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Jeudi matin, au siège de l'Agence spatiale européenne (ESA) à Paris, se tenait la conférence de présentation des premiers résultats cosmologiques de la mission Planck. Les scientifiques y ont dévoilé la première carte du rayonnement de fond cosmologique hyperfréquence couvrant l’intégralité du ciel réalisée par le satellite.

"Le plus court chemin qui mène vers l'avenir passe par le passé", c'est en ces mots empruntés au poète Aimé Césaire que Jean-Jacques Dordain, directeur général de l'Agence spatiale européenne (ESA) a présenté la conférence qui se tenait ce matin au siège de l'agence. Aujourd'hui, jeudi 21 mars, les scientifiques (et journalistes) étaient en effet réunis à Paris dans le XVe arrondissement pour assister à une annonce de taille : celle des premiers résultats cosmologiques obtenus de la mission Planck.

Lancé en mai 2009, le satellite Planck a été conçu pour remonter à l'origine même de notre Univers afin d'en savoir plus sur ce, à quoi il ressemblait dans ces jeunes années. Pour cela, l'engin s'intéresse au rayonnement de fond cosmologique hyperfréquence (CMB), autrement dit les émissions de lumière qui baignaient notre Univers alors qu'il n'avait que 380.000 ans. Cette lumière a été libérée par l'interaction des protons et des électrons dont était rempli l'Univers. Puis lorsque ce dernier a commencé à s'étendre, cette lumière a été étirée et a imprégné le ciel en atteignant des longueurs d'ondes hyperfréquences équivalant aujourd'hui à une température de juste 2,7 degrés au-dessus du zéro absolu.

Mais ce rayonnement fossile n'est pas uniforme : il présente des petites fluctuations de températures qui correspondent à des régions de densité légèrement différente et témoignent de la création de futures structures, les étoiles et les galaxies que nous connaissons aujourd'hui. C'est pourquoi étudier le CMB peut permettre d'en savoir plus sur les jeunes années de l'Univers. En 2010, Planck avait dévoilé une première carte de l'intégralité du ciel mais celle-ci mêlait la lumière de notre galaxie, la Voie lactée, à celle du fond diffus cosmologique.

Une carte d'une précision encore jamais atteinte

Aussi, les données des 15 premiers mois de fonctionnement de Planck réunies ont permis de faire encore mieux et de soustraire la lumière de la galaxie pour ne garder que le CMB. C'est cette nouvelle carte qui a été dévoilé ce matin au siège de l'ESA. "Depuis la diffusion en 2010 du premier relevé de l'ensemble du ciel acquis par Planck, nous avons soigneusement extrait et analysé toutes les émissions lumineuses d'avant-plan qui se situent entre nous et la lumière originelle émise par l'Univers, ce qui nous a permis de faire apparaitre le rayonnement de fond cosmologique hyperfréquence avec une précision encore jamais atteinte", a expliqué George Efstathiou, scientifique de l’université de Cambridge.

La carte est considérablement plus précise que celle qui avait été livrée par un autre engin précédemment envoyé, le WMAP. Criblée de points allant du bleu au rouge, elle montre que l'Univers était 380.000 ans après le Big Bang, assez "grumeleux" et relativement peu homogène. Les informations extraites de la nouvelle carte de Planck confirment ainsi "de façon éclatante" le modèle cosmologique standard établi par les chercheurs. Mais pas seulement puisque l'analyse de la nature et la répartition des "germes de structure" sur l'image du CMB va permettre de déterminer la composition et l'évolution de l'Univers de sa naissance à aujourd'hui.

Des caractéristiques énigmatiques et inattendues

Toutefois, la carte dévoilée par Planck révèle également des caractéristiques auxquelles les scientifiques ne s'attendaient pas. Parmi celles-ci, ces derniers ont constaté qu'à une plus grande échelle, les fluctuations des températures du CMB ne correspondent pas à celles que prévoit le modèle standard : leur signal est moins fort que prévu. Ajouté à cela, la carte montre sur une partie du ciel une tache froide bien plus étendue que ce qui était escompté, comme l'avait déjà suggéré WMAP avant lui.

"La détection de ces anomalies par Planck est suffisamment significative pour écarter tous les doutes qui auraient pu subsister quant à leur réalité. Impossible désormais d'avancer qu'il pourrait s'agir d'un biais introduit par les instruments eux-mêmes. Elles sont bien réelles et il nous faut maintenant leur trouver une explication crédible", a commenté Paolo Natoli, de l'université de Ferrara. Parmi les explications, les scientifiques considèrent notamment la possibilité que l'Univers ne soit pas homogène dans toutes les directions à une échelle supérieure à celle des observations.

Ceci ouvre la possibilité que la lumière du rayonnement fossile ait suivi un cheminement plus complexe à travers l'Univers qu'on ne le pensait jusqu'ici. Ce phénomène aurait alors conduit à la naissance de certaines des structures inhabituelles observées aujourd'hui. Mais pour confirmer ou non cette hypothèse, les scientifiques vont devoir se pencher sur la construction d'un nouveau modèle qui prédirait ces anomalies.

Un Univers plus vieux qu'on ne pensait

Outre ces anomalies, les données de Planck confirment toutefois "de façon spectaculaire" l'hypothèse d'un modèle d'Univers relativement simple, constitué de trois composantes : la matière ordinaire (qui compose les étoiles et galaxies), la matière noire et l'énergie noire (force mystérieuse que l'on croit être à l'origine de l'expansion de l'Univers). Les chiffres de chaque composante ont en revanche été légèrement revus. Avant Planck, les scientifiques considéraient que la matière ordinaire représentait 4,5% de la masse énergétique de l'Univers, la matière noire 22,7% et l'énergie noire 72,8%.

Planck lui, a permis d'établir que la matière ordinaire était légèrement plus importante (4,9%), la matière noire bien plus présente (26,8%) et l'énergie noire moindre (68,3%). Enfin, le satellite a aussi conduit à réviser le taux d'expansion actuel de l'Univers appelé constante de Hubble : auparavant évaluée à 73 km/s/Mpc, elle serait plutôt d'environ 67,3 km/s/Mpc. Si le concept est un peu technique, cela veut dire que l'Univers serait plus vieux que ce que l'on pensait jusqu'ici : son âge atteindrait 13,82 milliards d'années.

Un bond de géant qui n'est que le commencement

Comme les scientifiques l'ont expliqué ce matin, les données de Planck ont donc validé certaines conjectures mais ont montré que d'autres étaient erronées. "C'est un bond de géant dans la compréhension de l'origine de l'Univers. Tout a parfaitement fonctionné mais ce n'est que le commencement. Ces données ne sont que la première partie des résultats de Planck et il y aura encore beaucoup de recherches au-delà de la vie du satellite", a souligné Jean-Jacques Dordain. Un point de vue confirmé par George Efstathiou.

"Ces données sont très excitantes mais nous ne pouvons pas nous arrêter là. Nous devons être plus critiques. Etudier les observations et revoir nos hypothèses", a t-il affirmé soulignant également que bien d'autres données sont à venir. "La cosmologie n'était que spéculation jusqu'à récemment" et Planck ouvre de nouvelles voies, a t-il ajouté. "Planck nous donne une nouvelle vision de l'Univers qui nous fait toucher du doigt les limites des théories cosmologiques actuelles. C'est le début d'une nouvelle aventure et nous comptons bien résoudre une partie de l'énigme en poursuivant l’analyse des données de Planck", a conclu de son côté Jan Tauber, responsable scientifique du projet Planck à l'ESA.

(crédits images : ESA - collaboration Planck)

Source de cet Articles : Site : "Maxi Sciences"