Énergie sombre : l'IA du CEA cartographie 100 millions de galaxies

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Les faits

Notre Univers observable cache une énigme vertigineuse que la science moderne tente d'élucider depuis plusieurs décennies. La matière ordinaire, celle qui constitue les étoiles, les planètes, le gaz interstellaire et notre corps humain, ne représente en réalité qu'environ 5 % de la composition totale du cosmos. L'immense majorité restante, soit 95 %, se divise entre deux composantes invisibles : la matière noire*, qui agit comme un ciment gravitationnel pour attirer et regrouper les galaxies, et l'énergie sombre*, une force mystérieuse qui accélère l'expansion de l'espace à grande échelle. Comprendre ces forces invisibles constitue le défi majeur de l'astrophysique contemporaine.

Pour mesurer cette architecture cosmique invisible, les astronomes utilisent la technique dite de la lentille gravitationnelle faible*. Lorsqu'un faisceau de lumière traverse l'Univers sur des milliards d'années, sa trajectoire est très légèrement déviée par la masse de la matière noire rencontrée en chemin. Cela déforme subtilement la forme apparente des galaxies d'arrière-plan, un peu comme regarder un paysage à travers une vitre imparfaite ou un fond de verre d'eau. En mesurant minutieusement ces déformations minuscules, les chercheurs peuvent cartographier la présence et l'épaisseur des masses invisibles disséminées dans le cosmos.

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Le 9 octobre 2026, l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers du CEA, le CEA-Irfu, en collaboration avec l'Imperial College London et l'University College London, a annoncé une avancée méthodologique majeure. L'équipe a développé un outil d'analyse hybride inédit, mariant les calculs statistiques classiques à des algorithmes d'intelligence artificielle avancés. Cette méthode a été appliquée aux données de la troisième année du Dark Energy Survey, un vaste relevé astronomique international capturé depuis le sol chilien, afin d'extraire des informations jusqu'alors inaccessibles aux outils de calcul standard.

Ce traitement algorithmique sans précédent a passé au crible un catalogue de 100 millions de galaxies réparties sur une zone gigantesque du ciel, équivalente à 5 000 fois la surface de la pleine Lune. Les approches statistiques conventionnelles se limitaient principalement aux corrélations simples entre deux points du ciel, laissant de côté les structures complexes en filaments ou en amas denses. En entraînant des réseaux de neurones profonds sur des simulations numériques de l'Univers, les chercheurs ont réussi à capter ces motifs non linéaires et à affiner drastiquement la précision des mesures de densité.

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Les résultats obtenus livrent les contraintes cosmologiques les plus précises jamais calculées à partir uniquement des lentilles gravitationnelles faibles. Fait remarquable, ces mesures s'avèrent pleinement cohérentes avec les données de référence du satellite spatial Planck sur le fond diffus cosmologique*, qui cartographie la première lumière émise par l'Univers il y a 13,8 milliards d'années. Cet accord historique contribue à réduire une tension persistante qui divisait la communauté scientifique entre les observations de l'Univers jeune et celles de l'Univers récent.

Cette percée technologique arrive à un moment stratégique pour l'Europe spatiale, alors que le télescope spatial Euclid de l'ESA, lancé en 2023 avec une forte implication du CEA, prépare ses premiers résultats majeurs attendus vers 2027. Les futurs observatoires vont multiplier le volume de données astronomiques par cent dans les prochaines années. La méthode du CEA prouve que l'intelligence artificielle est devenue indispensable pour traiter cette avalanche d'informations, mais sa robustesse absolue face aux biais instrumentaux devra désormais être confirmée par l'ensemble des astrophysiciens mondiaux.