N° 272 I mai -iju n 2013 L’événement | 7 w domaine des ondes radio. À l’aide de deux instruments, dont l’un, l’instrument haute fréquence HFI, a été conçu et assemblé sous la direction de l’Institut d’astrophysique spatiale (IAS)1 avec un financement du Centre national d’études spatiales (Cnes) et du CNRS, Planck a donc établi une carte complète de ce rayonnement. Il a révélé des zones sombres au milieu de régions brillantes. Ces taches, dont l’existence avait été établie par les missions Cobe et WMAP de la Nasa dans les années 1990, sont les empreintes des germes des grandes structures actuelles du Cosmos. Les grumeaux qu’elles forment – on parle aussi de fluctuations – délimitent les endroits où la matière s’est plus tard assemblée, puis s’est effondrée sur ellemême, avant de donner naissance aux premières étoiles, aux galaxies et aux amas de galaxies. L’exploit de Planck est d’avoir réussi à montrer, avec une haute précision, que l’intensité lumineuse des fluctuations varie avec leur taille, comme prévu par la théorie de l’inflation. Un résultat essentiel pour espérer valider cette théorie qui permet d’appréhender les débuts de l’Univers. Dès 1929, les travaux d’Edwin Hubble l’avaient établi : l’Univers est en expansion. Au cours du temps, l’espace enfle, écartant de plus en plus les galaxies les unes des autres, sans qu’il soit possible d’affirmer si ce vaste mouvement s’arrêtera un jour. De cette observation, les astrophysiciens ont déduit que l’Univers a dû être plus chaud et plus dense par le passé. C’est le Big Bang. Une thèse qui, selon Jean-Loup Puget, directeur de recherche à l’IAS, à Orsay, et Principal investigator de l’instrument HFI de Planck, s’appuie sur deux autres preuves : « la nucléosynthèse primordiale d’une part, le fameux rayonnement fossile d’autre part ». une théorie à compl éter Il reste qu’à elle seule l’idée d’un Big Bang n’apporte pas une réponse satisfaisante à toutes les questions. « Par exemple, ce modèle peuple le Cosmos d’étranges particules appelées monopoles magnétiques, dont nous n’avons aucune trace, remarque François Bouchet, directeur de recherche à l’Institut d’astrophysique de Paris2. En outre, il n’explique pas une caractéristique essentielle de l’Univers : le fait qu’il soit homogène et isotrope. C’est-à-dire qu’il présente, à grande échelle et ce quel que soit l’endroit où nous pointons un télescope, les mêmes particularités en termes de densité de matière et de rayonnement. Plus précisément, les calculs de la théorie classique du Big Bang nous disent qu’à aucun moment dans l’histoire de l’Univers deux régions distantes de la voûte céleste n’ont été mises en relation de façon à pouvoir échanger de l’information. Ce qui laisse sans explication le fait qu’elles se ressemblent… » Introduit il y a une trentaine d’années, le concept d’inflation pallie ces manques. Il part du principe que la phase d’expansion actuelle, lente et longue, de l’Univers, qui dure depuis 13,8 milliards d’années, a été précédée d’une autre, rapide et violente. Durant cet épisode qui se serait déroulé bien avant la création des premiers atomes, environ 10–30 secondes après le Big Bang (le moment précis est incertain), l’Univers, chaud et dense, aurait grossi de manière considérable : de 1026 fois ou plus. Sous l’effet d’étranges entités appelées inflatons, il a ainsi fini par atteindre la taille… d’un pamplemousse ! Après cette phase d’expansion aussi brève que vertigineuse, l’Univers a repris un rythme plus modéré. encore un peu de patience ! Si les observations de Planck viennent de consolider considérablement ce bel édifice théorique, les scientifiques ont encore du pain sur la planche. En poussant ce modèle jusqu’au bout, l’équipe a, en effet, découvert une anomalie : une valeur de l’intensité lumineuse des plus grandes de ces structures inférieure de 10 % à ce qui avait été prévu. Ce pour quoi elle ne dispose à ce jour d’aucune explication… « L’observation actuelle nous donne des indications sur les propriétés de l’inflaton responsable de l’inflation, poursuit Jean- Loup Puget. Et jette, pour la première fois, un pont entre les sciences de l’infiniment grand et de l’infiniment petit que sont la cosmologie et la physique quantique. Mais d’autres prédictions de ce modèle dit cosmologique standard doivent être vérifiées. » Telles l’existence d’un mystérieux phénomène d’ondes gravitationnelles primordiales ou d’absconses caractéristiques du rayonnement fossile. 03 C’est depuis un point de l’espace situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre, appelé point de Lagrange L2, que le satellite Planck a cartographié le ciel. nucl éosynthèse. .primordiale. Théorie selon laquelle les noyaux atomiques de faible masse ont été synthétisés à un moment où l’Univers devait être très dense et très chaud, quelques minutes après le Big Bang. 03 à lire Big Bang et au-delà Aurélien Barrau, Dunod, coll. « Quai des sciences », 160 p. – 14,50 € w Un ouvrage qui conte la naissance de l’Univers et de son évolution, émaillé de réflexions de l’auteur sur la cosmologie. …
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