D1 Univers observable : cartographies spectroscopiques tridimensionnelles

Topique

L'élément central de ce modèle est la carte tridimensionnelle de l'univers, construite à partir des spectres de millions de galaxies obtenus simultanément par deux grands relevés spectroscopiques.

L'un de ces relevés utilise une caméra grand format et un spectrographe doté de centaines de fibres optiques, montés sur un télescope de 2,5 mètres de diamètre. Le plus récent, quant à lui, emploie 5 000 positionneurs de fibres robotisés qui pointent simultanément vers 5 000 objets à l'aide d'un télescope de 4 mètres de diamètre, capturant ainsi des spectres dans dix bandes spectrales différentes.

Chaque fibre optique injecte la lumière d'un objet dans un spectrographe qui la disperse et mesure la longueur d'onde exacte de ses raies d'émission et d'absorption. C'est à partir de cette mesure que l'on obtient le décalage vers le rouge de chaque galaxie.

L'aspect le plus remarquable du dernier relevé est son positionneur robotisé : des milliers d'actionneurs indépendants positionnent chaque fibre en quelques secondes seulement, avec une précision de quelques microns, permettant ainsi de photographier un champ entier du ciel et de répéter le processus sans interruption. En 2025, cette même étude a permis d'obtenir la mesure la plus précise à ce jour des oscillations acoustiques baryoniques sur une large gamme de décalages vers le rouge, révélant un indice encore naissant que l'énergie sombre pourrait ne pas être parfaitement constante.

Cette même échelle d'oscillations acoustiques sert également d'étalon cosmique : la mesure de sa taille angulaire en fonction du décalage vers le rouge détermine le taux d'expansion de l'univers sans nécessiter aucune hypothèse sur la physique de l'énergie sombre. Ainsi, de la carte tridimensionnelle de l'univers qui ouvre ce document à cette règle standard cosmique qui le conclut, en passant par les positionneurs de fibres robotisés et le décalage vers le rouge de chaque galaxie, l'univers observable représente des millions de spectres individuels, acquis un à un, qui permettent de reconstituer la carte complète et le taux d'expansion même de l'univers.

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