Modèle cosmologique standard ou Mona Lisa cosmique ?

Récolte d'un champ de lumière et semaille fossile de graines galactiques ...

Carte de la température du rayonnement fossile sur tout le ciel, réalisée par la collaboration internationale "Planck" à partir des données recueillies par les instruments du satellite du même nom pendant les quinze premiers mois de son fonctionnement. Cette carte a été obtenue avec une sensibilité et une résolution angulaire inégalées. L’échelle de couleur est en millionièmes de degré : c’est l’écart par rapport à la température moyenne de -270.425 ℃ mesurée par le satellite COBE en 1992 (bleu foncé pour un écart de -0,300 °C à rouge foncé pour un écart de +0,300 °C).

Distillation d'un chant d'ondes primordiales

Spectre de puissance des fluctuations angulaires de température du rayonnement fossile, caractérisé par sept pics dits "acoustiques". Les points avec des barres d'erreur sont déterminés à partir d'une analyse de la carte du ciel précédente. La ligne rouge continue qui dessine le contour des sept pics acoustiques en s'ajustant au plus près des points expérimentaux est obtenue à l'aide d'un modèle théorique communément appelé modèle cosmologique standard.

Le rayonnement fossile, appelé aussi fond diffus cosmologique ou CMB en anglais (pour Cosmic Microwave Background), est une sorte de lumière invisible à l'oeil nu (elle correspond à des ondes électromagnétiques de basse fréquence appelées micro-ondes) qui baigne vraissemblablement tout l'Univers depuis plus de treize milliard d'années si l'on en croit l'explication du modèle cosmologique standard. Selon ce modèle accepté par la majorité des astrophysiciens, le CMB constitue la plus ancienne relique actuellement observable de l'hypothétique Big Bang, cet évènement qui marque conventionnellement la date d'origine de la description de l'histoire globale de l'espace-temps et de la matière, bref c'est la première "image" du commencement de l'univers tel que nous le comprenons scientifiquement aujourd'hui en ce début de XXI siècle. Les oscillations visibles sur le spectre de puissance angulaire sont la trace de "sons" ou plus précisément d'ondes acoustiques baryoniques qui parcourraient le plasma primordial de protons, de neutrons et de photons qui baignait l'univers à ses débuts. Les oscillations de densité associées à ses ondes acoustiques sont à l'origine des premières amas d'étoiles et de galaxies. L'étude précise des pics acoustiques visibles sur le spectre de puissance permet d'obtenir des informations étonnamment précises sur l'univers observable et son histoire comme par exemple son âge, la quantité totale d'énergie et de matière qu'il contient et bien d'autres choses encore...

Hommage au satellite Planck récemment éteint mais qui continue à nous éclairer sur l'univers

Le satellite Planck vient d'achever au mois d'octobre 2013 sa mission commencée en 2008 et qui a consisté à collecter très précisément le rayonnement thermique fossile qui baigne l'univers en se cachant soigneusement du soleil en se maintenant dans l'ombre de la Terre à 1,5 millions de km de celle-ci (en un point de l'espace très particulier appelé point de Lagrange L₂ du système Terre-Soleil)!

La collaboration internationale qui travaille toujours sur l'exploitation des données collectées par le satellite n'a probablement pas fini de nous émerveiller par la richesse des informations tirées de ce fond diffus cosmologique (voir légende de la courbe ci-dessus) grâce à une chaine de mesures complexe (télescope, radiomètres, bolomètres, réfrigérateurs à dilution) qui forme les yeux "augmentés" des astrophysiciens et des physiciens des particules dont l'étroite collaboration illustre aujourd'hui la fascinante rencontre entre les deux infinis pascaliens, celui de l'infiniment grand et de l'infiniment petit qui caractérise la cosmologie de précision contemporaine.

Avis aux lecteurs-trices

A l'esthète qui veut bien goûter la métaphore du blogueur scientifique, lequel comparae ici le portrait fidèle de l'univers brossé par le modèle cosmologique standard avec un autre modèle célèbre, artistique celui-là, nous recommandons pour approfondir le lien entre beauté et physique de l'univers, la lecture de "la cosmologie à l'épreuve de l'esthétique" écrit par Aurélien Barrau. 

Au-à la curieux-se de sciences qui désire  s'engager plus avant dans le voyage vers l'infiniment grand ou l'infiniment petit, en étant guidé par les avancées de la physique contemporaine, peut-être trouvera-t-il utile le passeport que voici:

•  https://pass2i.ijclab.in2p3.fr/

Au-à la passionné-e, déjà averti-e mais pas encore expert-e, qui souhaiterait suivre au jour le jour les avancées récentes dans l'observation et l'exploration de l'univers et dans sa compréhension théorique (à l'aide du modèle cosmologique standard et sa palette de paramètres mystérieux comme l'énergie noire et la matière sombre), la blogosphère est généreuse en sites de qualité sur le sujet. Voici une sélection personnelle de blogs, ordonnée du plus facile d'accès au plus technique :

• http://drericsimon.blogspot.fr/ : en français, axé sur l'astronomie et l'astrophysique, très clair, sans formalisme ;
• http://sortirdediaspar.blogspot.fr/ : en français aussi, plus pointu et évoquant aussi d'autres aspects de la recherche en physique ;
• http://resonaances.blogspot.fr/ : en anglais (mais l'auteur travaille en France), d'un haut niveau technique mais qui sait être synthétique, avec un vrai ton personnel, les billets et les commentaires nombreux sont une mine d'or pour découvrir les enjeux de la physique des particules en générale et celles tombées du ciel en particulier.

//dernier travail d'édition le 02/12/13 suite aux remarques éclairées de notre première lectrice ;-)