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Les ondes gravitationnelles du Big Bang enfin observées ?

Grâce aux observations du télescope BICEP2 situé en Antarctique, des chercheurs américains ont pour la première fois observé les ondes gravitationnelles primordiales : un phénomène prévu par Einstein dans sa théorie de la relativité générale.

Le télescope américain Bicep2 est installé sur la base antarctique Amundsen-Scott, tout près du pôle sud géographique. © Steffen Richter/Harvard University

Une équipe de physiciens américains a annoncé le 17 mars avoir détecté les premières preuves de l’inflation de l’Univers juste après le Big Bang. Utilisant un télescope appelé Bicep2 basé au pôle Sud, ces scientifiques auraient détecté des ondes gravitationnelles, émises immédiatement après l’explosion qui a formé notre Univers.

La détection de ces ondes, prévues par la théorie, représente l’un des buts ultimes de la physique contemporaine. Selon le modèle d’Univers inflationniste imaginé dans les années 1980, l’Univers aurait grossi de façon considérable en un laps de temps infinitésimal. Durant cette inflation, l’espace-temps aurait été traversé de secousses, les ondes gravitationnelles. Ces soubresauts auraient modelé l’Univers, alors qu’il n’avait que quelques milliardièmes de milliardième de milliardième de seconde.

Une preuve de l'inflation ?

Le télescope Bicep2 n’a pas directement observé les ondes gravitationnelles, mais l’influence de ces ondes sur le fond diffus cosmologique (FDC). Ce FDC, première lumière de l’Univers émise 380.000 ans après le Big Bang, montre une polarisation spécifique qui serait due aux ondes gravitationnelles primordiales. C’est cette polarisation qui vient d’être détectée, plus de 35 ans après la prédiction de l'existence des ondes gravitationnelles.

Les fluctuations de polarité du fond diffus cosmologique observées par Bicep2 Ces fluctuations sont celles attendues dans le cas d'une inflation précoce et rapide de l'Univers. © BICEP2 Collaboration

Ce résultat est très important, car il valide le modèle de la relativité générale d’Einstein et la physique quantique. Bien sûr, il ne s’agit que d'une première observation dans un domaine où tout reste à vérifier. Les données recueillies par le satellite Planck, lancé par l’Europe en 2009 et qui a fonctionné jusqu’en 2013, devraient permettre, lors de leur publication à l’automne prochain, de vérifier cette information. Le satellite a une résolution moins bonne que le télescope Bicep2, mais il a observé tout le ciel, alors que Bicep2 ne s’est concentré que sur une toute petite partie de la voûte céleste. Les deux instruments sont donc complémentaires et l’utilisation de toutes les données sera nécessaire pour valider le modèle inflationniste de formation de l’Univers.

Cette détection est d’ores et déjà considérée comme capitale : le prix Nobel de physique devrait probablement récompenser dans les années à venir cette grande avancée de nos connaissances de la prime enfance de l’Univers.

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