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Cosmologie samedi 28 août 2010

L’histoire de l’Univers en une photo

Pierre Bratschi

Le fond du ciel, peu après le Big Bang, vu par «Planck». Premier succès du satellite européen. (ESA)

Le fond du ciel, peu après le Big Bang, vu par «Planck». Premier succès du satellite européen. (ESA)

Le satellite «Planck» de l’Agence spatiale européenne (ESA) a transmis cet été sa première image de l’Univers. Sa qualité et sa précision devraient permettre aux astronomes d’expliquer comment se sont formées les galaxies

«Ces petites taches en toile de fond sont dues à la lumière émise lorsque l’Univers avait à peu près 350 000 ans, il y a donc 13,4 milliards d’années. Au premier plan, notre Galaxie telle qu’elle existe aujourd’hui et entre les deux toutes sortes d’objets, de la galaxie active située à quelques centaines de millions d’années-lumière aux quasars éloignés de plusieurs milliards d’années-lumière». Face à la première image délivrée cet été par le satellite Planck, Thierry Courvoisier, directeur de l’ISDC (Centre de données du satellite Integral rattaché à l’observatoire de l’Université de Genève), ne cache pas son enthousiasme. «Toute l’évolution de l’Univers sur une photo! Cette image est vraiment magnifique!»

Si Planck, le premier satellite cosmologique de l’Agence spatiale européenne (ESA), permettra d’observer toute sorte d’objets, il a été avant tout conçu pour étudier cette toile de fond dont parle Thierry Courvoisier, plus connue sous le nom de bruit de fond cosmologique. «Cette lumière primordiale est observable aujourd’hui et nous renseigne sur l’état de l’Univers à cette époque», explique Marc Türler, astronome à l’ISDC en charge de l’analyse des données de Planck. «L’Univers avait à peine une demi-journée à l’échelle humaine et déjà des fluctuations, que l’on suppose à l’origine des galaxies, commençaient à se former.»

«L’observation de ces fluctuations confirme l’une des théories les plus audacieuses pour expliquer la formation de notre Univers et pour rendre cohérent le modèle du Big Bang», explique Martin Kunz cosmologiste à l’Université de Genève. Cette théorie appelée inflation suppose qu’à peine né – on parle de 10-35 seconde – l’Univers fut le siège d’une expansion d’une violence inimaginable. Il aurait grossi d’un facteur d’au moins 1026 et probablement immensément plus, de l’ordre de 101 000 000, selon certains modèles.

«C’est stupéfiant, ajoute Martin Kunz. A la fin de cette période d’inflation, des fluctuations de densité sont apparues et il est tout à fait imaginable qu’elles soient d’origine quantiques. La plus petite fluctuation de la nature, la fluctuation quantique, gonflée par l’inflation aurait alors donné naissance aux plus grandes structures connues.» Comment en être sûr? La précision de Planck apportera peut-être une réponse. «En étudiant la forme, le nombre et la répartition de ces fluctuations, nous devrions pouvoir mieux définir cette phase d’inflation, comme sa durée ou son facteur d’expansion», suggère Martin Kunz.

Planck n’en est qu’à ses débuts, et déjà les premiers résultats font frémir les théoriciens de l’Univers. «Il semble effectivement que les premières données de Planck permettront de mieux contraindre le modèle de l’inflation, révèle Martin Kunz, mais le travail d’analyse est énorme à tel point que nous avons un clone de Planck dans nos ordinateurs pour être sûr que les observations soient cohérentes avec les caractéristiques du satellite.»

Si le bruit de fond cosmologique passionne et intrigue les astronomes, Planck attise également la curiosité d’autres spécialistes, «certaines galaxies sont le siège de phénomènes physiques encore très mal expliqués, indique Marc Turler. C’est notamment le cas de l’émission de jet de matière à très haute énergie dans les galaxies actives, ces galaxies dont le noyau est constitué d’un énorme trou noir. Planck, grâce à sa définition et sa sensibilité dans des domaines de longueur d’onde peu explorés nous apportera un regard nouveau sur ces mécanismes énigmatiques». Première bonne nouvelle, le logiciel mis au point par Marc Türler et son équipe fonctionne comme prévu; la résolution du mystère des jets galactiques est peut-être pour bientôt.

Planck représente également une belle réussite pour l’astronomie suisse. «L’ISDC a été fondé suite à la décision de l’ESA de nous octroyer l’analyse des données du satellite Integral lancé en 2002. Le logiciel mis au point donne entière satisfaction et l’expérience acquise constitue une excellente carte de visite pour obtenir de nouveaux contrats», déclare Thierry Courvoisier. C’est ainsi que l’ISDC a obtenu de l’ESA une partie de l’analyse des données de Planck, et de celles de la future mission Gaïa. «Nous prouvons ainsi que nous pouvons passer d’un institut mono-mission à un institut multimissions.»

Mais Thierry Courvoisier insiste également sur le fait que l’institut n’est pas qu’une machine à pondre du logiciel: «Nous ne voulons pas dissocier la partie technologique d’un aspect scientifique de compréhension des objets que nous observons. C’est ce qui a fait notre force jusqu’à présent et ça doit le rester.»

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