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Reportages

Un message venu du big-bang

Par Marine Corniou - 21/05/2014
Un peu comme un lointain écho du big-bang, des vibrations issues des premières secousses de l’Univers parviendraient encore jusqu’à nous. C’est Einstein lui-même qui a postulé l’existence de ces «ondes gravitationnelles primordia­les», dans sa théorie de la relativité géné­rale, en 1915. Or, ces témoins du fond des âges viennent tout juste d’être détectés!

«Réussir à repérer ce signal est l’un des objectifs les plus importants de la cosmologie», soulignait John Kovac, chercheur au centre d’astrophysique Harvard-Smithsonian (Massachusetts), en mars dernier, lors de la conférence de presse où son équipe a annoncé l’exploit. Aux dires de plusieurs physiciens, la révélation est digne d’un prix Nobel et surpasse même la découverte du boson de Higgs en 2012. C’est tout dire!

Les ondes gravitationnelles en question, ce sont de petites ondulations de l’espace-temps qui se propagent dans l’Univers, telles des vaguelettes à la surface de l’eau, mais à la vitesse de la lumière. Elles sont produites par de violents déplacements de masses ou par des événements cataclysmiques comme la capture d’un astre par un trou noir, l’effondrement du cœur d’un soleil ou encore la collision de deux étoiles à neutrons. Plus intéressant encore, des ondes dites primordiales auraient été émises au moment de l’inflation, c’est-à-dire ce moment de fulgurante expansion de l’Univers survenue dans la première seconde après le big-bang. La taille du cosmos aurait alors augmenté de plusieurs milliards d’ordres de grandeur (multiplication par 1026 au moins) en environ 10-35 seconde, libérant une énergie colossale. Voilà qui expli­querait notamment l’homogénéité de l’Univers, laquelle fait que deux points éloignés de millions d’années-lumière se ressemblent et ont la même température. Logique, puisqu’ils étaient «collés» l’un à l’autre avant que l’inflation les sépare violemment.

Si toutes les prédictions de la théorie de l’inflation, imaginée dans les années 1980, ont pu être vérifiées expérimentalement, la présence d’ondes gravitationnelles issues de cette expansion vertigineuse restait spéculative. On s’attendait tout de même à ce que ces «palpitations» soient toujours perceptibles de nos jours, mais elles restaient extrêmement difficiles à détecter. Il faut dire qu’elles sont bien discrètes. Imaginons l’espace-temps comme une sorte de tissu élastique. Quand une onde gravitationnelle traverse l’espace, elle fait varier les distances entre les objets en étirant et en compressant ce tissu. Sauf que la distorsion observée sur Terre n’est que de 10-19 m (1 milliardième du diamètre d’un atome) pour une distance de quelques kilomètres!

Alors, plutôt que de tenter de les détecter directement, l’équipe de l’Université de Harvard, en collaboration avec plusieurs institutions scientifiques d’un peu partout dans le monde, a mis au point un télescope capable de déceler des traces du passage de ces ondes. BICEP2, c’est son nom, a été installé en Antarctique, la région la plus propice à l’observation spatiale sur Terre, parce que le ciel y est plus sec et plus clair que partout ailleurs. Le télescope a scruté pendant trois ans une petite région du ciel (1%) à la recherche des empreintes laissées par les ondes primordiales dans le «rayonnement cosmologique diffus», cette lumière émise aux premiers instants de l’Univers (voir l’article «Grandiose flash-back!» dans Québec Science d’avril-mai 2013).

L’équipe y a détecté des perturbations caractéristiques (les "motifs de polarisation en mode B"), qui correspondraient bel et bien aux tout premiers remous de l’Univers.
On comprend que les cosmologistes du monde entier soient emballés par la nouvelle. D’abord, elle corrobore une fois de plus les prédictions d’Einstein; ensuite, elle confirme l’hypothèse de l’inflation. Ce sont du moins les conclusions qu’en tirent la plupart des théoriciens, sous réserve d’une confirmation des obser­vations. «La communauté internationale va scruter ces résultats avec beaucoup d’attention, en attendant de nouvelles mesures pour confirmer les données», a précisé Marc Kamionkowski, physicien à l’université Johns Hopkins, dans le Maryland, invité à la conférence de presse pour commenter la découverte.

D’autres télescopes, comme le South Pole Telescope (SPT) des États-Unis et le télescope spatial européen Planck devraient d’ailleurs fournir de nouvelles mesures dans les mois qui viennent. De quoi s’assurer que les signaux détectés ne sont pas du bruit de fond, causés par de la poussière interstellaire ou par les champs magnétiques de notre galaxie. «Si les résultats tiennent la route, ce qui semble bien être le cas, on pourra considérer que l’inflation cosmique nous a envoyé un télégramme, codé en ondes gravitationnelles. Restera à décrypter le message», indique Marc Kamionkowski.

Photo: South Pole Telescope

Pour en savoir plus: Qu'apportent ces résultats aux théories actuelles?

Lire l'intégralité de l'article dans notre numéro de juin-juillet 2014

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