Découvrez le dossier Le rayonnement fossile : clé pour la cosmologieLe rayonnement fossile, aussi appelé Cosmic Microwave Background ou CMB, est la lumière la plus vieille du monde et les cosmologistes l’analysent aujourd'hui à partir de sa carte sur la sphère céleste dressée par le satellite Planck. Découvrez ce qu'est le rayonnement fossile et sa provenance, les méthodes d'observation de cette lumière fossile par Planck pour aborder les problèmes des avant-plans et des anisotropies secondaires du rayonnement fossile.


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Le rayonnement fossile : clé pour la cosmologie. © CMB-Esa

Le rayonnement fossile : clé pour la cosmologie. © CMB-Esa

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Laurence Perotto est l'une des cosmologistes françaises qui participent à la mission Planck. Chercheuse au CNRS, elle a rejoint, en octobre 2008, le groupe Planck du laboratoire de physique subatomique et de cosmologie de Grenoble. Elle nous a éclairés sur les questions liées à l'observation du rayonnement fossile par Planck ainsi que sur les enjeux de la mission dans une interview réalisée en janvier 2010, aujourd'hui intégrée à ce dossier.

 

Rayonnement fossile et histoire de l'univers observable

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L'événement à l'origine du rayonnement fossile que Planck observe aujourd'hui s'est produit il y a presque 13,7 milliards d'années, environ 380.000 ans après la « naissance » de l'univers observable.  

 

Caractéristique du rayonnement fossile : un spectre de corps noir presque parfait

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Provenance du rayonnement fossile : la surface de dernière diffusion

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Le temps passant, et même si l'on imaginait que l'univers ne soit plus en expansion, le rayon de la sphère de l'univers observable avec le rayonnement fossile augmente car la lumière provenant de régions de plus en plus lointaines nous parvient. Cette sphère, centrée sur tout observateur présent dans l'univers, est ce que l'on appelle la surface de dernière diffusion.

Le rayonnement fossile et Planck

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Si l'on veut être plus précis sur ce que l'on attend des mesures de Planck, on peut dire que l'on espère avoir de nouveaux  éléments de réponses à des questions fascinantes comme :

 

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On a beaucoup parlé de la possibilité de mesurer avec Planck les fameux modes B de polarisation du CMB, ce qui constituerait une preuve convaincante de la théorie de l'inflation. Mais il n'est malheureusement pas impossible que les instruments de Planck ne puissent nous fournir une telle preuve. En effet, la conception du projet a débuté au milieu des années 1990 et ce n'est que plus tard que l'étude de ces modes B s'est ajoutée au programme de la mission.

 

Le rayonnement fossile et les paramètres cosmologiques

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Planck devrait permettre d'en savoir un peu plus sur la matière noire et l'énergie noire et on peut même dire que c'est l'un des domaines dans lequel il va surpasser ses prédécesseurs.

 

Soustraction des avant-plans du rayonnement fossile

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Exploitation cosmologique des anisotropies secondaires 

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En plus des avant-plans, on remarque aussi dans le rayonnement fossile les anisotropies secondaires. Ce sont des fluctuations de températures et de polarisations du CMB additionnelles, qui ont été produites par l'interaction de la lumière avec le contenu de l'univers après la recombinaison.