Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers

L’essentiel du contenu de l’Univers, soit environ 70%, est dominé par une composante énergétique qui n’est ni matière ni rayonnement : l’énergie noire. Cette composante mystérieuse observée pour la première fois en 1998 avec des supernovae a révolutionné notre vision de l’évolution de l’Univers et constitue l’une des découvertes majeures de la fin du XX^e siècle. 

Une échelle caractéristique d'environ 500 millions d’années lumière, jouant le rôle d’un « mètre-étalon », est présente dans la distribution de matière à l'échelle cosmique. Cette échelle résulte des oscillations baryoniques acoustiques (BAO) qui se sont propagées dans l'univers primordial et se sont figées au moment de la recombinaison, lorsque l'univers avait quelques centaines de milliers d'années. L’étude de la répartition des galaxies pour différents âges de l’Univers permet de mesurer ce « mètre-étalon ». On sonde ainsi l’énergie noire qui constitue aujourd'hui la composante principale régissant l'évolution à grande échelle de l'Univers. Cette méthode a déjà donné des résultats prometteurs pour de grands relevés optiques de galaxies (SDSS).

L'Irfu participe à la seconde génération de relevés optiques, avec le grand relevé spectroscopique  BOSS, dans le cadre de la collaboration internationale SDSS-III. L’un des programmes de BOSS vise en particulier à analyser le spectre Lyman-alpha de quasars, qui permettent étudier la distribution de galaxies dans l'univers grâce à l'absorption de l'hydrogène le long de leur ligne de visée. Ce programme a observé ces premiers quasars en septembre 2009 et il devrait continuer jusqu'en 2014 pour réaliser au final le spectre de plus de 100 000 quasars.

L'Irfu étudie aussi une autre méthode (projet CRT) qui consiste à détecter les galaxies en radio, par la raie à 21cm (~1.4GHz) émise par l’hydrogène neutre . Le décalage de cette raie dû à l’expansion de l’Univers donne accès à la troisième coordonnée. Les développements récents en électronique dans la gamme de fréquence autour du GHz, utilisée par la téléphonie mobile, rendent ce projet technologiquement réalisable. Le CRT, « Cylindrical Radio Telescope » est un radio interféromètre composé de  8 réflecteurs cylindriques orientés nord-sud de 100m de long et de 12.5m de large, il est optimisé pour l’étude de l’énergie noire. Le traitement numérique en continu  des signaux représentant plusieurs Tera octets par seconde permettra de sonder un volume de plus de cinq milliards d’années lumière de rayon. Ce programme est pour l'instant dans une phase de R&D pour valider le concept qui devrait terminer à la fin 2010.

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Christophe YECHE