Mesure Originale de l'Energie par une approche geométrique – OMEGA

La principale difficulté dans l’application du test AP est de s’affranchir de l’effet des vitesses propres des galaxies. En effet, les vitesses propres des galaxies produisent également une déformation dans l’espace des redshifts, effet qui devient alors compétitif avec la déformation due à l’expansion de l’Univers (effet AP) et qui perturbe la mesure cosmologique.

Une première étape du projet consistait à consolider le test AP appliqué sur les paires de galaxies, en validant les hypothèses théoriques à l’aide de simulations N-corps dans l’espace réel, d’étendre les sélections des paires dans l’espace observable puis d’appliquer le test aux données SDSS/BOSS auxquelles nous avons un accès privilégié. Cette étude a été menée sur un catalogue de galaxies simulées situé construit à partir de la simulation Millennium WMAP7 avec le modèle de formation des galaxies développé durant le projet par V. Gonzalez-Perez (Gonzalez-Perez et al. 2014). Les résultats, qui ont donné lieu à une communication (Gonzalez-Perez et al. 2013), ont montré que les critères de sélection nécessaires pour s’affranchir des vitesses propres étaient modèle dépendant, ce qui rendait difficile leur utilisation. Nous avons donc réorienté le test AP sur les vides cosmiques qui sont beaucoup plus prometteurs. Le travail de A. Pisani durant le projet a d’ores et déjà démontré qu’il était possible de s’affranchir de l’effet des vitesses propres sur la forme des vides (Pisani, Wandelt, et Sutter 2015).

Nous sommes actuellement en train de finaliser l’analyse de l’application du test AP sur les vides cosmiques, à partir des données SDSS/BOSS. Ce travail a nécessité la création du catalogue de vides cosmiques à partir de ce relevé de galaxies, ainsi que le contrôle de certaines systématiques. La publication finale de l’application du test AP sur les vides cosmiques est en cours (Pisani et al. 2016, en préparation), et les résultats préliminaires confirment d’ores et déjà le caractère non seulement novateur mais aussi puissant du test AP sur les vides comme nouvelle sonde cosmologique.

Préciser les perspectives ouvertes par le projet en termes d’applications ou/et les usages à développer, de nouvelles recherches à mener, d’impact sociétal ou environnemental, etc.

La production scientifique associée au projet OMEGA est composée d’une part des travaux issus directement de l’étude de l’application du test AP sur des systèmes symétriques comme les paires de galaxies ou les vides cosmiques (3 papiers + 1 en préparation), mais d’autre part inclut également des travaux effectués dans le cadre de collaborations plus larges au sein de la communauté SDSS/BOSS (une dizaine de papiers).

Au début du siècle dernier, Albert Einstein nous donna un nouveau cadre théorique pour traiter les questions de l’origine, de l’évolution et du destin de l’Univers. La technologie permet aujourd’hui de confirmer ces concepts de la relativité générale grâce à des mesures de haute précision. La mesure de l’histoire cosmique de l’expansion de l’Univers n’est pas une tache facile, mais récemment, une variété d’étoiles et de supernovae nous ont donné un aperçu de cette histoire cosmique et ont permis de mettre en évidence un phénomène inattendu : l’accélération de l’expansion de l’Univers. Un des problèmes majeurs delà cosmologie moderne est de déterminer si ce phénomène résulte d’un nouveau fluide cosmique (énergie noire) ou d’une modification de la théorie de la gravitation à grande échelle. Les mesures de l’histoire de l’expansion de l’Univers basés uniquement sur le diagramme de Hubble obtenu grâce aux supernovae de type Ia ne permettent pas de distinguer sans ambigüité les différents scénarios théoriques. Nous sommes alors confrontés au besoin d’améliorer la quantité et la qualité des mesures actuelles, en développant et appliquant de nouvelles sondes cosmologiques indépendantes.
Récemment, deux d’entre nous ont développé une nouvelle stratégie purement géométrique, permettant d’extraire l’information sur le secteur noir de l’Univers à partir de l’étude de propriétés symétriques des paires de galaxies distantes. La méthode, originale théoriquement et pleine de promesses, a déjà été appliquée afin de poser des contraintes compétitives sur les paramètres cosmologiques fondamentaux. Avec ce projet nous demandons le financement pour recruter un post-doc afin de nous donner à :
- d’étudier plus en profondeur le formalisme du test proposé, soit analytiquement soit par des simulations numériques à N-corps. Le but est d’affiner les bases physiques et de relaxer quelques approximations qui avaient été posées dans le schéma original de test.
- D’appliquer la méthode sur d’autres données spectroscopiques comme les données SDDS/BOSS auxquelles certains d’entre nous ont un accès privilégié. D’une part, cela permettra d’améliorer les contraintes sur les paramètres cosmologiques fondamentaux qui ont déjà été obtenus en utilisant les données locales de SDSS et de DEEP2., et d’autre part de valider et de consolider la méthode sur une plus grande statistique.
Pour assurer un retour scientifique et une visibilité important à ce nouveau et ambitieux programme, nous avons constitué une équipe inter-laboratoire jeune et dynamique qui regroupe une expertise inter-disciplinaire en théorie, expérimentation et astrophysique. Nous avons aussi besoin de renforcer notre compétence sur les aspects simulation N-corps pour consolider la méthode. De cette façon nous continuerons à garder le leadership sur cette analyse et nous aurons la possibilité de rester des acteurs majeurs dans la compréhension et l’interprétation du problème qui a été appelle le Problème du Millénaire.