LE SOUTH POLE TELESCOPE LIVRE LES RÉSULTATS COSMOLOGIQUES DE SON CHAMP PROFOND : UN TEST SANS PRÉCÉDENT POUR LE MODÈLE STANDARD
Le South Pole Telescope
Crédit : Jason Gallicchio
La collaboration SPT vient de publier une nouvelle étude basée sur les deux premières années d’observations du récepteur SPT-3G, dont l’analyse a été pilotée par des chercheurs de l’Institut d’astrophysique de Paris (IAP). Ces résultats, récemment publiés dans Physical Review D, fournissent les mesures les plus précises à ce jour de la polarisation du rayonnement de fond cosmologique à petite échelle. S’ils confirment la robustesse globale du modèle du Big Bang, ils renforcent également les tensions persistantes sur le taux d'expansion de l'Univers et soulèvent de nouvelles questions sur la nature de l'énergie sombre.
Comparaison de la précision des observations du fond diffus cosmologique par Planck, ACT (Atacama Cosmology Telescope) et SPT-3G. Les points bleus (SPT-3G D1) montrent les meilleures mesures à ce jour du spectre de puissance de la polarisation du CMB aux petites échelles angulaires.
Source : Camphuis et al., 2025
Un jalon technologique et scientifique
Le rayonnement de fond cosmologique (CMB) est la plus vieille image de l’Univers, émise 380 000 ans après le Big Bang. En analysant les infimes variations de température et la polarisation de cette lumière fossile, les astrophysiciens peuvent reconstruire l’histoire de l’Univers depuis plus de 13 milliards d’années.
Le South Pole Telescope (SPT), situé en Antarctique, utilise sa caméra de dernière génération, SPT-3G, pour scruter le ciel micro-onde avec une sensibilité inégalée. L’analyse actuelle porte sur le « champ profond » (D1), observé durant les hivers australs 2019 et 2020. Bien qu’elle ne représente qu’une fraction du relevé final prévu sur 9 ans, cette étape constitue déjà l’observation la plus profonde et la mieux résolue au monde de la polarisation du CMB à petite échelle.
La fin de l'hégémonie des satellites ?
Pour la première fois depuis les résultats du satellite Planck en 2014, les données issues d’observatoires au sol (SPT-3G combiné à l'ACT (Atacama Cosmology Telescope) atteignent une précision comparable à celle des missions spatiales pour la mesure de certains paramètres cosmologiques clés, tels que la constante de Hubble (H0). Cette complémentarité est cruciale : là où Planck excellait sur les grandes échelles, SPT-3G explore les régimes de haute résolution (la polarisation à petite échelle). L’accord remarquable entre ces différents instruments confirme la grande robustesse des résultats issus du fond diffus cosmologique.
Des fissures dans le modèle standard
Malgré ce succès, le modèle cosmologique « standard » (ΛCDM) est mis à rude épreuve par ces nouveaux résultats :
- La tension de Hubble confirmée : Le désaccord sur la vitesse d’expansion de l’Univers entre les mesures du CMB et celles basées sur les supernovæ (collaboration SH0ES) est non seulement confirmé, mais s’accentue. La probabilité que ce désaccord soit une simple fluctuation statistique est désormais estimée à moins d’une chance sur 6 milliards.
- De nouvelles frictions avec DESI : L'analyse révèle également une tension émergente avec les données de la collaboration DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) concernant l'évolution de l'énergie sombre. Alors que le modèle standard suppose une énergie sombre constante, les données combinées suggèrent une possible évolution temporelle, rendant le modèle standard de moins en moins crédible pour expliquer l’ensemble des observations actuelles.
Un projet porté par l'IAP
Cette analyse et son interprétation cosmologique ont été en grande partie conduites à l'IAP par une équipe d’une dizaine de chercheurs, ingénieurs et étudiants, pilotée par la chercheuse de l'IAP Silvia Galli, grâce au soutien du Conseil européen de la recherche, l’ERC Consolidator Grant NEUCosmoS. Une partie des calculs intensifs nécessaires à cette précision ont été réalisés sur le cluster d’ordinateur Infinity, hébergé et géré par l’IAP et co-financé par le CNRS, Sorbonne Université, le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) et la région Île-de-France.
L’avenir s’annonce riche en découvertes : les prochains résultats du SPT, qui couvriront jusqu'à 25 % du ciel, devraient permettre d'identifier les extensions les plus prometteuses du modèle standard pour résoudre ces mystères cosmiques.
Ces résultats sont dédiés à la mémoire de Karim Benabed, qui a eu une contribution majeure dans leur préparation.
Équipe SPT à l’IAP : Lennart Balkenhol, Karim Benabed, François Bouchet, Etienne Camphuis, Aristide Doussot, Silvia Galli, Federica Guidi, Eric Hivon, Ali Rida Khalife, Aline Vitrier.
Références
Collaboration SPT-3G, Camphuis E. et al., SPT-3G D1: CMB temperature and polarization power spectra and cosmology from 2019 and 2020 observations of the SPT-3G Main field, Physical Review D 2026.
L'article scientifique publié sur [astro-ph.CO] par Camphuis E. et al. (2025), SPT-3G D1: CMB temperature and polarization power spectra and cosmology from 2019 and 2020 observations of the SPT-3G Main field.
Le Webinaire de la présentation des résultats sur YouTube : « SPT-3G D1: CMB power spectra and cosmology from 2019 and 2020 observations of the SPT-3G Main field ».
Le site Internet de la collaboration SPT-3G : https://pole.uchicago.edu/public/Home.html.
Le communiqué de presse de Sorbonne Université : https://www.sorbonne-universite.fr/actualites/south-pole-telescope-notre-modele-de-lunivers-est-il-reviser.
Contact
- Silvia Galli
Institut d'astrophysique de Paris, CNRS, Sorbonne Université
Silvia [point] Galli [à] iap [point] fr
Avril 2026