L’histoire du fond diffus cosmique

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Après la conférence sur l’étude du fond de l’univers par Cyril Pitrou, il semblait évident de rappeler l’histoire de l’étude du fond diffus cosmologique et des raisons qui ont mené à cette étude pour ceux qui auraient raté cette présentation. Alors, faisons un petit tour au plus loin que nos yeux puissent voir dans le fond diffus cosmologique.

Mais au fond, c’est quoi le fond?

 

Avant même de parler des études qui ont été menées sur le sujet, revoyons les bases en expliquant ce qu’est le fond diffus cosmologique. Le fond de notre univers n’a tout d’abord aucune réalité physique. Ce fond est juste les premières lumières qui ont été émises au début de l’univers comme il a été décrit par le modèle du Big Bang. Donc ce fond peut varier avec le temps et avec la position de l’observateur. Néanmoins, à notre échelle, nous ne voyons pas ces différences. Cette lumière primordiale est invisible à nos yeux. En effet, à cause de l’expansion de l’univers et d’un effet Dopler, les photons qui nous arrivent ont une longueur d’onde dans les micro-ondes. Le fond diffus cosmique n’est pas par contre une image de notre univers à t = 0. En effet, pendant 380 000 ans, l’univers était trop dense pour que les photons soient propagés dans l’univers. Enfin, lors de la mesure de ce fond, il faut prendre en compte les différents objets qu’ont pu traverser les photons car les effets de gravitations peuvent modifier la longueur d’onde des photons. Cela vient du fait que l’espace-temps est modifié par la gravité. Il faut aussi prendre en compte le bruit de fond ambiant, surtout la voie lactée. En effet, comme notre galaxie est une grande source de lumière, elle est donc une source de pollution lumineuse comme nos villes avec les étoiles dans le ciel. Le problème c’est que l’on ne peut pas éteindre notre galaxie. Alors on suppose qu’il y a une continuité pour réaliser la carte entière.

Une image de plus en plus précise

 

La mesure du Fond Diffus Cosmologique prend ses origines à la fin de la seconde guerre mondiale. En effet, l’astronomie était surtout basée sur la mesure dans le visible. Mais après la grande utilisation des radars pendant la guerre, cette technologie fut tournée vers le civil et le monde scientifique. Les astronomes s’en sont donc pris à coeur joie. Par exemple, le centre d’observation de Floirac a un radiotélescope, un ancien radar allemand venant de la seconde guerre mondiale. En 1963, Alan A Penzias et Robert W WIlson (USA) observe le halo de notre galaxie sur une longueur d’onde de 7.35 cm. Ils ont remarqué, que les mesures donnaient un bruit de fond supérieur à ce qui aurait pu être attendu. Après avoir étudié les possibles sources parasites, ils concluent que ce surplus serait dû aux photons émis par un univers chaud et dense au début de sa création ce qui donna naissance au Fond Diffus Cosmologique. Les deux physiciens remporteront d’ailleurs le prix Nobel de Physique en 1978. L’image qu’ils réussiront à tirer est un fond uniforme montrant un univers en général homogène au début de l’univers. Mais la définition de l’image est assez faible, il faut des outils beaucoup plus précis et surtout éviter les perturbations terrestres. Alors les grandes missions pour faire cette image du début de notre univers se sont faites grâce à des satellites. COBE, WMAP et Planck ont tous apporté de plus en plus de précision et ont montré des inhomogénéités.

Que nous dit cette lumière primordiale?

Il est intéressant d’avoir les données mais encore faut-il les analysé et  les comprendre. La première chose à remarquer est que notre univers au départ était presque homogène. Il n’y avait que peu de différence entre chaque partie de l’univers à cette époque ce qui est assez incroyable quand on voit notre univers aujourd’hui où les différences sont bien plus importantes. Cela voudrait dire que notre univers est “plat”. Alors non, cela ne veut pas dire que nous sommes dans un univers en 2D comme un jeu 8 Bits, mais que notre univers ne se replie pas sur lui-même. La second point le plus important est toute ces petites inhomogénéités qui prouvent le modèle de l’inflation cosmique. Selon ce modèle, les fluctuations que nous observons seraient des fluctuations quantiques de l’époque de la grande inflation. Grâce à ces fluctuations, les éléments ont pu ainsi se regrouper pour faire les structures que nous connaissons aujourd’hui (galaxie, amas de galaxie…). D’ailleurs, ces inhomogénéités sont encore étudiés pour comprendre l’origine de l’inflation. Selon certains scientifiques, une région très froide dans le fond diffus cosmologique pourrait être le signe d’une collision avec un autre univers qui aurait permis l’expansion de notre univers. Mais d’autres scientifiques restent sceptiques sur cette théorie.

Une lumière qui s’éteint

Cette première lumière de notre univers nous a révélé beaucoup de choses et nous a permis de réaliser des défis scientifiques et technologiques incroyables. Mais avec le temps, ce fond s’éteint lentement à cause de l’expansion de l’univers. Et un jour, les espèces intelligentes en quête de réponse ne pourront plus se tourner vers ce premier cri qui sera étouffé dans l’espace. Nous sommes encore à une époque où nous pouvons voir tellement de choses dans l’univers ce qui est, sans que nous le réalisons une grande chance.

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