N° 3–2011: Planck éclaire d'un jour nouveau la scène cosmique

Pour paraphraser William Shakespeare, on pourrait écrire : "L'univers est un théâtre et les galaxies ne sont que des acteurs". C'est ce théâtre et ces acteurs que la mission Planck nous révèle aujourd'hui, avec pour toile de fond l'évolution de notre univers.

Après la publication par l'ESA, en juillet dernier, du premier relevé complet du ciel réalisé par le satellite Planck, voici maintenant les premiers résultats scientifiques de la mission.

Présentés cette semaine par les scientifiques regroupés au sein de la "Collaboration Planck" lors d'une grande conférence tenue à Paris, ces résultats sont issus de 25 articles soumis à la revue Astronomy & Astrophysics.

Ils s'appuient, pour la plupart d'entre eux, sur la première édition du catalogue de sources compactes, qui constitue, en quelque sorte, le casting de la pièce.

Etabli à partir du relevé du ciel réalisé en continu par Planck dans les longueurs d'onde millimétriques et submillimétriques, ce catalogue contient plusieurs milliers de sources très froides, qu'il appartient maintenant à la communauté scientifique d'explorer.

"C'est une étape majeure pour Planck. Jusqu'ici, tout tournait autour de la collecte des données et de leur potentiel prometteur. Maintenant, nous pouvons enfin passer au stade des découvertes," a déclaré Jan Tauber, responsable scientifique du projet Planck à l'ESA.

On peut se représenter l'univers comme la scène du grand théâtre cosmique sur laquelle se déroule une pièce en trois actes.

Les télescopes fonctionnant dans la lumière visible ne donnent à voir pratiquement que le dernier acte : le ballet des galaxies qui nous entourent. En effectuant des mesures dans des longueurs d'onde comprises entre l'infrarouge et les ondes hertziennes, Planck parvient à remonter le temps et à nous présenter les deux actes précédents.

Les résultats publiés aujourd'hui contiennent de nouvelles informations importantes sur l'acte II, qui correspond à la formation des galaxies.

Planck a mis en évidence une autre population de galaxies invisibles par des moyens classiques, constituées à partir de nuages de poussière il y a plusieurs milliards d'années et au sein desquelles les étoiles se sont formées à un rythme 10 à 1000 fois supérieur à celui que connaît notre galaxie aujourd'hui. Aucune observation de cette population n'avait encore été faite dans ces longueurs d'ondes.

"Pour l'instant, nous sommes en train d'apprendre à utiliser ces données pour en extraire le maximum d'informations", déclare Jean-Loup Puget du CNRS, Université Paris-Sud, Orsay (France).

A terme, c'est l'acte I qui nous sera révélé par Planck avec un luxe de détails inédit : celui de la formation des premières structures à grande échelle de l'univers, qui allaient, plus tard, donner naissance aux galaxies. Ces structures peuvent être mises en évidence par l'étude du rayonnement fossile, écho du Big Bang émis 380 000 ans seulement après celui-ci, lorsque l'univers est entré en phase de refroidissement.

Or, pour pouvoir faire des observations précises, il faut tout d'abord éliminer les émissions parasites provenant de tout un ensemble de sources qui occupent le devant de la scène. Il s'agit notamment des différents objets répertoriés dans la première édition du catalogue de sources compactes, ainsi que de diverses sources d'émission diffuse.

Aujourd'hui, une étape importante vient d'être annoncée dans la suppression de cette contamination. On connaissait l'existence d'une "émission micro-onde anormale", rayonnement diffus étroitement corrélé avec les régions de poussière dense de notre galaxie, mais on en cherchait en vain l'origine depuis plusieurs dizaines d'années.

Or, les mesures réalisées par Planck sur un éventail de longueurs d'onde exceptionnel confirment la théorie selon laquelle cette émission provient de grains de poussière animés d'une vitesse de rotation de plusieurs dizaines de milliards de cycles par seconde, qui entrent en collision soit avec des atomes évoluant à haute vitesse, soit avec des photons ultraviolets.

Cette découverte permet d'isoler les données Planck de la "pollution" micro-onde locale avec une plus grande précision, débarrassant ainsi le rayonnement fossile de toute altération.

"C'est un progrès considérable, rendu possible par l'exceptionnelle qualité des données Planck", déclare Clive Dickinson de l'Université de Manchester (Royaume-Uni).

Parmi les nombreux autres résultats présentés aujourd'hui, Planck a révélé de nouveaux détails sur une autre catégorie d'acteurs du théâtre cosmique : les amas de galaxies lointains, dont la silhouette massive se détache du fond cosmologique.

Les scientifiques en ont recensé jusqu'ici 189, y compris 20 amas inconnus, dont l'existence est en cours de validation par XMM-Newton, l'observatoire dans le rayonnement X de l'ESA.

En balayant la totalité du ciel, Planck met toutes les chances de son côté pour détecter les rares apparitions des amas les plus massifs, dont le nombre est un indicateur fiable permettant de caractériser l'univers dans lequel nous vivons, notamment sa vitesse d'expansion et la quantité de matière qu'il contient.

"Ces observations sont autant d'éléments qui font progresser notre connaissance de l'univers", déclare Nabila Aghanim du CNRS, Université Paris-Sud, Orsay (France).

David Southwood, Directeur Science et Exploration robotique à l'ESA, ajoute : "Les résultats d'aujourd'hui ne sont que la partie émergée de l'iceberg. Planck va au-delà de nos attentes grâce au dévouement de tous ceux qui ont participé au projet".

"Ce catalogue contient encore une masse de données brutes qui promettent bien d'autre découvertes. Sans oublier l'objectif ultime de notre quête : le rayonnement fossile proprement dit".

Planck continue à scruter l'univers. Grâce à ses prochaines observations, qui doivent être publiées en janvier 2013, le rideau se lèvera sur le rayonnement fossile, scène d'ouverture du grand théâtre cosmique par laquelle toute a commencé.

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