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Big déception : l’inflation cosmique de l’Univers toujours sans preuve

Le signal observé par l’équipe Bicep2 en mars 2014 ne peut pas être associé aux premiers instants du Big Bang. En effet, il provient essentiellement de notre galaxie et de distorsions gravitationnelles rencontrées au cours de sa propagation jusqu’à nous.

Retour sur une annonce qui a fait grand bruit il y a un an. En mars 2014, une équipe de physiciens américains annonce avoir détecté la trace des premiers instants de l’Univers. L’image produite par les chercheurs grâce au télescope Bicep2 montrait dans une zone de notre galaxie, des fluctuations de polarité du fonds diffus cosmologique. 

Les fluctuations de polarité du fond diffus cosmologique observées par Bicep2.© BICEP2 Collaboration

Le fond diffus cosmologique mesuré depuis quelques années par le satellite Planck est une image instantanée de l’Univers 380 000 ans après le Big Bang. Les cosmologistes l’étudient pour remonter beaucoup plus loin encore dans le temps, de 380 000 ans jusqu'à l’époque d’origine de ces fluctuations. Il s’agit sans doute d’une phase d’expansion exponentielle pendant une infime fraction de seconde, appelée inflation, qui s’est accompagnée de la génération d’ondes gravitationnelles. Ces ondes se propagent dans l’Univers, déformant la trame de l’espace-temps. Elles sont beaucoup trop faibles pour être détectées aujourd’hui directement sur Terre, mais elles ont pu laisser une empreinte sur une autre quantité mesurable, la polarisation du fond diffus cosmologique, en particulier des modes spécifiques de polarisation, appelés modes B, qui sont au cœur des recherches menées par les collaborations Planck et Bicep2.

En mars 2014, à l’issue de plusieurs années d’observation, l’équipe Bicep2, dont le télescope se situe au pôle Sud, avait publié un résultat très médiatisé annonçant qu’un signal polarisé en mode B avait été détecté dans une région du Ciel choisie pour être a priori peu contaminée par le rayonnement de notre Galaxie. L’interprétation de ce signal a initialement été annoncée comme une détection très probable des ondes gravitationnelles primordiales, donc de la première preuve concrète de l’inflation précoce de l’Univers.

Le doute s’est néanmoins installé rapidement dans la communauté scientifique. Les modes B de Bicep2 n’étaient-ils pas, au moins partiellement, un signal galactique ? En croisant les données de Planck, de Bicep2 et de nouvelles mesures provenant du télescope Keck, le doute n’est plus possible : le signal annoncé par l’équipe Bicep2 en mars 2014 ne peut pas être associé aux premiers instants du Big Bang, il provient essentiellement de notre Galaxie et de distorsions gravitationnelles rencontrées au cours de sa propagation jusqu’à nous.

Les ondes gravitationnelles primordiales existent peut-être, mais leur détection n’a pas encore eu lieu.

Carte de la poussière (couleurs) et du champ magnétique galactique (reliefs) mesurés par Planck à 353 GHz. Le champ d'observation de Bicep2 est indiqué en pointillés blancs. Il y a un peu de poussières (le bleu foncé n’est pas uniforme) et l'émission polarisée qui permet de tracer les lignes de champ magnétiques ne peut être ignorée.© ESA/Planck/CNRS
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