La dynamique de l'énergie sombre vue sous un autre jour

En cosmologie physique, l'énergie sombre est une forme hypothétique d'énergie qui filtre l'espace et tend à accélérer l'expansion de l'univers. La constante cosmologique est la forme la plus simple possible d'énergie sombre, conduisant au modèle standard actuel de la cosmologie.

Le projet DEMO («The dark sector in cosmology and impact on present and future generation experiments»), financé par l'UE, a cherché à démêler l'énergie sombre de la constante cosmologique en identifiant des interactions dynamiques avec d'autres formes de matière. L'univers observable contient seulement une petite fraction de matière ordinaire, le reste étant de l'énergie sombre et de la matière sombre.

Les scientifiques ont exploré la possibilité que l'énergie sombre soit dynamique et que la force de gravitation entre les particules de matière sombre soit différente par rapport à la théorie générale de la relativité. Cela était le cas des modèles à énergie sombre couplés dans lesquels les particules de matière sombre sentent la présence d'une cinquième force plus grande que la gravité.

Sur cette base, DEMO a implémenté un code numérique qui a permis un couplage test entre l'énergie sombre et la matière sombre. De petites différences dans les calculs du paramètre d'expansion Hubble et les petites fluctuations dans la densité de matière baryonique ont conduit les scientifiques à conclure qu'un couplage non zéro est compatible avec les données. Ces données cosmologiques ont été produites par la Collaboration Planck en 2013.

Les scientifiques ont montré pour la première fois que la quantité d'énergie sombre aux premiers stades dépend de l'époque à laquelle l'énergie sombre est devenue importante. Alors qu'il existe des contraintes importantes au niveau de la présence d'énergie sombre en raison du découplage photon et neutrino, de grandes quantités d'énergie sombre sont autorisées plus tard.

Le travail de DEMO a donné lieu à la formulation d'un scenario dans lequel l'énergie sombre et la matière sombre sont deux aspects du même liquide.

Les travaux du projet relatifs à l'énergie sombre, à la matière sombre et à leur comparaison avec les données ont été publiés dans 12 articles dans des magazines internationaux. L'on compte parmi ces articles également des travaux sur les modèles théoriques et leur comparaison avec les données.