Bonjour,
il y a deux mois, le CEA a publié cet article qui me semble intéressant sur la mission DESI et l'exploration de l'énergie noire. L'étude montrerait que cette dernière serait "dynamique" et que le modèle ΛCDM pourrait être modifié par un modèle WoWaCDM collant beaucoup mieux aux mesures réalisées.
https://irfu.cea.fr/dphp/Phocea/Vie_...nt&id_ast=5362
Trois publications récentes sur les résultats de la mission sont également consultables (https://data.desi.lbl.gov/doc/papers/).
Un petit compte rendu sur PBS Space Time
Is Our Model of Dark Energy WRONG? | New 4.2σ Results
Parcours Etranges
Bonjour,
et merci pour les liens (vers l'article du CEA et vers la vidéo PBS Space Time). C'est intéressant.
J'ai fait une petite recherche pour voir si certains (autres que moi...) avaient pensé à expliquer ces résultats en s'appuyant sur un modèle de cosmologie inhomogène.
Eh bien oui, J.W. Moffat a rédigé un papier (disponible sur arxiv mais apparemment pas publié), dont voici l'abstract :
Recent observations from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI 2025) indicate a weakening of cosmic acceleration at low redshifts , with effective dark energy equation of state parameters and . We demonstrate that this evolution in dark energy can be explained by cosmic inhomogeneities and the Cosmic Web without modifying fundamental physics. Our model shows how the differential expansion between underdense voids and overdense walls creates an effective backreaction term that simulates evolving dark energy when interpreted within homogeneous cosmological frameworks. The inhomogeneous cosmic structure formation becomes significant , the increasing gravitational influence of wall regions counteracting the cosmic acceleration, producing both a weakening acceleration signal and a direction-dependent Hubble parameter consistent with local measurements. This mechanism reconciles the higher locally measured Hubble constant Ho≃73 km/s/Mpc with the lower value inferred from CMB observations Ho≃67-69 km/s/Mpc without introducing new energy components or modifying general relativity. Our model makes testable predictions regarding directional and scale-dependent variations in cosmological parameters that can be verified with next-generation surveys. This work suggests that properly accounting for cosmic structure may be essential for resolving apparent tensions in cosmological parameters.
Bonjour,
la vidéo complète bien l'article du CEA et expose les études complémentaires pour affiner les résultats.
Même si ça n'est pas encore confirmé, on sent bien qu'on se dirige vers une "constante" cosmologique dynamique, ce qui ne raye pas de la carte le modèle ΛCDM mais l'adapte permettant d'avancer sur la "tension" de la constante de Hubble (on attend la publication de Moffat). Les prochains mois vont être passionnants.
Ou, comme le propose Moffat, une "vraie" constante cosmologique plus l'effet des inhomogénéités (la "backreaction") qui conduit à un modèle d'univers "moyen" à grande échelle significativement différent du modèle d'univers homogène de Friedmann-Lemaître sur lequel est basé ΛCDM.Envoyé par Lansberg
Oui, mais sans apporter d'information sur la physique sous-jacente : on pourra continuer de spéculer longtemps sur la nature de cette fameuse énergie noire dont l'équation d'état semble être (au moins en première approximation) w=w0+wa(1-a) avec w0>-1 et wa<0.... ce qui ne raye pas de la carte le modèle ΛCDM mais l'adapte
Si, en utilisant le formalisme de Buchert qui conduit à des équations pour l'univers moyen analogues à celles de Friedmann pour un univers homogène mais avec un terme supplémentaire (la backreaction) encodant l'effet moyen des inhomogénéités, le modèle proposé par Moffat permet effectivement d'expliquer les résultats de DESI à l'aide d'une vraie constante cosmologique et de l'effet de la backreaction, ça me semble plus économique (au sens d'Ockham)...
Je n'ai pas eu de problème pour récupérer la publication de Moffat sur ArXiv : https://arxiv.org/pdf/2503.20912
Très intéressant.
La cosmologie de "l'inhomogénéité" est logique sans avoir besoin de recourir à un nouveau concept physique de la constante cosmologique. Passer d'un univers quasi homogène à l'époque du CMB à un univers structuré a forcément des conséquences locales sur les mesures comme celle de H.
La mission Euclid devrait apporter de l'eau au moulin.
Bonjour a tous,
je sais que j'arrive très tard mais si vous avez des questions je serai ravi de vous apporter des réponses, ayant participé à pas mal de travail dans DESI lors des 10 dernières années.
Eh bien justement, où en est DESI ? Est-ce qu'on se rapproche d'un écart à 6 sigma ? Va-t-on bientôt pouvoir affirmer que la constante cosmologique ne l'est pas ?
Parcours Etranges
C'est un peu plus complexe que cela.
Tout d'abord il faut éclaircir un point sur les analyses. Pour les faires, il faut figer un modèle de fond, par exemple ici le fait de prendre une constante cosmologique Lambda-CDM, une énergie noire a équation d'état constante w-CDM, ou encore une énergie noire à équation d'état dynamique de type CPL : w0wa-CDM (il y a un papier DESI qui regarde des modèles plus exotiques également). Une fois le type de cosmologie figée, on peut faire la transormation des redshifts en distances et faire l'analyse. Donc l'analyse pour chaque modèle est indépendante des autres. C'est pour cela que dans le papiers principal, il y a les 3 résultats de contours de confiances des distributions de proba a-posteriori des paramètres cosmologiques.
Dans les 3 cas, nous avons des contours, dans l'étude Lambda-CDM les resultats sont en grand accord avec les résultats CMB en Lambda-CDM, en w-CDM les résultats sont en accord avec une équation d'état w=-1 (equivalent à une constante cosmologique) et dans les cas w0wa-CDM les résultats ne sont pas en accord avec (w0=-1,wa=0) qui serait l'expression d'une cosntante cosmologique dans cette parametrisation CPL.
Cependant, cela ne permet en rien de conclure quou que se soit pour le moment. Tu as 3 résultats auto-consistants. L'étape suivante est de faire de la comparaison de modèles et c'est pas simple du tout. Dans l'idéale, on doit estimer l'évidence Bayesienne, ce qui en pratique est extrêmement compliqué. Cette évidence Bayesienne correspond à l'intégrale sur tout l'espace des phases de la Likelihood (Vraissemblance en français) multiplié par la distribution a-priori. Je peux développer ça si vous le voullez avec grand plaisir dans une prochaine réponse.
Cette évidence Bayesienne donne une estimation de la probabilité des observations pour chaque modèle. Et c'est cette proba qui se compare entre les modèle pour déterminer quel modèle est favorisé par les données observées.
Dans le cas de l'analyse DESI, il n'a pas eeté possible d'évaluer correctement l'évidence Bayesienne directement pour le modèle w0wa-CDM (en grande partie à cause d'une zone interdite dans l'espace w0-wa qui empêche l'utilisation de la méthode usuelle : Nested Sampling) et donc ils se sont rabattus sur les approximations usuelles: Bayesian Information Criterion, Akaike Information Criterion...
Ce son des approximations de l'estimation qui en gros compare les valeures des meilleures Likelihood de chaque analyse et "punissent" ces valeurs par des facteurs qui dépendent du nombre de paramètres libre de chaque modèle, ainsi qu'une correction de biais qui dépend du nombre de points de données. Ces formes de punissions sont basées sur la théorie de l'information. Rajouter un paramètre libre va systématiquement améliorer la valeur de meilleure ajusté (améliorer la meilleure likelihood), même si ce paramètre libre n'a aucun sens particulier. La théorie de l'information te permet d'évaluer en moyenne combien va s'améliorer ta likelihood en ajoutant un paramètre non-informatif.
Une fois ce travaille fait, le résultat est que les données semblent préférer de manière significative le modèle w0wa-CDM par rapport aux 2 autres modèles. D'où les conclusions du papier DESI. Mais cela ne signifie pas que c'est la réponse dans l'absolue. Comme vous le discutiez dans vos messages de ce fil, il se peut qu'un modèle prenant en compte les inhomogénéités pourrait être favorisé encore plus par les données et que ce modèle comprte une cosntante cosmologique.
Donc il ne serait pas sérieux de dire qu'on exclue la constante cosmologique de manière générale. Ici on peut dire que le dans les modèles étudiés, le modèle préféré par les données est en tension a tant de sigma avec la cosntante cosmologique (numero de sigmas qui vient de la valeur requise pour passer par la valeur w0=-1, wa=0 dans cette analyse). Mais on ne peut pas dire cela de manière complètement générale.
Je me suis permis de passer ta réponse fort détaillée mais assez complexe à un modèle d'IA pour qu'il la synthétise.
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L'analyse des données de l'expérience DESI est complexe et dépend du modèle cosmologique choisi pour interpréter les résultats. Voici les points clés :
Modèles Cosmologiques : Les analyses sont réalisées en utilisant différents modèles cosmologiques figés, tels que Lambda-CDM (constante cosmologique), w-CDM (énergie noire avec une équation d'état constante), et w0wa-CDM (énergie noire avec une équation d'état dynamique).
Résultats des Analyses :
Pour le modèle Lambda-CDM, les résultats sont en accord avec ceux obtenus par les mesures du fond diffus cosmologique (CMB).
Pour le modèle w-CDM, les résultats sont également compatibles avec une constante cosmologique (w = -1).
Pour le modèle w0wa-CDM, les résultats ne sont pas compatibles avec une constante cosmologique (w0 = -1, wa = 0).
Comparaison des Modèles : Pour déterminer quel modèle est le plus favorisé par les données, il est idéal de calculer l'évidence Bayesienne, qui est une mesure de la probabilité des observations pour chaque modèle. Cependant, cela est très complexe et n'a pas été possible pour le modèle w0wa-CDM en raison de complications techniques.
Critères d'Information : En raison de ces difficultés, des critères d'information comme le Bayesian Information Criterion (BIC) et l'Akaike Information Criterion (AIC) sont utilisés. Ces critères comparent la qualité de l'ajustement des modèles tout en pénalisant les modèles plus complexes pour éviter le sur-ajustement.
Conclusion des Résultats : Les données de DESI semblent favoriser le modèle w0wa-CDM par rapport aux autres modèles étudiés. Cependant, cela ne signifie pas que ce modèle est définitivement le bon. D'autres modèles, peut-être plus complexes ou prenant en compte d'autres facteurs comme les inhomogénéités, pourraient être encore plus favorisés.
Limites des Conclusions : Il n'est pas correct de dire que la constante cosmologique est exclue de manière générale. Les résultats montrent simplement que, parmi les modèles étudiés, le modèle préféré par les données est en tension avec une constante cosmologique.
En résumé, les résultats de DESI suggèrent une préférence pour un modèle d'énergie noire dynamique, mais cela ne signifie pas que la constante cosmologique est invalidée de manière absolue. D'autres modèles et analyses pourraient encore changer cette interprétation.
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Du coup ce que je ne comprends pas bien c'est l'intro, en fait: l'analyse des données de l'expérience DESI dépend du modèle cosmologique choisi.
Pourquoi ça ?
Parcours Etranges
Les IA sont assez bluffantes et écrivent bien mieux que moi XD
L'analyse dépned du modèle choisi car tu dois transformer une observable qu'est le redshift en distance. Cette relation distance comobile - redshift dans un modèle homogène isotrope (donc la métrique FLRW) s'écrit de la manière suivante:
oùreprésente la partie de l'énergie noire, que tu laisse indépendant de z si c'est une constante cosmologique et qui varie dans le temps de manières différentes dans le modèle w-CDM et w0wa-CDM.
Avec DESI, tu mesure la fonction de corrélation de 2 points des galaxies. Pour ce faire, tu traduis les observables Ascension Droite, Déclinaison et redshit de chaque galaxie en une position comobile (X,Y,Z). C'est dans cet espace que tu fais l'estimation de la fonction de corrélation. De plus, dans l'anaylse BAO tu estime ensuite la position d'un pic de surdensité dans cette fonction de corrélation. La position de ce pic représente la distance parcourue par une onde de sur-pression dans le plasma primordial, ce qui dépend de l'évolution des paramètres cosmologiques dans le temps.
Donc quand tu change quelque chose dans le moèle, tu dois faire une analyse auto-consistante qui dépend de ce modèle.
Le fait d'avoir une analyse avec un modèle qui comprend le cas de la constante cosmologique (comme w=-1 pour w-DM, (w0=-1 wa=0) pour w0wa-CDM) ne peut pas te dire plus que "dans ce modèle, la constante cosmologique n'est pas préférée par les données". Tu aurais pu par exemple avoir un résultat qui exclue a 4 sigma la constante cosmologique avec un modèle complexe, mais qu'au final les données préfèrent le modèle Lambda-CDM dans l'analyse d'évidence bayesienne.
Je ne sais pas si j'ai été plus clair.
Est-ce que je peux résumer ça ainsi :
L'ajustement des données DESI est meilleur avec le modèle w0wa-CDM qu'avec le modèle Lambda-CDM,
mais à condition de choisir w0 =/= -1 et wa =/=0 ?
Parcours Etranges
Oui c'est correcte.
Du coup, il n'est pas vraiment surprenant qu'un modèle qui offre 2 boutons d'ajustement (w0, wa) soit plus facile à ajuster sur les observations qu'un modèle rigide (Λ = cte, w = -1). J'ai bon aussi ?
Parcours Etranges
Oui par définition ce sera toujours plus facile a priori d'ajuster des données avec plus de paramètres libres, sauf si le modèle est complètement a côté de la plaque.
D'où la nécessité de comparer les modèles en prenant en compte cela. D'ailleurs l'idée derrière la signification de l'évidence bayésienne est assez profonde. Malheureusement souvent compliquée a évaluer.
Merci c'est beaucoup plus clair pour moi maintenant.
Parcours Etranges
