Symphonie sans basse : pourquoi DESI n'entend pas l'accélération de l'Univers ✛ ✦
L'Univers chante sa majestueuse symphonie d'expansion depuis près de 14 milliards d'années. Les astronomes, tels des accordeurs d'orchestre, en captent les harmoniques – le décalage vers le rouge des galaxies lointaines, suivant la découverte de Edwin Hubble et l'intuition théorique de Georges Lemaître, l'écho du Fond diffus cosmologique, les oscillations rythmiques dans la distribution de la matière. Mais une erreur s'est glissée dans la partition : les deux plus grands relevés spectroscopiques, DESI et SDSS, qui mesurent les oscillations acoustiques des baryons, divergent sur l'essentiel – l'Univers accélère-t-il aujourd'hui ? L'un entend un allegro, l'autre un ralentissement à peine perceptible. Tout le problème tient à l'absence d'une note grave profonde.
La clé de la compréhension réside dans le paramètre de décélération q₀, qui, dans un Univers plat, se déduit des équations de Friedmann et dépend de la densité de matière, de l'énergie noire et de son équation d'état. Une valeur négative de q₀ signifie une accélération. Lorsque Saul Perlmutter et ses collègues l'ont détecté pour la première fois grâce aux supernovae, ce fut une révélation. Aujourd'hui, la combinaison des données du fond diffus de Planck et de SDSS, qui inclut des galaxies très proches, donne q₀ ≈ −0.22 – une accélération certaine. Mais DESI, dont les cibles les plus proches n'atteignent que z ≈ 0.3, associé au même Planck, donne q₀ ≈ +0.10 – un ralentissement formel. Sans l'appui de la basse, la mélodie reste indécidable : nous ne savons pas si elle est majeure ou mineure.
L'expérience critique remet les choses en place. Lorsque l'on retire les galaxies proches des données SDSS, le décalage vers le rouge effectif augmente, et q₀ se déplace vers −0.10 – bien plus proche de la valeur de DESI. Il s'avère que sans l'ancre basse fréquence, l'orchestre SDSS commence lui aussi à jouer faux. L'ajout du catalogue de supernovae Pantheon+ ramène immédiatement l'accélération, mais le problème d'interprétation des données BAO demeure. Ainsi, ce n'est pas une question de nouvelle physique, mais le fait que DESI n'a pas encore appris à extraire cette note fondamentale de ses cordes.
Cela rappelle le phénomène psychoacoustique du « fondamental manquant » : notre cerveau reconstruit la fréquence grave à partir d'un ensemble d'harmoniques, même si le haut-parleur ne la reproduit pas. De même, les cosmologistes, en combinant habilement les données, peuvent restaurer l'accélération – il suffit d'ajouter la note manquante.
La solution réside dans le « binning » tomographique de l'échantillon de galaxies brillantes BGS, qui couvre actuellement toute la plage z=0.1–0.4. La division en deux bins donnera un point à z≈0.18 – presque comme SDSS – et permettra enfin d'entendre la basse manquante. C'est une voie directe pour tester la nature de l'énergie noire : est-elle une constante cosmologique ou a-t-elle évolué au fil du temps ? Les futures observatoires Euclid et Nancy Grace Roman poursuivront cet ajustement fin, mais dès maintenant nous apprenons à écouter la symphonie de l'univers dans toute sa richesse, des lignes de basse des quasars aux harmoniques cristallines de la lentille gravitationnelle, et même au murmure à peine perceptible des neutrinos.
Si l'ère d'accélération s'était réellement achevée il y a 1.5 milliard d'années, comme le permet formellement la reconstruction médiane de DESI, nous observerions actuellement le tout début d'une nouvelle phase de décélération – et dans quelques milliards d'années, les galaxies recommenceraient à se rapprocher.