De 2009 à 2013, le satellite européen Planck a scruté la voûte céleste afin d’analyser le fond diffus cosmologique, cette lumière émise 380 000 ans seulement après le Big-Bang. Avec de précieuses informations sur la naissance de l’Univers et sur la formation des grandes structures.
Planck était un observatoire spatial développé par l’Agence spatiale européenne (ESA) avec une participation de l’agence spatiale américaine, la NASA. La mission du satellite étaitt de cartographier les infimes variations de température (ou d’intensité) du fond diffus cosmologique, rayonnement dans le domaine micro-onde montrant l’Univers tel qu’il est 380 000 ans après le Big Bang. 00.
Le rayonnement étudié ne peut être observé de manière suffisamment précise que depuis l’espace. Deux satellites de la NASA — COBE à la fin des années 1980 et WMAP en 2001 — dressent une première carte du rayonnement fossile. Planck, lancé le 14 mai 2009 par un lanceur Ariane 5, a comme objectif grâce à son instrument principal HFI refroidi à 0,1 kelvin de dresser une carte 20 à 30 fois plus précise que ses prédécesseurs. La collecte des données par HFI s’achève en janvier 2012 après épuisement des isotopes hélium 3 et hélium 4 servant à refroidir les bolomètres utilisés comme détecteurs.
Une première interprétation complète des données collectées a été présentée en mars 2013. Les résultats complets ont été t rendus publics en décembre 2014 et publiés au début de 2015
Pendant quatre ans, le satellite Planck a recherché la première lumière émise librement par l’Univers, il y a environ 14 milliards d’années. La mission Planck a publié les premiers articles scientifiques basés sur l’ensemble de ces résultats Ils comportent cinq cartographies complètes du ciel pour l’instrument à hautes fréquences, connu sous son acronyme anglais « HFI », et quatre ans de données pour huit cartographies complètes du ciel pour l’instrument à basses fréquences, connu sous son acronyme anglais « LFI ».
Pour la première fois, a été obtenue une analyse de ce rayonnement selon deux paramètres de la lumière : son intensité, qui traduit sa température, et sa polarisation, qui traduit l’orientation du champ électrique. Jusqu’à présent, ilallait se contenter des informations concernant les variations d’intensité lumineuse à différentes fréquences. La polarisation donne une information supplémentaire sur le rayonnement fossile. Grâce à la mesure des variations de cette polarisation, Planck renseigne maintenant sur la manière dont bougeait la matière de l’Univers primordial, il y a environ 14 milliards d’années. L’image du rayonnement fossile n’est ainsi plus statique, mais dynamique.
L’un des résultats les plus forts concerne la matière noire, cette matière composée de particules dont la nature reste inconnue et qui n’interagit que très peu avec la matière ordinaire (électrons, atomes, etc.). La théorie prédit que des particules de matière noire, aux débuts de l’Univers, doivent s’annihiler entre elles, produisant une libération d’énergie dont on mesure les effets sur la matière ordinaire et sur la lumière actuelle, en particulier les rayons cosmiques, constitués de particules de très haute énergie.
La question était de savoir si cette annihilation s’est faite plus ou moins fortement et pourrait être détectable. Les dernières observations de Planck révèlent qu’elle n’a pas été très importante, ce qui exclut toute une série de modèles théoriques pour la nature de cette matière. Ces modèles avaient été imaginés pour expliquer des excès de rayons gamma mesurés, ces dernières années, par le satellite américain Fermi, le satellite italien Pamela et l’expérience AMS, installée à bord de la station spatiale internationale. Ces trois expériences avaient interprété ces excès comme une possible conséquence de l’annihilation de matière noire. Mais le niveau de certitude des mesures de Planck est tel – 95 % – qu’il ne laisse aucun doute : l’annihilation de particules de matière noire entre elles n’est pas responsable de ces excès de rayons gamma.
Un autre résultat concerne les neutrinos dits primordiaux .Les neutrinos sont des particules très légères, qui interagissent très peu avec la matière et qui sont donc extrêmement difficiles à détecter. Mais, peu après le Big Bang, alors que l’Univers était encore opaque, leur densité était très importante : elle était comparable à celle des photons, avec lesquels ils interagissaient, et affectait l’expansion de l’Univers et la formation des structures.
Dans le rayonnement fossile, cela se manifeste par d’infimes variations de polarisation, qui ont pu être mesurés par Plank. Par ailleurs, les données finales du prédécesseur de Planck, le satellite américain WMAP, laissaient envisager l’existence de quatre sortes de neutrinos. Les variations de polarisation détectées par Plank ont permis de conclure avec une certitude presque absolue qu’il n’existe bien que trois sortes de neutrinos (électronique, muonique, tauique), comme prévu par le modèle standard de la physique des particules élémentaires?
Europe Solidaire 