Les résultats d’une étude de quatre ans sur l’ensemble du ciel viennent de tomber, et ils sont impressionnants : nous avons la confirmation que le modèle cosmologique standard, qui décrit l’âge, le taux d’expansion, l’histoire et le contenu de l’Univers, est effectivement exact.
Pendant quatre ans, le satellite Planck de l’Agence spatiale européenne a navigué dans le ciel, scannant et collectant constamment des données afin que nous puissions étudier le rayonnement du début de l’Univers, dans tout le ciel.
Aujourd’hui, cinq ans après la fin de cette mission, les données finales sont disponibles. Elles sont aussi complètes et précises qu’il est possible de l’être.
Le satellite Planck cartographie le rayonnement dans la longueur d’onde des micro-ondes ; ce rayonnement a été produit très peu de temps après le Big Bang, soit 380 000 ans seulement après le début de l’existence de notre Univers.
Cette période est importante car c’est la plus ancienne que nous puissions observer dans le temps. Avant ce moment, l’Univers était complètement sombre et opaque – mais lorsqu’il s’est éclairci, le rayonnement électromagnétique a pu se déplacer librement.
Nous appelons cette carte le fond diffus cosmologique (CMB) ; elle a été causée à l’origine par des photons, qui se sont étirés dans la longueur d’onde des micro-ondes à mesure que l’Univers s’étendait.
En étudiant les différences et les changements du CMB dans différentes régions du ciel, les astronomes peuvent calculer diverses caractéristiques de l’Univers au fil de son évolution. Et c’est ce qu’ils ont fait.
La première image du CMB correspondait au modèle standard de la cosmologie. Puis, un deuxième ensemble de données, ainsi que des analyses, publiées en 2013, corroborant le est sorti en 2015. Elles contenaient à la fois des données de température et de polarisation – mais il y avait une mise en garde.
Les scientifiques de Planck ont estimé que la qualité de certaines des données de polarisation de cette version de 2015 – concernant l’orientation des ondes lumineuses – laissait à désirer et n’était peut-être pas assez bonne pour être utilisée en cosmologie.
Cela nous amène à cette nouvelle version, appelée ” legacy release”. Dans l’intervalle, le consortium Planck a retraité les données, les comparant aux observations faites par d’autres instruments, analyses et expériences. Et ils sont satisfaits des résultats.
“Maintenant, nous sommes vraiment sûrs de pouvoir récupérer un modèle cosmologique basé uniquement sur la température, uniquement sur la polarisation, et basé à la fois sur la température et la polarisation”, a déclaré le cosmologiste Reno Mandolesi de l’Université de Ferrare en Italie.
“Et ils correspondent tous”
Les nouvelles données soutiennent toujours le modèle cosmologique standard, et sont plus précises et plus fiables pour les scientifiques à l’avenir.
Ce modèle est, selon le consortium, une excellente description de l’Univers, notamment de la structure et de la distribution des galaxies, de l’abondance de la matière baryonique normale et de la matière sombre froide, de l’énergie sombre et d’une phase d’inflation au tout début de l’Univers.
Il n’a cependant pas tout résolu.
En fait, comme le modèle est maintenant plus précis, il présente une énigme intéressante : la constante de Hubble.
C’est le nom donné au taux d’expansion de l’Univers. Récemment, deux télescopes spatiaux ont fait équipe et ont utilisé des étoiles variables céphéides pour déterminer la constante de Hubble avec une incertitude de seulement 2 %.
Ils ont obtenu une valeur de 73,5 kilomètres (45,6 miles) par seconde et par mégaparsec.
Le problème est que, selon les données de Planck, la constante de Hubble est de 67,4 kilomètres (41,9 miles) par seconde et par mégaparsec… avec moins d’un pour cent d’incertitude.
Comme il n’existe pas de solution astrophysique satisfaisante pour expliquer cet écart, certains ont suggéré que nous avions besoin d’une sorte de “nouvelle physique” pour l’expliquer. Mais il pourrait aussi s’agir de quelque chose de plus banal.
“Pour l’instant, nous ne devrions pas trop nous enthousiasmer à l’idée de trouver une nouvelle physique : il se pourrait bien que la divergence relativement faible puisse être expliquée par une combinaison de petites erreurs et d’effets locaux”, a déclaré Jan Tauber, scientifique du projet Planck à l’ESA.
“Mais nous devons continuer à améliorer nos mesures et à réfléchir à de meilleures façons de l’expliquer”
On ne pouvait, en fait, pas s’attendre à un meilleur résultat, quelles que soient les données : confirmation des idées précédentes, et des questions fascinantes qui ne demandent qu’à trouver une réponse.
Si vous souhaitez faire de la science ou simplement vous balader, les nouvelles données ont été publiées gratuitement sur le site Web Planck Legacy Archive.
Parallèlement, une série d’articles décrivant les nouveaux résultats a été publiée sur le site de l’ESA.