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3 questions sur... DESI, cartographe de l’Univers

Dresser une carte précise du ciel, c’est la mission assignée au spectrographe DESI, installé sur le télescope Mayall, en Arizona. Objectif, explique la chercheuse en cosmologie Nathalie Palanque-Delabrouille (Irfu/CEA) : retracer l’histoire de l’Univers depuis 12 milliards d’années et donc mieux comprendre le rôle de l’énigmatique énergie noire.

Réalisation : Barbara Vignaux , Delphine Bonnart

Production : Universcience

Année de production : 2021

Durée : 4min58

Accessibilité : sous-titres français

3 questions sur... DESI, cartographe de l’Univers

DESI est un outil dédié à la cosmologie. C'est un télescope couplé à un spectrographe avec 5 000 fibres optiques. Il est à l'observatoire de Kitt Peak en Arizona depuis 2019. C'est une collaboration internationale. Pour construire l'instrument, le correcteur, par exemple qui permet d'obtenir la grande visibilité de l'instrument a été construit en Angleterre. Les spectrographes ont été construits en France. À quoi sert un spectrographe ? Ça permet de mesurer le spectre d'un objet, soit la décomposition de la lumière en fréquence ou en longueur d'ondes, notamment en cosmologie. Cet outil nous permet de mesurer le décalage vers le rouge des objets célestes étudiés. Ce décalage vers le rouge est crucial parce qu'il est lié à la distance de l'astre que l'on étudie. Or la lumière met un temps fini à se propager. Mesurer un objet lointain dans l'Univers revient à mesurer le temps qu'a mis la lumière à se propager jusqu'à nous. Donc étudier des objets lointains revient à étudier le passé de l'Univers. Ce projet DESI fait suite à un projet antérieur BOSS et eBOSS du SDSS qui avait dressé la première carte 3D de l'Univers permettant de remonter l'histoire jusqu'à 11 milliards d'années. Mais la carte de DESI sera plus précise. Ce qui débute aujourd'hui avec ce démarrage du relevé de DESI, c'est l'observation de 35 millions de galaxies pour dresser la carte 3D de l'Univers. Les relevés antérieurs n'avaient mesuré que quelques millions, 4 millions d'objets au plus. C'est vraiment un pas de géant dans notre cartographie de l'Univers qui débute avec DESI. Nous étudierons 4 catégories d'objets. Pour les galaxies les plus proches, nous utiliserons des galaxies très grosses et âgées qui sont des galaxies très visibles. En nous éloignant, quand on ira jusqu'à un retour en arrière de 3-4 milliards d'années, nous utiliserons des galaxies rouges, plus lumineuses que les galaxies proches. Plus loin encore, c'est ce qu'on mesurera avec DESI, les galaxies bleues très jeunes. On espère en mesurer 17 millions. Pour les plus grandes distances, pour l'Univers le plus primordial, le plus jeune, nous utiliserons des quasars qui sont des astres très lumineux. Ils contiennent un trou noir massif qui, accrétant la matière qui l'entoure émet de la lumière extrêmement visible à de grandes distances. Ainsi, avec 2 à 3 millions de quasars, nous pourrons cartographier l'Univers jusqu'à 12 milliards d'années. Pour réétudier la distribution des galaxies. Dans l'Univers, les galaxies ne sont pas distribuées au hasard. Il y a des structures. Il y a des zones avec plus de galaxies, des zones avec presque pas de galaxies. Cette carte 3D comporte une information cosmologique capitale. Elle nous permettra d'améliorer nos connaissances sur l'énergie noire et sur la vitesse d'expansion de l'Univers. Cette carte est une histoire de l'Univers à différentes époques. On pourra mesurer la vitesse d'expansion de l'Univers à différentes époques et étudier l'évolution de la vitesse d'expansion. On sait aujourd'hui notamment que l'expansion de l'Univers s'accélère sous l'effet de l'énergie noire. On pourra caractériser sa vitesse d'accélération, et les propriétés de l'énergie noire. DESI étudiera les lois de la gravité aux échelles cosmologiques, les plus grandes échelles accessibles et ainsi tester la validité de la relativité générale qui est l'outil fondamental utilisé pour étudier l'Univers et vérifier à quel point la loi de la gravité, la relativité générale est valide aux plus grandes échelles.

Réalisation : Barbara Vignaux , Delphine Bonnart

Production : Universcience

Année de production : 2021

Durée : 4min58

Accessibilité : sous-titres français