L’enfance de l’Univers dévoilée
Par David Larousserie (LE MONDE)
Image de l’Univers 380 000 ans après le Big Bang, prise par le satellite Planck en 2013. | ESA
Si une image vaut mille mots, celle rendue publique jeudi 21 mars par une équipe européenne d’astrophysiciens en vaut encore dix fois plus. Sous l’égide de l’Agence spatiale européenne, ces chercheurs viennent en effet de prendre une photo qui nous ramène 13,8 milliards d’années en arrière. Elle montre l’Univers le plus jeune qui soit possible d’observer, tel qu’il était à ses tout débuts, 380 000 ans seulement après sa création – elle dévoile un rayonnement qui a voyagé jusqu’à nous depuis la nuit des temps.
La qualité de l’image de ce bébé-Univers prise par le satellite Planck est dix fois plus grande que le dernier cliché disponible pris par la NASA en 2003. De quoi non seulement mieux décrire l’histoire qui conduit de l’enfance à l’adulte qu’il est devenu aujourd’hui. Mais aussi de quoi plonger pour la première fois de l’autre côté du miroir et saisir à quoi a ressemblé le Big Bang, moment-clé de nos origines. Avec à la clé quelques surprises.
« LE NOM SUR LE BRACELET »
« Une collègue, pour illustrer la qualité de ce travail, a réalisé trois photos de son enfant. L’une, très floue, correspondant à la précision d’il y a vingt ans. L’autre, plus nette, où l’on reconnaît le bébé, avec la précision d’il y a dix ans. Et enfin, la dernière, avec la qualité d’aujourd’hui, sur laquelle on distingue le nom sur le bracelet ! », explique Alain Riazuelo de l’Institut d’astrophysique de Paris et du CNRS.
Il faut cependant avoir l’œil du spécialiste pour reconnaître un Univers en formation sur l’image prise par la collaboration de Planck, forte de plus de deux cents personnes. A cette époque, l’Univers ne ressemble à rien de ce qu’il est aujourd’hui. Nulle étoile, nulle galaxie, pas le moindre caillou. La matière est chaude, à environ 3 000 °C et elle n’est faite que de particules microscopiques, des électrons et des protons qui, des millions d’années plus tard, s’assembleront en atomes lourds et molécules…
MÉLASSE BOUILLONNANTE
Elle est même totalement opaque, car nul grain de lumière ou photon ne peut en sortir. Ceux-ci sautent d’électron en électron sans pouvoir s’extraire de la mélasse bouillonnante. Mais ces électrons jouent aussi avec les protons et finissent par se regrouper avec eux, privant les photons de leurs partenaires. La lumière jaillit. Les instruments du satellite Planck envoyé en 2009 à quelque 1,5 million de kilomètres de la Terre n’ont plus qu’à l’enregistrer.
C’est finalement comme s’approcher d’une boîte de nuit bien insonorisée et ouvrir la porte : soudain un bruit assourdit les tympans. Reste à déduire de ce vacarme combien il y a de personnes, combien d’hommes et de femmes, ou l’heure qu’il est…
Image de l’Univers 380 000 ans après le Big Bang, prise par la sonde Wilkinson Microwave Anisotropy Probe en 2003.
Dans le cas de Planck, en guise d’ondes sonores, les chercheurs ont affaire à du rayonnement micro-onde (à des fréquences 15 à 500 fois plus élevées que celles des téléphones mobiles en 3G), qu’ils convertissent en température. En outre ce « bruit » ne varie pratiquement pas : quel que soit l’endroit vers lequel pointent les détecteurs, la même température est mesurée, équivalente à quelque –270 ºC. D’où son nom de fond diffus cosmique ou rayonnement fossile.
Mais tout est dans le « pratiquement ». En réalité, des murmures sont audibles, un million de fois plus faibles que le bruit dominant. « Planck est capable de repérer des cailloux d’un millimètre au sommet d’une montagne de 1 000 mètres de haut », compare Jean-Loup Puget, de l’Institut d’astrophysique spatiale d’Orsay et du CNRS, responsable d’un des instruments de Planck. D’où l’aspect granuleux du cliché, équivalent aux vagues à la surface d’un océan. Ces petites vagues deviendront grandes et donneront naissance aux étoiles, galaxies, amas de galaxies…
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