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Pas d’ondes du Big Bang pour Planck et Bicep2

En combinant leurs observations, les collaborations Planck et Bicep2 n’ont pas démontré que la polarisation du rayonnement fossile observée implique une phase d’inflation de l’univers très primordial.

Après trois saisons d’observations d’une région du ciel (le southern galactic hole) à partir du pôle Sud, ainsi que des mois à éliminer des sources d’erreurs possibles, les membres de la collaboration Bicep (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) avaient annoncé le 17 mars 2014 qu’ils pensaient avoir détecté et mesuré les modes B de l’inflation.

Il s’agit d’une polarisation particulière de la plus vieille lumière de l’univers, celle du rayonnement fossile, qu’auraient provoquée les ondes gravitationnelles générées lors d’une phase très primitive de l’histoire du cosmos observable, le témoignage de la gigantesque dilatation du tissu de l’espace, d’où son appellation d’inflation. Plus simplement, on peut parler des ondes gravitationnelles du Big Bang.

Max Tegmark, cosmologiste mondialement réputé, a déclaré au sujet de cette découverte : « Si la découverte des ondes gravitationnelles de l’inflation venait à être confirmée, ce serait une révolution en cosmologie et elle mériterait l’attribution d’un prix Nobel ». De fait, une confirmation était bien évidemment nécessaire.

Plusieurs signaux parasites perturbent la chasse aux modes B de l’inflation, par exemple l’effet de lentille gravitationnelle des amas de galaxies, la matière noire et les neutrinos qu’ils contiennent, u encore les poussières de la Voie lactée alignées par ses champs magnétiques. En optant pour la région du southern galactic hole de la voûte céleste, les membres de Bicep estimaient bénéficier d’une région peu bruitée.

L’équipe Bicep n’a fait des mesures que dans la seule bande de fréquences centrée sur 150 GHz, alors que Planck utilisait neuf canaux d’observation, dont sept permettent de mesurer la polarisation. Aux alentours de 353 GHz, il est possible de déterminer la contribution des poussières galactiques à la polarisation du rayonnement fossile.

De fait, des résultats partiels de la collaboration Planck, publiés en septembre 2014, incitaient à penser que tout le signal observé par les membres de Bicep2 pouvait être dû uniquement aux poussières de notre Galaxie.

Face à ce constat, les deux collaborations ont décidé de joindre leurs forces. Les résultats viennent d’en être publiés, y compris des données de l’expérience Keck Array. Malheureusement, la publication confirme que le signal découvert dans le southern galactic hole et ailleurs sur la voûte céleste peut parfaitement s’expliquer sans faire intervenir la théorie de l’inflation, mais uniquement l’effet des poussières de la Voie lactée.

Cela ne démontre pas qu’il n’existe pas une composante faible des modes B qui soit bien due aux ondes gravitationnelles de l’inflation, simplement qu’elle reste en dessous du seuil où leur détection pourrait être annoncée comme établi en se basant sur les observations. Pour espérer aller plus loin, il faudra par exemple des détecteurs plus précis.

La seule certitude acquise est que le fameux paramètre r pour les ondes gravitationnelles de l’inflation doit être inférieur à 0,12, ce qui élimine plusieurs des théories en vigueur.

Si cette publication met fin au suspense lancé par Bicep2, cela ne met pas un terme à la traque aux ondes gravitationnelles du Big Bang. D’autres expériences au sol, en ballon ou dans l’espace vont être menées.

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