Un pendule oscille dans un sirop épais. Dans les premières fractions de seconde, il se déplace rapidement, mais le sirop le freine, puis soudain il devient plus fluide — et le pendule accélère à nouveau. Quelque chose de semblable a pu se produire dans notre Univers. Peu après le Big Bang, alors que le monde était un plasma brûlant, une énergie noire s'est brièvement activée — une force mystérieuse qui repousse l'espace. Elle a ajouté une expansion « en trop », ce qui explique pourquoi nous voyons aujourd'hui les galaxies s'éloigner un peu plus vite que prévu.
Cette même énergie a pu influencer la lumière qui voyage à travers le cosmos. De la même manière qu'un cristal de sucre fait tourner le plan d'oscillation d'un rayon qui le traverse, l'énergie noire primordiale a pu tordre la polarisation du rayonnement fossile — la lumière ancienne laissée par la jeunesse chaude de l'Univers. Les astronomes appellent cette rotation la biréfringence cosmique, et ils en cherchent les traces dans les données des télescopes « Planck » et de l'installation au sol ACT. Les auteurs de la nouvelle étude ont vérifié comment la forme du « pendule » énergétique — mathématiquement, un potentiel avec différents degrés de raideur — affecte les deux effets : l'expansion excédentaire et la rotation de la lumière.
Ils ont essayé trois variantes : doux, modéré et très raide. Le potentiel doux a échoué : pour reproduire la rotation de la lumière, il fallait un couplage avec les photons anormalement fort, et les prédictions divergeaient des observations à différentes échelles angulaires. Le potentiel raide ne convenait pas non plus. Mais le modéré a parfaitement fonctionné. Il a donné le meilleur accord avec les données et des valeurs de couplage stables et cohérentes pour les deux ensembles d'observations — comme si la même clé ouvrait deux serrures différentes.
Ainsi, le potentiel modéré non seulement atténue la tension de Hubble — le débat sur la vitesse d'expansion de l'Univers — mais explique aussi naturellement la mystérieuse rotation de la polarisation. Cela renforce la position de l'énergie noire primordiale comme pont entre deux problèmes apparemment distincts. La prochaine étape consiste à tester le modèle avec les nouvelles données que collectent actuellement des observatoires comme « Euclid » et de futurs projets de polarisation du ciel. Peut-être que le pendule de l'Univers primordial oscille selon une loi modérée.
Une rotation de la polarisation du rayonnement fossile d'un degré correspond au fait que la lumière, après avoir parcouru 13 milliards d'années, a « mémorisé » une interaction avec un champ qui s'est activé pendant moins d'un milliardième de seconde.