Einstein permettent des solutions non statiques. Ces théories reçoivent une confirmation spectaculaire en 1929 quand Edwin Hubble observe que toutes les galaxies s’éloignent de nous, établissant la relation fondamentale entre distance et vitesse de récession.
Face à cette expansion confirmée, les scientifiques se posent naturellement une question : comment cette expansion évolue-t-elle ? La gravité, force universellement attractive, devrait logiquement ralentir ce mouvement. Tester cette hypothèse devient possible grâce aux supernovæ, ces explosions stellaires qui brillent avec une intensité prévisible. Elles deviennent des balises cosmiques précises pour mesurer les distances et les vitesses dans l’Univers.
En 1998, deux équipes de chercheurs utilisent ces supernovæ pour cartographier l’expansion cosmique. La découverte stupéfie la communauté scientifique : l’Univers accélère son expansion plutôt que de la ralentir. Aucune matière ordinaire ne peut expliquer ce phénomène. Les astronomes introduisent alors un concept révolutionnaire : l’énergie noire, une force gravitationnelle répulsive dont la nature reste profondément énigmatique.
Depuis cette découverte, les chercheurs cherchent à tracer les manifestations de l’énergie noire à différentes périodes cosmiques. Les supernovæ seules ne suffisent pas. Une approche novatrice émerge : mesurer l’oscillation acoustique baryonique (BAO), une distance caractéristique gravée dans la distribution galactique. Cette empreinte, gelée quand l’Univers devint transparent, s’étend à travers le cosmos comme une règle d’or permettant de sonder l’histoire de l’expansion.
Le projet DESI représente l’ambition cosmique la plus audacieuse du siècle. Cet instrument révolutionnaire cartographie l’Univers en trois dimensions avec une précision supérieure au pour-cent, positionnant soixante millions de galaxies et quasars. Installé au télescope Mayall en Arizona, DESI utilise cinq mille positionneurs robotisés pour analyser le spectre lumineux d’objets situés jusqu’à douze milliards d’années-lumière.
Le parcours du projet n’a pas été sans embûches. Depuis son lancement en mai 2021, DESI a affronté la pandémie, un incendie dévastateur, une cyberattaque et diverses pannes mécaniques. Chaque fois, les équipes ont surmonté les obstacles avec détermination, permettant au projet de progresser. En avril 2024, puis en mars 2025, les premiers résultats significatifs émergeaient.
Les découvertes de DESI provoquent une onde de choc en cosmologie. Les données, portant sur quinze millions de galaxies et 800 000 forêts Lyman-alpha, révèlent quelque chose d’inattendu : l’énergie noire ne semble pas constante. Elle pourrait évoluer dans le temps, contredisant deux décennies de consensus scientifique. Cette constatation, avec une fiabilité statistique de trois à quatre sigma, suggère que le modèle cosmologique standard nécessite une révision fondamentale.
Comprendre l’énergie noire commence par examiner ce qu’elle n’est pas. La solution la plus simple propose une constante cosmologique, concept paradoxalement introduit puis rejeté par Einstein lui-même. Cette approche décrit l’énergie noire par une équation d’état simple : un paramètre fixe à -1. Toutefois, cette explication pose un défi majeur : le fossé entre théorie quantique et observation atteint 123 ordres de grandeur, révélant un abîme inexpliqué dans notre compréhension.
Une deuxième possibilité envisage l’énergie noire comme un fluide dynamique distinct, caractérisé par une pression négative variant au fil du temps. Cette perspective ouvre des horizons nouveaux mais complexes. Un troisième scénario plus radical suggère que la relativité générale elle-même, malgré ses succès remarquables, nécessite des modifications aux échelles cosmologiques où le champ gravitationnel demeure extrêmement faible.
Les résultats de DESI s’inscrivent dans ce contexte d’incertitude féconde. L’équation d’état de l’énergie noire présente des indices d’évolution temporelle. Les données combinées de DESI, du rayonnement fossile et des supernovæ indiquent que l’énergie noire pourrait s’affaiblir au cours du temps cosmique. L’expansion continue certes d’accélérer, mais moins vigoureusement que prévu par le modèle standard. Cette subtile déviation ouvre des perspectives révolutionnaires.
Le programme DESI, initialement prévu sur cinq ans, se prolongera jusqu’en décembre 2028. D’autres instruments comme le satellite Euclid et l’observatoire Vera Rubin complèteront cette quête. Les résultats promettent une nouvelle ère de compréhension cosmologique, transformant notre vision des forces fondamentales qui gouvernent l’Univers.
