Planck : attention à la poussière !

Par Gaëlle Degrez / Publié le 24 septembre 2014

Une nouvelle carte du ciel vient d’être livrée par la mission Planck dans laquelle l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS- CNRS/UPSud) est fortement impliquée. Ses enseignements sont particulièrement riches pour les scientifiques. Ils sembleraient en outre inciter à la prudence face certaines études récentes dont les résultats avaient eu beaucoup d’échos médiatiques.


Carte de l’estimation du signal galactique en unité de signal cosmologique. Plus les zones sont bleues, moins le rayonnement fossile est masqué. Le vert correspond à une amplitude du signal galactique de l’ordre du signal détecté par BICEP2 qui a étudié la partie du ciel indiquée par le contour noir. © ESA - collaboration Planck

Lancé en 2009 à la poursuite des origines de l’Univers, le satellite européen Planck a achevé ses observations il y a un peu plus d’un an. Le traitement et l’analyse des données dans lesquels collaborent de nombreux chercheurs de l’IAS, se poursuivent avec de beaux résultats à la clé et quelques surprises. Parmi ses principaux objets d’études, le fond diffus cosmologique est la plus ancienne lumière de l’Univers émise lors de la période dense et chaude qui a suivi le Big Bang (environ 380 000 ans plus tard, c'est-à-dire il y a près de 13,8 milliards d’années).

Sur la piste des ondes gravitationnelles

Depuis quelques années, ce fond diffus cosmologique est un sujet de recherche extrêmement actif car il pourrait nous apporter des informations essentielles sur la prime jeunesse de l'Univers. Parmi les différentes caractéristiques de ce rayonnement, sa polarisation, c'est-à-dire le fait qu’il « vibre » dans une direction particulière.

C’est notamment en analysant cette polarisation du fond diffus cosmologique que différents équipes scientifiques dans le monde et notamment celles de Planck, espèrent détecter un élément central dans la théorie cosmologique en vigueur mais jamais observé jusqu’à présent : des ondes gravitationnelles primordiales, des vibrations spatio-temporelles produites lors d’évènements gravitationnels intenses comme le Big Bang.

En mars dernier, la collaboration américano-canadienne BICEP2 a annoncé, avec un fort écho médiatique, avoir réussi à identifier la première de ces ondes. La nouvelle carte du ciel dévoilant l'émission polarisée de la poussière de notre Galaxie que vient de publier le consortium Planck montre que dans cette quête du graal, la prudence doit l’emporter sur la précipitation et que l’annonce de BICEP2 était probablement prématurée.


Zoom autour du pôle Sud de l’estimation du signal galactique en unité de signal cosmologique. Plus les zones sont bleues, plus on accède de façon directe au rayonnement fossile. Le vert correspond à une amplitude du signal galactique de l’ordre du signal détecté par BICEP2 qui a étudié la partie du ciel indiquée par le contour noir. Une zone avec une émission galactique vraiment négligeable serait bleu nuit. © ESA - collaboration Planck

En effet, les résultats de Planck indiquent que la polarisation de la poussière galactique est suffisamment importante pour masquer celle du fond diffus cosmologique, et ce sur la totalité de la voûte céleste. En clair, cette poussière brouille les signaux perçus ; la détection de ces ondes gravitationnelles primordiales, par Planck ou par d’autres équipes exigera donc la délicate séparation des contributions cosmologique et galactique de la polarisation du ciel.

Le défi est à la mesure de l’enjeu, car le signal attendu est à la fois très faible et mêlé à l'émission de notre propre galaxie, la Voie Lactée et nécessite une compréhension très poussée de tous les effets instrumentaux. Une détection de ces ondes permettrait de valider l'explication proposée par les théoriciens pour rendre compte de l'’uniformité du fond diffus cosmologique. Elle permettrait de valider l'existence d'une phase dite d’inflation pendant laquelle l'expansion de l'Univers a été exponentielle. En clair, l’aventure continue !

 

Références

Planck intermediate results. XXX. The angular power spectrum of polarized dust emission at intermediate and high Galactic latitudes, Planck Collaboration, A&A, sept. 2014
http://arxiv.org/abs/1409.573

Ces résultats ont été soumis le 22 septembre dans la revue Astronomy & Astrophysics. Cette publication est le fruit du long travail mené à l'’IAS sur le projet Planck, de la définition des instruments à l’'analyse des données.

Contacts
Jonathan Aumont - Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS / UPSud)  - jonathan.aumont@ias.u-psud.fr
François Boulanger – Institut d'Astrophysique Spatiale - (CNRS / UPSud) francois.boulanger@ias.u-psud.fr
Jean-Loup Puget - Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS / UPSud) - jean-loup.Puget@ias.u-psud.fr

Dernière modification le 24 septembre 2014