Doute sur l’existence de l’énergie noire

Des amas de galaxies sèment le doute sur l’existence de l’énergie noire

L’énergie noire serait une chimère : c’est l’une des interprétations possibles des données issues du satellite XMM-Newton, qui a enregistré les rayons X émis par les amas de galaxie lointains.

 Une équipe internationale, à laquelle appartiennent des chercheurs de laboratoires CNRS (1) , publie prochainement ces travaux dans la revue Astronomy&Astrophysics.

Image en fausses couleurs des rayons X issus de l’amas lointain RXJ1120, qui a été observé par le satellite XMM-Newton dans le cadre du XMM Omega project. Cet amas de galaxies est vu tel qu’il était il y a environ sept milliards d’années, la moitié de l’âge actuel de l’Univers. ©  P.Marty, IAS, Orsay.

Les amas de galaxies sont des « rassemblements » qui regroupent plusieurs milliers de galaxies dans un périmètre de quelques millions d’années-lumière. L’une des  caractéristiques des amas, mise en évidence par l’observation dans le domaine des rayons X, est la présence de grandes quantités de gaz chaud, à des températures de 10 à 100 millions de degrés. Le pourcentage de ce gaz chaud par rapport à la masse totale reste-il constant d’un amas à l’autre et d’une époque à l’autre de l’Univers ?

Récemment, le satellite XMM-Newton, de l’Agence Spatiale Européenne, a enregistré les rayons X provenant d’amas lointains et notamment de leurs parties les plus externes (les plus représentatives). Lorsque ce rayonnement a été émis, l’Univers avait à peu près la moitié de son âge actuel, il y a sept milliards d’années environ. Les chercheurs  ont comparé la fraction de gaz chaud par rapport à la masse totale dans les amas lointains (anciens) et dans les amas très proches (actuels). Ils montrent que cette fraction n’a guère changé au cours du temps. « C’est très troublant : derrière une banalité apparente, ces observations nécessitent une profonde révision de nos hypothèses, sans que l’on puisse savoir lesquelles exactement » déclare Rachida Sadat (2).

Comme les données de XMM l’indiquent, les chercheurs ont postulé que la fraction de gaz chaud reste la même dans les amas lointains et les amas proches. Puis ils ont cherché les modèles d’Univers qui vérifient ce postulat. Selon la plupart des cosmologistes, l’Univers serait constitué à 70% d’énergie noire, dont la force de répulsion accélérerait son expansion. Il existe de nombreux arguments, souvent indirects, en faveur de cette énergie. Mais dans cette étude, seul un Univers sans énergie noire permet de vérifier le postulat initial. Ce qui infirmerait l’existence de cette énergie noire. L’année dernière, un résultat toujours obtenu à partir des amas lointains, par une méthode indépendante, avait déjà semé des doutes sur l’existence de cette énergie. La question reste ainsi ouverte.

Les chercheurs envisagent également une seconde interprétation. Les modèles cosmologiques qu’ils ont testés ont la gravitation pour « moteur ». Si d’autres processus astrophysiques sont intervenus dans l’histoire des amas, le test qui infirme l’existence de l’énergie noire n’est plus valide. On sait déjà que le gaz des amas a probablement été réchauffé, peut-être par des particules issues de supernovae. Mais, dans l’état actuel de nos connaissances, ce réchauffement n’a pas été suffisamment énergétique pour modifier notablement la structure des amas. D’autres effets, plus importants, et inconnus, pourraient pourtant avoir eu lieu. Il faudrait alors revoir drastiquement les scénarios de formation des amas,  et laisser ainsi  la part belle à l’énergie noire. 

Notes :
(1) Laboratoire d’astrophysique Tarbes et Toulouse de l’Observatoire Midi-Pyrénées (CNRS/Université Paul Sabatier), Centre d’étude spatiale des rayonnements de l’Observatoire Midi-Pyrénées (CNRS/Université Paul Sabatier), Institut d’astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris XI), Observatoire de Haute-Provence (CNRS).
(2) Premier auteur de l’article cité en référence.

Références :
The XMM-Newton Omega project: III. Gas mass fraction shape in high redshift clusters, Rachida Sadat, A. Blanchard et S.C. Vauclair (OMP) ; D.H. Lumb (ESTEC, Pays-Bas), J. Bartlett (College de France), A.K. Romer (University of Susex Falmer, UK), J.-P. Bernard (OMP), M. Boer (OHP), P. Marty (IAS), J. Nevalainen D.J. Burke (Harvard-Sthmisonian centre for astrophysics, USA), C.A. Collins (Astrophysics research institute, UK), R.C. Nichol (Carnegie Meldon University, USA), Astronomy&Astrophysics, à paraître. Consulter le site web