La collaboration UNIONS (The Ultraviolet Near Infrared Optical Northern Survey), une équipe internationale d’astronomes, a publié de nouveaux résultats sur la cosmologie avec la méthode de lentillage gravitationnel faible . Publiés ce mois-ci dans une série d’articles, ces travaux sondent la distribution de la matière dans la toile cosmique à l’aide des formes de 61 millions de galaxies subissant de subtiles déformations dues à l’effet de lentillage gravitationnel. Cette recherche est conforme au modèle standard de la cosmologie.
Carte de la matière noire UNIONS projetée sur les deux hémisphères du ciel, avec la Voie lactée en arrière-plan telle qu’observée par la mission Gaia de l’ESA. Les zones en bleu foncé indiquent des régions plus denses que la moyenne, les zones blanches correspondent aux régions les moins denses. Les lacunes dans le relevé correspondent à des zones dont les observations n’ont pas encore été traitées. A l’avenir, ces régions manquantes de la carte de matière noire seront comblées.
Crédit : Calum Murray, Cail Daley, Andreas Tersenov – Arrière-plan : ESA/Gai, 02-07-2026
Voir l’invisible
La matière ordinaire que nous observons — les étoiles, le gaz, les planètes — ne représente que 5 % de la composition de l’Univers. Le reste est sombre :
- de la matière noire invisible dont la gravité façonne la toile cosmique et influence la formation des galaxies,
- et l’énergie noire responsable de l’expansion accélérée de l’univers.
Chacune de ces deux composantes représente de profonds mystères irrésolus de la physique. Bien que la matière noire n’émette pas de lumière, elle est capable d’en perturber la trajectoire. Tandis que la lumière des galaxies lointaines traverse le cosmos, la gravité de la matière rencontrée, y compris la matière noire, déforme légèrement sa trajectoire. Les galaxies apparaissent par conséquent légèrement étirées. Cet effet, appelé lentillage gravitationnel faible, est imperceptible quand l’on considère les galaxies individuellement. Cependant, la mesure statistique de cet effet à l’aide de dizaines de millions de galaxies révèle la distribution de la matière dans notre univers. Cette technique s’appelle le cisaillement cosmique.
“Le cisaillement cosmique est une technique scientifiquement riche à étudier, à l’intersection de nombreux champs de recherche, et la collaboration UNIONS est un excellent environnement pour tester et développer de nouvelles idées pour mieux comprendre cet effet.” – Sacha Guerrini, Doctorant au CEA Paris-Saclay
de gauche à droite : le Télescope Canada-France-Hawaï (CFHT), Pan-STARRS de l’Université d’Hawaï, et le télescope japonais Subaru.
Les données sont collectées à l’aide du télescope Canada-France-Hawaii (CFHT) au sommet de la montagne Mauna Kea à Hawai’i. Équipé de la caméra MegaCam à grand champ de vue, le CFHT observe le ciel dans la lumière visible rouge avec une acuité exceptionnelle. Cela est suffisamment net pour discerner une pièce d’un euro à sept kilomètres de distance ou encore la forme de millions de petites galaxies situées à des années-lumière. Le catalogue résultant de ces observations, obtenues avec MegaCam sur près de dix ans, à partir de 3 500 degrés carrés du ciel, contient les mesures précises des formes de plus de 61 millions de galaxies.
“ C’est un plaisir de voir ces résultats, fruit de plusieurs années de travail, prendre forme. En particulier grâce à la contribution des jeunes chercheurs de notre groupe.” – Martin Kilbinger, chercheur au CEA Paris-Saclay et responsable du groupe UNIONS cosmologie au CEA.Renforcer le modèle standard – et envisager le long terme
Les résultats d’UNIONS sont en accord avec le modèle standard de la cosmologie décrivant un univers composé principalement de matière et énergie noire. Il s’agit d’une confirmation indépendante importante dans le ciel de l’hémisphère nord où aucun relevé de cette échelle et de cette qualité n’avait encore été réalisé.
« Les travaux précédents menés par d’autres groupes portaient sur le ciel de l’hémisphère sud. Ce qui rend ces données si précieuses, c’est que nous les avons utilisées pour réaliser la plus grande carte de matière noire de l’hémisphère nord », explique le Dr Mike Hudson, responsable de l’équipe de lentillage gravitationnel faible d’UNIONS et professeur d’astrophysique et de cosmologie à l’Université de Waterloo. « Ces résultats approfondissent notre compréhension de la matière noire et de la formation des structures dans l’Univers. »Le cisaillement cosmique est l’un des outils les plus puissants dont disposent les cosmologistes pour étudier l’énergie noire, en particulier lorsqu’il est associé à des méthodes complémentaires telles que les supernovae de type Ia et les oscillations acoustiques des baryons. Le lentillage gravitationnel faible et les relevés tels que DESI mesurent des choses différentes — la croissance des structures cosmiques d’un côté, l’histoire de l’expansion de l’autre — de sorte que le résultat d’UNIONS ne contredit pas les récents indices de DESI suggérant une possible évolution de l’énergie noire ; au contraire, ces indices n’apparaissent que lorsque ces sondes sont combinées. UNIONS n’opère donc pas en vase clos, mais apporte une pièce essentielle et indépendante à ce tableau d’ensemble.
Ce n’est qu’un début pour l’exploitation cosmologique des données d’UNIONS
La collaboration travaille actuellement sur l’exploitation des observations des galaxies en tenant compte de leurs couleurs. En combinant les données de CFHT-MegaCam, Subaru et Pan-STARRS, les chercheurs pourront déterminer la distance de chaque galaxie et donc cartographier plus précisément l’Univers. En retour, cela va améliorer significativement ce qu’ils sont capables d’apprendre sur la nature de la matière et de l’énergie noire grâce à UNIONS.
UNIONS joue également un rôle important pour la mission spatiale Euclid de l’Agence spatiale européenne. Depuis l’espace, Euclid mesure avec une très grande précision les formes de milliards de galaxies, mais ces observations doivent être complétées par des images obtenues depuis le sol dans plusieurs couleurs. Dans l’hémisphère nord, UNIONS fournit des données optiques essentielles à cet objectif. Ces données aident à estimer plus précisément les distances des galaxies observées par Euclid et à améliorer la calibration des mesures de lentillage gravitationnel, transformant les images exceptionnellement nettes d’Euclid en une cartographie tridimensionnelle de l’Univers sombre.
Contacts (DAp) : Calum MURRAY , Sacha Guerrini, Martin Kilbinger, Jean-Charles Cuillandre
References:
F. Hervas-Peters et al., « UNIONS-3500 Weak Lensing: I. A Galaxy Shape Catalogue in the Northern Sky, » arxiv:2605.13549
C. Daley et al., « UNIONS-3500 Weak Lensing: II. B-mode validation for cosmic shear, » arXiv:2604.03227
L.W.K. Goh et al., « UNIONS-3500 Weak Lensing: III. 2D Cosmological Constraints in Configuration Space, » arxiv:2605.13547
S. Guerrini et al., « UNIONS-3500 Weak Lensing: IV. 2D Cosmological Constraints in Harmonic Space, » arxiv:2605.13543