SKA et BINGO : comment deux radiotélescopes vont affiner notre portrait de l’énergie sombre

Il y a une fréquence que les astronomes connaissent comme les musiciens connaissent le la de référence. Vingt et un centimètres. C’est la longueur d’onde à laquelle l’hydrogène neutre — l’atome le plus abondant de l’univers — émet un signal radio discret, presque timide, mais parfaitement identifiable. Depuis des décennies, les radiotélescopes tendent l’oreille vers cette fréquence pour cartographier la grande toile cosmique, ces filaments de matière qui s’étirent sur des centaines de millions d’années-lumière et délimitent d’immenses vides. Ce que l’on cherche dans ce murmure d’hydrogène, c’est une piste sur l’une des plus grandes énigmes de la physique moderne : la nature de l’énergie sombre.

L’énergie sombre. L’expression est trompeuse — elle évoque un brouillard menaçant là où la réalité est plus vertigineuse encore. C’est une force, ou peut-être une propriété de l’espace lui-même, qui accélère l’expansion de l’univers. Elle représenterait environ 68 % du contenu total du cosmos, et pourtant on ne sait à peu près rien d’elle. Varie-t-elle avec le temps ? Est-elle la même en tout point de l’univers ? Ou est-ce une simple constante, ce que les physiciens appellent la « constante cosmologique » d’Einstein ? Pour répondre, il faut mesurer. Et pour mesurer, il faut les bons instruments.

C’est là qu’entrent en scène deux télescopes d’une nouvelle génération, sur lesquels une équipe de chercheurs — Pinheiro, Costa et Sang — vient de publier une étude préliminaire (arXiv:2603.20160, mars 2026) : le Square Kilometre Array, dit SKA, et BINGO — acronyme de Baryon Acoustic Oscillations from Integrated Neutral Gas Observations, soit, en français, l’observation des oscillations acoustiques de baryons par l’intégration du gaz neutre. Un nom de jeu de hasard pour un instrument aux ambitions très précises.

Le SKA est un projet à l’échelle d’un continent — deux continents, même. Ses antennes sont réparties entre l’Afrique du Sud et l’Australie, sur des milliers de kilomètres carrés, d’où son nom. Ce n’est pas un télescope au sens habituel du terme, mais un réseau d’antennes si dense que les données qu’il produira dépasseront en volume tout ce que l’humanité a jamais enregistré numériquement — on parle de flux atteignant 160 térabits par seconde. Le traitement de ces données sera en lui-même un défi de civilisation. BINGO, lui, est une autre histoire : plus compact, installé dans l’état de la Paraíba, au nord-est du Brésil, il repose sur une ambition différente — faire mieux avec moins, couvrir une bande de fréquence ciblée correspondant justement à l’émission d’hydrogène à des décalages vers le rouge bien précis.

Ces deux instruments ne se ressemblent pas. Ils ne jouent pas dans la même catégorie de coût, de taille, d’empreinte géopolitique. Et c’est précisément ce contraste qui rend l’étude de Pinheiro et ses collègues intéressante : pour la première fois, les deux sont évalués dans le même cadre analytique, avec les mêmes outils statistiques, pour estimer leur capacité à contraindre non seulement l’énergie sombre, mais aussi la constante de Hubble H₀ et la densité de matière — les paramètres fondamentaux qui décrivent la structure et l’histoire de l’univers.

L’outil central de cette évaluation mérite qu’on s’y arrête, car il constitue le cœur de la contribution méthodologique de l’équipe. En cosmologie observationnelle, les chercheurs travaillent traditionnellement avec le « spectre de puissance angulaire » : en gros, on mesure comment les fluctuations d’une quantité physique — ici, la densité d’hydrogène — se distribuent selon les différentes échelles angulaires. C’est un peu comme analyser une mélodie en décomposant ses fréquences sonores. Mais un spectre, aussi précis soit-il, ne dit pas tout. Il ignore les corrélations à trois points, les structures non symétriques, les asymétries du cosmos.

Le bispectre comble cette lacune. C’est l’outil qui capture les relations entre trois points à la fois — si la distribution d’hydrogène n’est pas parfaitement gaussienne (et elle ne l’est pas tout à fait, notamment à cause de la gravité et des effets relativistes), le bispectre le détecte là où le spectre de puissance reste aveugle. Si le spectre de puissance analyse la mélodie, le bispectre en analyse aussi l’harmonie — la façon dont les notes résonnent ensemble, pas seulement leurs fréquences individuelles. Ce que l’équipe a fait, c’est combiner les deux sur ciel complet, en intégrant les corrections relativistes souvent négligées dans les approximations habituelles (l’approximation dite de Limber, qui simplifie les calculs mais perd de l’information à grande échelle angulaire).

Le résultat-clé qui ressort du résumé et peut être cité avec confiance (niveau : confirmé) concerne précisément cet effet négligé : les vitesses au deuxième ordre — un terme que les modèles courants ignorent faute de puissance de calcul — contribuent à hauteur d’environ 24 % du signal total aux faibles décalages vers le rouge. Autrement dit, les approximations habituelles sous-estiment le signal d’environ un quart. Ce n’est pas une nuance : c’est une erreur systématique qui, si elle n’est pas corrigée, biaise l’ensemble des prévisions de précision. L’approche relativiste complète n’est donc pas un luxe théorique — c’est une nécessité pratique.

Pour évaluer ce que les instruments pourraient mesurer avec cette méthode, l’équipe utilise la matrice de Fisher — un outil statistique qui prédit la précision maximale théorique qu’un instrument peut atteindre sur un paramètre donné, sans avoir à attendre les données réelles. Imaginez un architecte qui calcule la portance d’un pont avant de poser la première pierre : c’est une prévision de faisabilité, rigoureuse mais encore hypothétique.

Mais voilà où il faut marquer une pause. Et où l’honnêteté éditoriale l’emporte sur l’enthousiasme.

Les contraintes précises sur les paramètres de l’énergie sombre — notamment w₀ et wₐ, qui décrivent comment la pression de l’énergie sombre varie avec le temps — que l’on peut inférer de cette étude sont des prévisions, non des mesures effectuées. L’article de Pinheiro et ses collègues modélise ce que SKA et BINGO pourraient atteindre, sous des hypothèses précises sur les performances instrumentales, les temps d’observation, et les méthodes d’analyse. La distinction est fondamentale. Un coureur peut annoncer vouloir battre un record — cela ne signifie pas qu’il l’a couru.

Ce qui peut être dit sans ambiguïté, c’est que la méthode développée — la combinaison du bispectre relativiste en espace de redshift sur ciel complet avec le spectre angulaire — représente une avancée réelle par rapport aux approches antérieures. Et que le contexte dans lequel cette étude paraît lui donne un surcroît d’acuité : les premières données de la deuxième campagne du relevé DESI (DR2), publiées début 2025, suggèrent une préférence statistique pour une énergie sombre dynamique plutôt que constante. Si cette tendance se confirme, les outils capables de mesurer avec précision les paramètres w₀ et wₐ deviendront essentiels.

L’étude soulève aussi, en filigrane, deux questions qu’il serait malvenu d’esquiver.

La première est énergétique. Le SKA produira des flots de données d’une ampleur sans précédent. Traiter 160 térabits par seconde en continu exige une infrastructure de calcul colossale, avec une consommation électrique proportionnelle. À l’heure où les grandes infrastructures scientifiques font face à des questions sur leur empreinte carbone, celle du SKA mériterait d’être documentée publiquement et rigoureusement. Les données disponibles sur ce point restent fragmentaires.

La seconde est politique. Le SKA est construit en Afrique du Sud et en Australie, deux pays dont les territoires hébergent les antennes mais dont le contrôle des données brutes — la ressource scientifique la plus précieuse — est régi par des accords complexes, souvent peu transparents pour le public. BINGO, instrument national brésilien, pose la question différemment : peut-on faire de la cosmologie de précision sans dépendre d’infrastructures supranationales à gouvernance opaque ? La comparaison entre les deux modèles est suggestive, mais les données comparatives permettant de trancher n’existent pas encore.

L’astronomie a toujours progressé en posant de meilleures questions plutôt qu’en trouvant des réponses définitives. L’énergie sombre en est l’illustration la plus vertigineuse : nous avons nommé quelque chose dont nous ignorons presque tout, et nous construisons des instruments continentaux pour en effleurer la nature. Ce que SKA et BINGO promettent, ce n’est pas de résoudre l’énigme — c’est de la formuler avec moins de flou. De passer d’une silhouette à un portrait. Et peut-être, au passage, de découvrir que le portrait ressemble à quelque chose que personne n’avait imaginé.

Sources

Pinheiro, Costa, Sang — Forecasting dark energy constraints with SKA1-MID Band 2 and BINGO using relativistic bispectrum on the full sky — arXiv:2603.20160 (mars 2026)

DESI Collaboration — DESI 2025 Results II: Measurements of Baryon Acoustic Oscillations and Cosmological Constraints — publication du relevé DR2 (2025, référence à compléter avec DOI définitif)