L'Univers du Télescope Spatial Planck

L'univers de Planck : l'image de l'univers se précise

Après le satellite COBE lancé en novembre 1989, WMAP en juin 2001, la sonde Planck lancée en mai 2009 a pris la suite pour expliquer l'histoire de l'Univers avec une résolution toujours plus fine.

L'Univers contient par définition tout ce qui existe, y compris l'espace-temps, il n'a donc pas de « bord ». En effet, l'existence d'un bord impliquerait qu'au-delà de ce bord, on ne serait plus dans l'Univers, allons-nous franchir cette limite observable ?

La limite observable est un "murmure radio" capturé par les différents satellites dans le spectre électromagnétique à 2,7K (-270°C). Elle nous montre les fluctuations résiduelles de notre univers et en filigrane, les grumeaux de matière qui ont donné naissance aux galaxies, aux étoiles et à tout ce que nous voyons actuellement. Grâce au rayonnement électromagnétique fossile ou Fond du ciel, détecté fortuitement par Arno Allan Penzias et Robert Woodrow Wilson en 1965, nous pouvons voir notre passé.

Ralph Alpher (1921-2007) et Robert Herman (1914-1997) soutenu par George Gamow (1904-1968), avaient prédit en 1948 l'existence d'un rayonnement issu du Big Bang. Le rayonnement fossile est un rayonnement naturel de micro-ondes à basse température arrivant à la surface de la Terre depuis toutes les directions du cosmos. On l'appelle ainsi parce qu'il forme un arrière-plan à toutes les sources radio ponctuelles qui ont été détectées par les radiotélescopes.

Ce rayonnement résiduel du fond du ciel n'a pas été émis à la naissance de l'Univers mais au moment où l'Univers passe d'un état opaque à un état transparent, c’est à dire lumineux. Avant l'Univers est invisible, il n'est pas composé de matière (neutrons et protons), mais d'une soupe de quarks et de gluons.

380 000 ans après le Big Bang la lumière a commencé à voyager librement pour la première fois. La lumière de la gigantesque boule de feu qui suivit le Big Bang s'est lentement refroidie pour devenir 13 milliards d'années après, une toile de fond de micro-ondes. L'Univers Observable contient environ 7×10²² étoiles, répandues dans environ 10¹¹ galaxies, elles-mêmes organisées en amas et superamas de galaxies. Le nombre de galaxies pourrait être encore plus grand. C'est pourquoi les spécialistes de la cosmologie emploient souvent le terme d'univers observable.

N. B. : le modèle du Big Bang privilégie l'existence d'une phase d'inflation cosmique très brève mais durant laquelle l'univers aurait grandi de façon extrêmement rapide. C’est à partir de là que l'essentiel des particules matérielles de l'univers ont été créées à haute température, déclenchant l'émission d'une grande quantité de lumière, appelé fond diffus cosmologique. Ce rayonnement est aujourd'hui observé avec une grande précision par les sondes spatiales.

L'univers de Planck : ses origines, son devenir et ses composants

La lumière ne se déplace pas à une vitesse infinie, les observations que nous faisons proviennent donc du passé.

En regardant de plus en plus loin, nous voyons les objets tel qu'ils étaient dans le passé à une époque de plus en plus proche du Big Bang.

Voici le meilleur plan jamais représenté de l'Univers observable (mars 2013). Cette carte montre le plus vieux phare cosmique rayonnant de notre univers. C'est grâce à la mission Planck que cette trace des premiers objets cosmiques a été détectée avec autant de précision.

La lumière antique (fond diffus cosmologique) a été imprimée sur cette carte quand l'Univers était âgé 380 000 ans seulement. L'image affiche les minuscules fluctuations de température qui correspondent à des régions de densités légèrement différentes, représentant chacune les graines de toute la structure du futur Univers c'est-à-dire les étoiles et les galaxies d'aujourd'hui.

En analysant les motifs de lumière sur cette carte, les scientifiques ont affiné ce que nous savons de l'univers, ses origines, son devenir et ses composants de base. Les scientifiques ont nettoyée cette représentation de toute la lumière émise par les galaxies environnantes et par notre propre Voie lactée.

Planck a permis de fixer un âge plus précis à notre Univers (13,8 milliards d’années), un peu plus vieux que celui de WMAP (13,75 milliards d’années). Sa composition aussi a été affinée, elle est de 4,8 % de matière ordinaire (atomes), 25,8 % de matière noire et de 69,4 % d’énergie noire.

Les gigantesques données recueillies par planck vont occuper les chercheurs pendant de nombreuses années et certainement qu'elles vont nous dévoiler d'autres secrets sur la création de la matière. Le 3 juillet 2009, Planck a atteint le point de Lagrange L2 et a été placé suivant une trajectoire appelée orbite de Lissajous. L2 est situé à 1,492 millions de km de la Terre à l'opposé du Soleil. Le satellite devrait tourner moins vite que la Terre parce que la force de gravitation solaire est plus faible, mais le champ gravitationnel de la Terre tend à l'accélérer. Au point L2, l'objet tourne autour du Soleil, à la même vitesse angulaire que la Terre.

N. B. : Les premières lueurs de l'univers observable vues par la mission Planck (mars 2013). Cette image représente les traces des premiers instants de la création environ 380 000 ans après le Big Bang. Les astrophysiciens européens, canadiens et américains de la mission ont travaillé ensemble pour analyser l'énorme flot de données du télescope spatial Planck. Planck observe et mesure les variations de température de la toile de fond à micro-ondes, avec une sensibilité beaucoup plus élevée, une meilleure résolution angulaire et dans une gamme plus étendue de fréquences que tous les observatoires précédents.