Planck publie la carte la plus détaillée de l’Univers, 380 000 ans après le ‘big bang’

Fond diffus cosmologique le plus précis jamais publié

Le satellite Planck dévoile “la plus vieille lumière de l’Univers” avec des détails inégalés.

Créée à partir des données collectées durant les 15 premiers mois d’exploitation du satellite Planck, voici la carte la plus précise jamais réalisée de notre Univers balbutiant, âgé de seulement 380 000 ans … C’est presque l’aube des temps ; nous découvrons la matière qui s’éveille … Cela se lit dans cette trame grésillante et frémissante, en apparence chaotique, remplissant la totalité de l’espace (en l’occurrence, la voûte céleste que Planck a patiemment scanné avec ses instruments sensibles au rayonnement hyperfréquence).

Peut-être avez-vous déjà entendu parler du “rayonnement fossile” désigné aussi par “fond diffus cosmologique” ou “Cosmic Microwave Background” (CMB) pour les anglo-saxons ? Premières lueurs de l’Univers qui nous parvient enfin, 13,8 milliards d’années après son émission ! En ce temps-là, 380 000 ans après le puissant évènement primordial que nous nommons “big bang”, l’espace est refroidi à 2 700° C. Les grains de lumière ou photons, se libèrent enfin de l’emprise des électrons et protons qui dominaient avec frénésie l’espace-temps. Ces derniers, encouragés par des températures et une densité très élevées, opacifié jusque là l’Univers. Cette carte ― ou première photo ― montre à ses observateurs, avec une précision inégalée, les inhomogénéités du rayonnement, les infimes fluctuations de température qui sont à l’origine des premières étoiles puis attroupement d’étoiles (les galaxies) et, de fil en aiguille, les amas et super-amas de galaxies que nous observons si nombreux aujourd’hui … Décortiquées depuis des mois, les données acquises par Planck révèlent les graines de densité qui vont ensemencer l’Univers d’atomes (hydrogène et hélium dans un premier temps) et donc, développer ses premières structures et méga-structures qui vont le peupler (le remplir).

Un Univers presque parfait.
Sans ces minuscules imperfections, il est évident que nous n’existerions pas. L’uniformité serait alors la norme. Point d’atomes pour former les premières générations d’étoiles, lesquelles à leur tour, dispersent après leur disparition les éléments plus lourds quelles ont synthétisées tels le carbone, le fer, les silicates dont sont faits les planètes (et plus …).

« Nous mesurons la plus ancienne lumière de l’Univers, le fond diffus cosmologique. C’est la carte la plus sensible et détaillée jamais réalisée. C’est comme passer d’une télévision standard (cathodique) à un écran haute résolution. Les nouveaux détails deviennent clairs comme du cristal. » Paul Hertz (astrophysicien à la NASA).

Les cosmologistes voient dans ces délicates variations, dont la distribution est plutôt conforme dans l’ensemble aux prédictions du modèle cosmologique standard, l’empreinte des fluctuations quantiques créées alors que l’Univers n’avait pas encore 1 seconde (température de plusieurs milliards de degrés) et étirées à grande échelle par le phénomène de l’inflation. Sa taille nanoscopique a alors été décuplée à un facteur 10 puissance 25 (1 suivi de 25 zéros) sans que l’on puisse encore expliquer pourquoi !

Dans ce tableau bouillonnant d’informations que les scientifiques se sont employés à faire parler, il apparait que l’Univers est plus âgé d’environ 100 millions d’années par rapport aux précédentes estimations. La constante de Hubble qui reflète le taux d’expansion de l’Univers est ramenée à 67,15 kilomètre par seconde par mégaparsec (+ ou – 1,2). Une valeur inférieure à celle qui est d’usage aujourd’hui (72 km/s/Mpc). En d’autres termes, un cube de quelques 3,2 millions d’années-lumière (1 Mégaparsec) de côté s’agrandit d’un peu plus de 67 km à chaque seconde ! Tout cela conduit à revoir l’âge de l’Univers, pour l’estimer désormais à 13,82 milliards d’années (au lieu de 13,73 milliards d’années jusqu’à cette annonce).
L’inventaire du contenu de l’univers a été légèrement modifié. Ainsi la matière dite ordinaire (matière baryonique) représenterait 4,9 % de sa masse ― 4,6 % précédemment ―, l’énigmatique matière noire compterait quant à elle pour 26,8 % ― 24 % auparavant ― et l’invasive énergie noire qui s’évertue à écarter/dilater l’espace, est revue à la baisse avec 68,3 % contre 71,4 % avant.

Comparaison de la même région du fond diffus cosmologique révélée au début des années 1990 par le satellite COBE (Cosmic Background Explorer), en 2002 par WMAP et en 2013 par Planck

Par delà l’illusion d’une uniformité, les cosmologistes ont décelés quelques anomalies. Notamment une évidente asymétrie entre les deux hémisphères célestes, défiant les prévisions du modèle standard. Une tache froide apparait plus grande qu’attendue. Remarquée et mise ne doute il y déjà une dizaine d’années lors de la campagne d’observation du prédécesseur de Planck, le satellite WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy), son existence est dés à présent confirmée. Impossible de l’ignorer. “Imaginez que l’examen des fondations d’un bâtiment fasse apparaître des fragilités à certains endroits. Même sans avoir la certitude que le bâtiment soit à terme menacé d’effondrement, vous allez sans doute rechercher sans tarder le moyen de le consolider” commente l’astrophysicien François Bouchet (Institut d’Astrophysique de Paris).

Avec 15 autres mois de données à étudier, beaucoup de travail attendent les chercheurs qui souhaitent échafauder de nouveaux modèles tenant compte de cette réparation comme le souligne George Efstathiou, chercheur à l’Université de Cambridgge : “Notre but ultime est de construire un nouveau modèle qui prédise ces anomalies et explique les liens qu’elles entretiennent. Mais nous n’en sommes qu’aux prémices. Nous ne savons pas encore si cela est possible et quels sont les nouveaux postulats de la physique dont nous avons besoin. C’est cela qui est passionnant”.

Qui est Max Planck ?

A écouter lundi 25 mars 2013 sur France Inter, 14 h : “La Tête au Carré”  avec Cecile Renault (LPSC Grenoble) et Alain Riazzuelo (IAP).

Crédit photo : ESA/Planck.