Les trois premières années de données d’enquête utilisent les observations de 226 millions de galaxies sur 1/8 du ciel –

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  • Dans 29 nouveaux articles scientifiques, le Dark Energy Survey examine les plus grandes cartes jamais réalisées de la distribution et des formes des galaxies, s’étendant sur plus de 7 milliards d’années-lumière à travers l’Univers. L’analyse extraordinairement précise, qui comprend les données des trois premières années de l’enquête, contribue au test le plus puissant du meilleur modèle actuel de l’Univers, le modèle cosmologique standard. Cependant, des indices subsistent des données antérieures du DES et d’autres expériences qui comptent dans l’Univers aujourd’hui sont quelques pour cent moins grumeleuses que prévu.

    Les nouveaux résultats du Dark Energy Survey (DES) utilisent le plus grand échantillon de galaxies jamais observé sur près d’un huitième du ciel pour produire les mesures les plus précises à ce jour de la composition et de la croissance de l’Univers.

    DES images le ciel nocturne à l’aide de la caméra Dark Energy de 570 mégapixels sur le télescope de 4 mètres Víctor M. Blanco de la National Science Foundation à l’Observatoire interaméricain Cerro Tololo (CTIO) au Chili, un programme du NOIRLab de la NSF. L’un des appareils photo numériques les plus puissants au monde, la caméra Dark Energy a été conçue spécifiquement pour DES. Il a été financé par le ministère de l’Énergie (DOE) et a été construit et testé au Fermilab du DOE.

    Sur une période de six ans, de 2013 à 2019, DES a utilisé 30% du temps sur le télescope Blanco et a levé 5000 degrés carrés – près d’un huitième du ciel entier – en 758 nuits d’observation, cataloguant des centaines de millions. d’objets. Les résultats annoncés aujourd’hui s’appuient sur les données des trois premières années – 226 millions de galaxies observées pendant 345 nuits – pour créer les cartes les plus grandes et les plus précises à ce jour de la distribution des galaxies dans l’Univers à des époques relativement récentes. Les données DES ont été traitées au National Center for Supercomputing Applications de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign.

    «NOIRLab est un fier hôte et membre de la collaboration DES», a déclaré Steve Heathcote, directeur associé du CTIO. “Pendant et après l’enquête, la caméra à énergie noire a été un choix populaire pour les astronomes communautaires et chiliens.”

    À l’heure actuelle, la caméra Dark Energy est utilisée pour des programmes couvrant une vaste gamme de sciences, y compris la cosmologie. L’archive scientifique de la caméra à énergie noire, y compris la version 2 des données DES sur laquelle ces résultats sont basés, est organisée par le Community Science and Data Center (CSDC), un programme du NOIRLab de la NSF. CSDC fournit des systèmes logiciels, des services aux utilisateurs et des initiatives de développement pour connecter et soutenir les missions scientifiques des télescopes de NOIRLab, y compris le télescope Blanco au CTIO.

    Depuis que DES a étudié les galaxies voisines ainsi que ces milliards d’années-lumière, ses cartes fournissent à la fois un instantané de la structure actuelle à grande échelle de l’Univers et une vue de l’évolution de cette structure au cours des 7 derniers milliards d’années.

    La matière ordinaire ne représente qu’environ 5% de l’Univers. L’énergie noire, qui, selon l’hypothèse des cosmologistes, entraîne l’accélération de l’expansion de l’Univers en contrecarrant la force de gravité, représente environ 70 %. Les derniers 25% sont de la matière noire, dont l’influence gravitationnelle lie les galaxies entre elles. La matière noire et l’énergie noire restent invisibles. DES cherche à éclairer leur nature en étudiant comment la compétition entre eux façonne la structure à grande échelle de l’Univers au cours du temps cosmique.

    Pour quantifier la distribution de la matière noire et l’effet de l’énergie noire, le DES s’est principalement appuyé sur deux phénomènes. Premièrement, à grande échelle, les galaxies ne sont pas distribuées au hasard dans l’espace, mais forment plutôt une structure en forme de web qui est due à la gravité de la matière noire. DES a mesuré comment ce réseau cosmique a évolué au cours de l’histoire de l’Univers. Le regroupement de galaxies qui forme la toile cosmique a à son tour révélé des régions avec une densité plus élevée de matière noire.

    Deuxièmement, DES a détecté la signature de la matière noire à travers une lentille gravitationnelle faible. Alors que la lumière d’une galaxie lointaine se déplace dans l’espace, la gravité de la matière ordinaire et sombre au premier plan peut plier son chemin, comme à travers une lentille, entraînant une image déformée de la galaxie vue de la Terre. En étudiant comment les formes apparentes des galaxies éloignées sont alignées les unes avec les autres et avec les positions des galaxies proches le long de la ligne de visée, les scientifiques du DES ont pu déduire l’agglutination de la matière noire dans l’Univers.

    Pour tester le modèle actuel de l’univers des cosmologistes, les scientifiques du DES ont comparé leurs résultats avec des mesures de l’observatoire en orbite de Planck de l’Agence spatiale européenne. Planck a utilisé la lumière connue sous le nom de fond cosmique de micro-ondes pour revenir au début de l’Univers, 400 000 ans seulement après le Big Bang. Les données de Planck donnent une vision précise de l’Univers il y a 13 milliards d’années, et le modèle cosmologique standard prédit comment la matière noire devrait évoluer vers le présent.

    Combiné avec les résultats antérieurs, le DES fournit le test le plus puissant du meilleur modèle actuel de l’Univers à ce jour, et les résultats sont cohérents avec les prédictions du modèle standard de cosmologie. Cependant, des indices subsistent du DES et de plusieurs études de galaxies précédentes selon lesquelles l’Univers est aujourd’hui quelques pour cent moins grumeleux que prévu.

    Dix régions du ciel ont été choisies comme «champs profonds» que la caméra à énergie noire a reproduit à plusieurs reprises tout au long de l’enquête. L’empilement de ces images a permis aux scientifiques d’apercevoir des galaxies plus lointaines. L’équipe a ensuite utilisé les informations de décalage vers le rouge des champs profonds pour calibrer le reste de la région d’enquête. Ceci et d’autres progrès dans les mesures et la modélisation, couplés à une multiplication par trois des données par rapport à la première année, ont permis à l’équipe de cerner la densité et l’agglutination de l’Univers avec une précision sans précédent.

    DES a conclu ses observations du ciel nocturne en 2019. Fort de l’expérience acquise lors de l’analyse de la première moitié des données, l’équipe est maintenant prête à traiter l’ensemble de données complet. L’analyse finale du DES devrait brosser un tableau encore plus précis de la matière noire et de l’énergie noire dans l’Univers.

    La collaboration DES se compose de plus de 400 scientifiques de 25 institutions dans sept pays.

    “La collaboration est remarquablement jeune. Elle est fortement orientée vers les post-doctorants et les étudiants diplômés qui font une grande partie de ce travail”, a déclaré le directeur et porte-parole du DES Rich Kron, qui est un scientifique du Laboratoire Fermi et de l’Université de Chicago. “C’est vraiment gratifiant. Une nouvelle génération de cosmologistes est en train d’être formée à l’aide du Dark Energy Survey.”

    Les méthodes développées par l’équipe ont ouvert la voie à de futurs levés du ciel tels que le Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time. «DES montre que l’ère des grandes données d’enquête a bel et bien commencé», note Chris Davis, directeur du programme NSF pour NOIRLab. “DES sur le télescope Blanco de la NSF a préparé le terrain pour les découvertes remarquables à venir avec l’observatoire Rubin au cours de la prochaine décennie.”

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