L’indice le plus fort à ce jour d’une énergie noire qui varie avec le temps pourrait reposer sur une seule tranche de données de galaxies, selon une réanalyse construite autour d’une méthode statistique conçue pour les relevés retestés à chaque nouvelle publication.
L’instrument spectroscopique d’énergie noire (DESI) a publié son deuxième lot de mesures d’oscillations acoustiques des baryons, et la combinaison de ces données avec les résultats sur les supernovae et le fond diffus cosmologique indiquait une équation d’état de l’énergie noire variant dans le temps, avec une significativité annoncée d’environ 3 à 4 sigma selon le catalogue de supernovae inclus. Prise au pied de la lettre, cette combinaison constituerait la première preuve statistiquement significative que l’énergie noire n’est pas une constante cosmologique.
La nouvelle analyse, signée par Jinyoung Kim, de l’université Stanford et de Two Sigma Investments, David F. Mota, de l’université d’Oslo, et Andrius Tamosiunas, d’Oslo et de l’université Case Western Reserve, applique un e-processus à la même séquence BAO allant de DR1 à DR2.
Un e-processus est une mesure de l’indice fondée sur le rapport de vraisemblance dont la validité ne dépend pas de la fréquence à laquelle la question est réexaminée. Une e-valeur a une espérance d’au plus un sous l’hypothèse nulle, si bien qu’une valeur observée élevée compte comme un indice contre cette hypothèse ; rejeter l’hypothèse lorsque la valeur atteint 1 divisé par le taux de fausse détection choisi maintient ce taux borné.
Chaque publication de DESI invite à un nouveau test de la compatibilité de l’énergie noire avec la constante cosmologique, et les valeurs de sigma standard fondées sur Wilks sont interprétées comme si le test n’avait été réalisé qu’une seule fois. Répéter le même test à DR1, DR2, DR3 et au-delà accroît la probabilité qu’une fluctuation paraisse significative. L’e-processus contrôle la probabilité de fausse détection lors de tests répétés, sans pénalité de facteur d’essais pour le nombre de publications. Les auteurs le décrivent comme la première application d’une inférence séquentielle valide à tout moment à un ensemble de données cosmologiques.
Sous une alternative pré-spécifiée concentrée près de la direction privilégiée par les données de DR2, l’indice cumulé atteint 33,97 à DR2, franchissant le seuil de 20 qui correspond à un taux de fausse détection illustratif de 5 %.
Mais l’indice n’est pas réparti sur l’ensemble du relevé. Une décomposition de type leave-one-out en place la plus grande partie, 78,6 %, dans une seule tranche de décalage spectral, LRG2, à un décalage spectral effectif de 0,706. Une fois cette tranche retirée, l’e-valeur cumulée s’effondre à 0,49, ce qui favorise légèrement la constante cosmologique. Si l’on admet que l’une quelconque des sept tranches de DESI a pu produire l’excès, le signal ne survit pas à une correction de look-elsewhere : le produit par tranche est de 4,46 et la moyenne arithmétique de 1,52, tous deux bien en dessous du seuil.
Le verdict dépend aussi de ce que le test était conçu pour détecter. Des a priori étroits placés près de la région privilégiée par les données rejettent la constante cosmologique, contrairement aux a priori larges. Une alternative physiquement motivée de quintessence de type thawing rejette plus fortement que tout choix agnostique, avec une valeur cumulée proche de 1 100, tandis que les modèles de quintessence de type freezing restent sous le seuil. L’ajout de la vraisemblance compressée du fond diffus cosmologique de Planck aux données BAO fait chuter l’e-valeur par défaut à 2,19, sous le seuil.
Les auteurs soutiennent que cette concentration est difficile à concilier avec une équation d’état évoluant de manière régulière. Dans des simulations d’un signal réellement régulier, LRG2 seule porterait la part observée de l’indice dans seulement 3,2 % des réalisations, et les auteurs estiment que le schéma est compatible avec une valeur aberrante ou une erreur systématique propre à une tranche, même si leur bootstrap ne modélise que la covariance gaussienne publiée et ne peut exclure directement une telle erreur systématique.
Plusieurs réserves nuancent le résultat. La cosmologie de fond est maintenue fixe aux valeurs de Planck 2018, et les e-valeurs phares varient de deux ordres de grandeur selon les colonnes Planck autocohérentes, l’une d’elles tombant sous le seuil de rejet. Chaque chiffre est conditionné par la paramétrisation de Chevallier-Polarski-Linder de l’équation d’état de l’énergie noire, que les auteurs signalent comme le test de robustesse le plus direct encore ouvert. Les auteurs recommandent aussi que les futures publications de DESI, Euclid, Roman et LSST fournissent une valeur d’e-processus valide à tout moment, avec sa spécification de test indiquée, aux côtés des significativités sigma conventionnelles.
Ce qui pourrait trancher la question : les simulations montrent que diviser par deux l’erreur sur LRG2 pousserait l’e-valeur bien au-delà du seuil si l’énergie noire en évolution est réelle, et la laisserait proche de zéro si la constante cosmologique est correcte. Une troisième publication décisive de DESI nécessite donc des mesures plus précises des tranches déjà couvertes par le relevé, avant tout LRG2, plutôt que de seules nouvelles tranches à haut décalage spectral. Que cette tranche reflète une nouvelle physique ou une erreur systématique localisée, écrivent les auteurs, ne pourra être tranché que par des données supplémentaires.
Traduit par Lydie