N° 252 - Recherche et Technologie

Remonter le temps...
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Info-Physique
Le 14 mai dernier, une fusée Ariane 5 a mis en orbite les satellites Planck et Herschel. L'Agence
spatiale européenne dispose ainsi de deux télescopes spatiaux aux propriétés extraordinaires.
Lorsque Planck aura livré ses données, nous en saurons sans doute un peu plus sur
ce qui s'est passé quelques instants après la naissance de l'Univers. Récit d'une folle histoire
La tâche d'Herschel, le plus grand télescope jamais
envoyé dans l'espace - son miroir a un diamètre de
3,5 mètres alors que celui du télescope Hubble
n'est «que» de 2,4 mètres !- paraît assez simple: observer
l'espace dans l'infrarouge lointain. De quoi repérer des
objets dont le rayonnement est froid, de quelques dizaines
à quelques centaines de degrés au-dessus du zéro absolu.
C'est le cas de cette immensité interstellaire occupée,
pense-t-on, par des gaz et des poussières. Ce qui devrait
permettre d'affiner nos connaissances sur la naissance des
étoiles.
Avant la première seconde
Ce que les scientifiques attendent de Planck est très différent
et demande quelques explications. À première vue,
la tâche du télescope Planck, bien plus petit que
Herschel, est mineure puisqu'il doit «simplement» améliorer
les performances de deux de ses prédécesseurs,
COBE, lancé en 1989 et WMAP, lancé en 2001. Ceux-ci
nous ont en effet déjà fourni des cartes de ce fameux
rayonnement fossile qui baigne l'ensemble de l'Univers,
mais elles restent peu précises alors que, comme on le
verra, bien des réponses aux questions posées dépendent
de cette précision. Planck devra donc jouer tout en
finesse. Il devra aussi, surtout, apporter un autre type d'information,
relative à la polarisation de ce rayonnement,
c'est-à-dire l'orientation de son champ électromagnétique.
Mais en quoi tout cela pourra-t-il faire progresser notre
connaissance de l'histoire de l'Univers ?
Pour comprendre l'importance des observations qu'effectuera
Planck, il faut grossièrement retracer l'histoire de
l'Univers depuis son début, le Big Bang. Si les cosmologistes
sont loin d'avoir écrit tout le scénario, ils semblent
d'accord sur un point: tout s'est joué dans la première
seconde ! Ce qui, sur une durée estimée de 13,7 milliards
d'années, n'est vraiment pas beaucoup... Le mur au-delà
duquel la physique ne peut remonter est celui de l'instant
10 -43 seconde. C'est le fameux «mur de Planck» qui caractérise
la fin de la période où la gravitation est quantique.
Or, il n'existe pas encore de théorie quantique de la gravitation,
ce qui embarrasse bien les scientifiques pour
décrire ce qui se passe avant ce moment.
Le coup de théâtre se produit donc à cet instant, 10 -43
seconde: la gravité s'affranchit des fluctuations quantiques,
elle devient libre, elle se sépare de la superforce
unique qui régnait jusque là; l'Univers entre en croissance...
c'est-à-dire qu'il devait mesurer environ 10 -35
mètre, soit 10 20 fois plus petit que le noyau d'un atome !
La force de gravité ne s'appliquera désormais plus aux
particules mais par effet cumulatif sur d'énormes masses.
Par contre, le domaine des particules est alors régi par une
Carte, dressée par le satellite WMAP en 2003, du rayonnement fossile
de l'Univers, émis environ 380 000 ans après le Big Bang. Cette
carte a permis de confirmer l'âge de l'Univers (13,7 milliards d'années),
sa composition (seulement 4% de matière «visible») et le fait
qu'il est toujours en expansion.
Le satellite Planck... a fait l'objet de tests sous-vide et dans l'ultra-froid au Centre spatial de Liège (CSL). Plusieurs acteurs
universitaires et industriels wallons ont d'ailleurs participé à la réalisation de ce satellite. De plus amples détails sur le satellite et
les tests liégeois sont à lire et à visionner sur le site de vulgarisation de l'ULg, à l'adresse http://reflexions.ulg.ac.be/cms/c_14415/planck-est-a-liege
Athena 252 / Juin 2009