| L’événement w 8 cnrs I LE JOUNR AL La mission en trois questions Le satellite Planck a récolté une moisson de renseignements sur l’évolution de l’Univers. Au total, ces découvertes devraient faire l’objet de 28 publications dans la revue Astronomy & Astrophysics. Qu’a mesuré le satell ite ? Planck a obtenu une image des fluctuations du rayonnement fossile sur l’ensemble du ciel avec une sensibilité et une résolution jamais atteintes jusqu’alors. Sur ce cliché de 50 millions de pixels sont perceptibles des variations de l’intensité lumineuse de quelques parties par million (le contraste nécessaire pour distinguer quelques cheveux au sommet de la tour Eiffel !) et des détails aussi fins qu’un sixième de la taille de la Lune. Pour pouvoir élaborer cette carte, le satellite devait être en mesure de différencier le signal du rayonnement fossile de celui ayant pour origine d’autres sources : Voie lactée, galaxies, nuages de gaz, radiosources… « C’est pourquoi, explique Cécile Renault, du Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie, la mission a été conçue pour réaliser, durant un an et demi, des mesures de l’intensité et de la polarisation de la lumière en provenance de la voûte céleste dans neuf longueurs d’onde différentes, trois dans le domaine radio pour LFI, et six dans le submillimétrique et l’infrarouge lointain pour l’instrument HFI. » À l’aide des 500 milliards de données récoltées au cours des deux premiers balayages de l’ensemble du ciel effectués, les astrophysiciens ont produit neuf cartes. Ils en ont tiré une particulièrement remarquable : celle du fonds diffus cosmologique. Qu’a-t-il découvert ? De la carte du rayonnement fossile, les astrophysiciens ont extrait quantité d’informations sur l’évolution de l’Univers. Outre la découverte relatée précédemment, ils ont pu préciser certains paramètres cosmologiques. Planck confirme ainsi que l’Univers est plat, c’est-à-dire que la lumière s’y déplace en obéissant aux lois de la géométrie euclidienne et sans être déviée par autre chose que les masses. Il révise sensiblement à la baisse la constante de Hubble qui donne le taux d’expansion actuel de l’Univers, ce qui conduit également à revoir son âge à la baisse à 13,82 milliards d’années. Autre réévaluation, celle de ses différents constituants : matière ordinaire, matière noire et énergie noire. La matière ordinaire est celle des objets que nous voyons : galaxies, étoiles ou nuages de gaz et de poussières. La matière noire est cette fameuse substance de nature inconnue dont l’existence a été déduite de l’observation de la masse des galaxies. Quant à l’énergie noire, elle correspond à une forme d’énergie d’origine, elle aussi, inconnue mais agissant à l’échelle de l’Univers comme une force répulsive. « Les proportions de ces trois éléments, estimées à partir du seul rayonnement fossile par Planck, passent ainsi à 4,8 % contre 4,3 % auparavant, à 25,8 % contre 23 %, et à 69,4 % contre 72,8 % », indique Cécile Renault. Le satellite a, par ailleurs, abouti à dresser un jeu inédit de cartes figurant la répartition de nombreux phénomènes sur la voûte céleste : taux de monoxyde de carbone (un traceur de la poussière des amas de galaxies), effet Sunyaev-Zeldovitch (produit par les interactions du rayonnement fossile avec le gaz chaud des amas de galaxies), masses additionnées de la matière ordinaire et de la matière noire (potentiel gravitationnel) et luminosité cumulée des galaxies (fonds diffus infrarouge). Qu’a-t-il trouvé d’inattendu ? Avant tout, Planck a relevé cette différence actuellement inexpliquée de 10 % entre l’intensité de la lumière des grandes fluctuations observée et celle prévue par les modèles (lire p. 7). « Mais aussi des anomalies déjà signalées par WMAP », explique Cécile Renault. La mission a ainsi confirmé qu’il existe une certaine asymétrie de l’intensité du rayonnement fossile entre les deux hémisphères de la sphère céleste. Et que celui-ci présente une tache froide dont la lumière s’échappe avec une plus faible intensité. Autant de points auxquels les scientifiques tentent désormais de trouver des explications. … En apparence, la tâche paraît immense. Mais elle pourrait, avec un peu de chance, être accomplie finalement assez rapidement. Les résultats de Planck présentés le 21 mars ne portaient, de fait, que sur la moitié des données récoltées par le satellite. D’ici à un an, on saura ainsi si, dans les 500 milliards de mesures non encore dépouillées, se cachent les secrets de la genèse de nos origines. Ou s’il faudra compter sur d’autres missions pour les découvrir. À moins, évidemment que l’inflation n’ait jamais eu lieu… « Mais, même dans ce cas, nous n’aurons pas perdu notre temps », rétorque Cécile Renault, chargée de recherche au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie3, à Grenoble, et maître d’oeuvre de l’analyse des séries temporelles de données de l’instrument HFI. « La carte du rayonnement fossile produite par Planck ne relève pas de la spéculation. Elle correspond à une observation. Toute théorie alternative à l’inflation devra pouvoir l’expliquer. » 1. Unité CNR S/Université Paris-Sud. 2. Unité CNR S/UPMC. 3. Unité CNR S/UJF/Grenoble IN P. 04 L’objectif de Planck est de remonter le temps pour capturer l’image de l’Univers tel qu’il était 380 000 ans seulement après sa naissance. 04 © esa
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