Le 15 avril 2026, au sommet de Kitt Peak en Arizona, les 5 000 capteurs à fibre optique du Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) se sont orientés une dernière fois vers la Petite Ourse. Rideau sur cinq ans d’observations ininterrompues. Mais ce n’est pas une retraite : c’est le début d’une crise ouverte en cosmologie.

Voici ce que cette machine a accompli : les chercheurs prévoyaient de collecter des données sur 34 millions de galaxies et de quasars durant cinq ans, mais l’instrument a été si performant qu’il a permis d’observer plus de 47 millions de galaxies et de quasars, ainsi que plus de 20 millions d’étoiles proches utilisées pour étudier la Voie lactée. Un dépassement de programme qui, en physique fondamentale, ne se produit quasiment jamais. Ce volume de données représente six fois plus de données cosmologiques que toutes les précédentes campagnes astronomiques réunies. Pour donner l’échelle : c’est comme si, en cinq ans, on avait refait six fois l’intégralité de ce que l’humanité avait observé depuis les débuts de l’astronomie moderne.

Sommaire

1. La constante qui, peut-être, ne l’est plus
2. Dix pour cent. Un écart qui change tout.
3. Le Big Crunch : un scénario sorti du rayon des curiosités

La constante qui, peut-être, ne l’est plus

Pendant des décennies, les meilleures preuves disponibles indiquaient que l’énergie noire se comportait comme une constante immuable, la fameuse constante cosmologique Lambda, introduite par Einstein en 1917. Cette constante, c’est l’hypothèse confortable sur laquelle repose tout notre modèle standard de l’Univers depuis plus d’un siècle. Depuis 1998 précisément, année où la découverte de l’expansion accélérée de l’Univers a valu le prix Nobel à ses auteurs, les physiciens enseignent un destin cosmique simple : l’Univers continuera de s’étendre indéfiniment jusqu’à un froid absolu et une dissipation totale de son énergie. Le « Big Freeze ». Une mort lente, froide, inévitable.

En comparant la manière dont les galaxies étaient regroupées dans le passé avec leur répartition aujourd’hui, les scientifiques ont retracé l’influence de l’énergie noire sur 11 milliards d’années d’histoire cosmique. Des résultats surprenants, obtenus à partir des trois premières années de données de DESI, laissent penser que l’énergie noire, autrefois considérée comme une « constante cosmologique », pourrait en fait évoluer au fil du temps. Ce n’est pas une aberration statistique isolée. Le modèle cosmologique actuel, basé sur la constante cosmologique, peine à expliquer l’ensemble des observations. Un modèle dans lequel l’influence de l’énergie noire évolue au fil du temps semble bien correspondre aux données.

La technique utilisée pour arriver à cette conclusion mérite qu’on s’y arrête. DESI utilise les oscillations acoustiques baryoniques, des structures fossiles gravées dans la distribution des galaxies depuis les premières secondes de l’Univers, qui servent de règle étalon pour mesurer l’expansion cosmique à différentes époques. C’est l’équivalent cosmologique d’utiliser les anneaux de croissance d’un arbre pour reconstituer les variations climatiques des siècles passés, mais à l’échelle de milliards d’années-lumière.

Dix pour cent. Un écart qui change tout.

Plusieurs équipes voient désormais des indices que l’énergie noire était plus forte il y a quelques milliards d’années et semble être environ dix pour cent plus faible aujourd’hui, ce qui signifie que l’Univers continue de s’étendre mais paraît lever le pied de l’accélérateur au lieu d’appuyer à fond indéfiniment. Dix pour cent paraît modeste. Ce n’est pas le cas. L’énergie noire représente environ 70 % de la densité énergétique de l’Univers et agit comme la force qui gouverne l’expansion accélérée du cosmos. Une variation de 10 % sur une grandeur qui représente les sept dixièmes de tout ce qui existe, c’est une perturbation d’une ampleur considérable.

La prudence scientifique s’impose, et les chercheurs la pratiquent. La préférence pour une énergie noire évolutive n’a pas encore atteint le seuil des « 5 sigma », le standard en physique qui représente le seuil requis pour une découverte. Cependant, différentes combinaisons des données DESI avec le fond diffus cosmologique, la lentille gravitationnelle faible et les supernovæ donnent des résultats allant de 2,8 à 4,2 sigma. Un signal entre 2,8 et 4,2 sigma, c’est loin d’être négligeable : cela signifie que la probabilité que cet écart soit dû au hasard tombe en dessous de 0,005 %. Selon des experts, confirmer une énergie noire évolutive serait aussi révolutionnaire que la découverte de l’expansion accélérée elle-même.

Les données suggèrent que l’accélération de l’expansion serait aujourd’hui plus faible que dans un modèle où l’énergie noire est constante, ce qui pourrait indiquer que l’énergie noire évolue dans le temps, explique Pauline Zarrouk, cosmologiste au CNRS et membre de la collaboration DESI.

Le Big Crunch : un scénario sorti du rayon des curiosités

C’est précisément ce poids statistique inédit qui redonne du crédit à un scénario longtemps relégué au rayon des curiosités cosmologiques : le Big Crunch, ou Grand Effondrement. Le principe est simple dans son horreur : si l’énergie noire continue de s’affaiblir au point de devenir négative, la gravité reprend la main. L’expansion s’arrête. L’Univers se rétracte. Tout ce qui existe se comprime vers un point de densité infinie. Non pas la mort froide et silencieuse du Big Freeze, mais un effondrement cataclysmique.

C’est une alternative radicale au Big Freeze, où les galaxies s’éloigneraient indéfiniment, ou au Big Rip, où l’énergie noire déchirerait même les atomes. Trois fins possibles pour l’Univers, et celle que la physique a enseignée pendant 28 ans comme la plus probable est aujourd’hui celle dont le socle se fissure. Si l’énergie noire n’est pas constante, le destin de l’Univers n’est plus écrit d’avance.

La collaboration DESI, forte de plus de 900 chercheurs répartis dans plus de 70 institutions à travers le monde, ne s’arrête pas là. Les résultats intermédiaires montrent que l’accélération de l’expansion de l’Univers pourrait ne pas être gouvernée par une constante cosmologique mais par une « énergie noire » dépendant du temps. Ces résultats ont eu un retentissement très important sur la communauté scientifique et DESI continue ses observations jusqu’en fin 2028 afin de confirmer cette potentielle découverte majeure. Les articles scientifiques issus de ces travaux sont les plus cités en 2025, ce qui dit long sur le séisme intellectuel en cours.

La collaboration a déjà commencé à traiter l’ensemble complet des données, avec les prochains résultats sur l’énergie noire issus de la cartographie complète des cinq ans de DESI attendus pour 2027. Et après 2028 ? Le programme DESI-2 débuterait en 2029 pour une durée de 6 ans, avec une densité d’observation dix fois supérieure sur les 8 derniers milliards d’années d’évolution de l’Univers. La physique fondamentale entre dans une période où ses certitudes les plus ancrées deviennent des hypothèses de travail, et où les instruments observent enfin assez loin pour le vérifier.

Sources : in2p3.cnrs.fr | sciencesetcivilisations.fr