Le ciel radio racontera l'énergie noire express
L'Univers est en expansion, et les galaxies s'éloignent comme les raisins secs dans une pâte qui lève. Mais depuis la fin des années 1990, on sait que cette expansion s'accélère. Quelle force pousse les galaxies à s'éloigner de plus en plus vite ? C'est l'une des plus grandes énigmes de la physique. On l'appelle énergie noire, et elle représente environ 70% de tout le contenu du cosmos.
Le radiotélescope BINGO, au Brésil, cherchera des indices dans la répartition de l'hydrogène, l'élément le plus abondant de l'Univers. L'hydrogène émet des ondes radio d'une longueur de 21 centimètres, et leur décalage permet d'estimer la distance des nuages de gaz. Ainsi, les scientifiques construiront une carte tridimensionnelle de la structure à grande échelle de l'Univers, une toile géante de galaxies et de vides.
Les auteurs de la nouvelle étude ont modélisé comment BINGO verra ces oscillations, en tenant compte des interférences de notre Galaxie et du bruit des récepteurs. Il s'avère que les données du télescope, ajoutées aux mesures du satellite Planck, réduisent la plage des valeurs possibles des paramètres cosmologiques d'environ 60% par rapport à Planck seul. C'est comme si l'on remplaçait un mètre ruban de tailleur par un télémètre laser : les mêmes mesures, mais une précision bien supérieure.
Cette approche permettra non seulement d'affiner les paramètres de l'Univers, mais aussi de suivre comment la quantité d'hydrogène a évolué au cours des derniers milliards d'années. Et surtout, de mieux comprendre comment l'énergie noire s'est comportée : était-elle constante, comme la constante cosmologique d'Einstein, ou ses propriétés ont-elles changé avec le temps ?
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2601.10152
Context. Building on the transformative success of optical redshift surveys, the emerging technique of neutral hydrogen (HI) intensity mapping (IM) offers a novel probe of large-scale structure (LSS) growth and the late-time accelerated expansion of the universe. Aims. We present cosmological forecasts for the Baryon Acoustic Oscillations from Integrated Neutral Gas Observations (BINGO), a pioneering HI IM experiment, quantifying its potential to constrain the Planck-calibrated $$\Lambda$$CDM cosmology and extensions to the $$w_0w_a$$CDM dark energy model. Methods. For BINGO's Phase~1 configuration, we simulate the HI IM signal using a lognormal model and incorporate three dominant systematics: foreground residuals, thermal noise, and beam resolution effects. Using Bayesian inference, we derive joint constraints on six cosmological parameters ($$\Omega_b h^2$$, $$\Omega_c h^2$$, $$100\theta_s$$, $$n_s$$, $$\ln 10^{10} A_s$$, and $$\tau_r$$) alongside 60 HI parameters ($$b_{\rm HI}^i$$, $$\Omega_{\rm HI}^i b_{\rm HI}^i$$) across 30 frequency channels. Results. Our results demonstrate that combining BINGO with the Planck 2018 CMB dataset tightens the confidence regions of cosmological parameters to $$\sim$$40\% the size of those from Planck alone, significantly improving the precision of parameter estimation. Furthermore, BINGO constrains the redshift evolution of HI density and delivers competitive measurements of the dark energy equation of state parameters ($$w_0$$, $$w_a$$). Conclusions. These results demonstrate BINGO's potential to extract significant cosmological information from the HI distribution and provide constraints competitive with current and future cosmological surveys.
La longueur d'onde de 21 centimètres est la « balise radio » naturelle de l'hydrogène. Même si un nuage de gaz se trouve à des milliards d'années-lumière, son signal peut être capté par une antenne radio ordinaire, à condition qu'elle soit suffisamment sensible.