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Des astrophysiciens américains annoncent avoir observé les traces laissées par les fluctuations gravitationnelles dans la première lumière émise par l'univers. Si elle est confirmée, il s'agit d'une découverte capitale.
Einstein les avaient imaginées il y a un presque un siècle et elles viennent tout juste d'être observées. Ce phénomène qui a si longtemps résisté à l'observation porte le nom intriguant d'ondes gravitationnelles. Des astrophysiciens américains emmenés par John Kovac du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics auraient détecté la première preuve formelle de l'existence des ces ondes, des fluctuations de l'espace-temps. Si cette découverte est confirmée, ils viennent alors de décrocher le Graal de la cosmologie moderne. Une découverte comparable à celle du boson de Higgs en physique des particules.
De quoi est-il question exactement? Dans la théorie de la relativité générale énoncée par Einstein, la masse des objets déforme l'espace-temps. C'est la raison pour laquelle les corps massifs détournent la lumière. Mais cette déformation n'est pas forcément statique. Des événements prodigieusement énergétiques, comme la collision de deux trous noirs, sont susceptibles de provoquer des vagues dans ce tissu spatio-temporel, comme le ferait un caillou lancé dans une mare. Ces ondes se propagent de proche en proche dans l'espace, à la manière d'une onde sismique dans la croûte terrestre, mais à la vitesse de la lumière.
Le problème, c'est que ces vagues sont en réalité de minuscules vaguelettes. Elles sont d'ailleurs si ténues que toutes les expériences visant à les observer directement ont échoué (voir ci-dessous). C'est pourquoi une autre piste de détection, indirecte, est envisagée depuis des années: et si les ondes gravitationnelles provoquées par l'événement le plus énergétique que nous connaissons, le Big Bang, avait laissé des traces?
«Je suis assez excité mais je ne suis pas encore convaincu»
François Bouchet, astrophysicien.
Les scientifiques ont ainsi scruté le fond diffus cosmologique, la première lumière émise par l'univers 380 000 ans après le Big Bang, pour voir s'il ne présente pas des anomalies prévues par les théories d'Einstein. C'est justement cette empreinte gravitationnelle dans le rayonnement fossile que les chercheurs américains ont annoncé avoir découvert lundi grâce à leur observatoire BICEP2, situé au pôle sud.
«Ils ont étudié pendant très longtemps une petite portion de ciel avec des outils parfaitement adaptés à ce qu'ils cherchent. Le spectre qu'ils ont obtenu est magnifique» s'enthousiasme Cécile Renault, chercheuse au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (LPSC) du CNRS, à Grenoble. «Je suis assez excité, mais je ne suis pas encore convaincu» tempère François Bouchet, coordinateur scientifique et coresponsable, avec Jean-Loup Puget, du télescope spatial Planck qui scrute lui aussi le rayonnement fossile, mais dans sa globalité. «J'ai l'impression qu'ils sont un peu optimistes sur leur interprétation», poursuit François Bouchet. «Ils n'écartent pas certaines sources de bruit possibles ce qui améliore artificiellement leur résultat sur la plan statistique. Nous allons regarder ça de très près dans les semaines à venir. Mais c'est potentiellement très important.»
La carte de polarisation qui révèle la présence d'ondes gravitationnelles.
Une fenêtre ouverte sur la première seconde de l'univers
Cette découverte ouvrirait en effet une fenêtre sur les premiers instants de l'univers. Les théoriciens pensent que les ondes gravitationnelles du Big Bang ont été provoquées par une période extrêmement courte - moins d'un milliardième de milliardième de milliardième de seconde - de la première seconde de l'univers: l'inflation. Pendant ce court laps de temps, l'univers se serait très brusquement dilaté, à des vitesses bien supérieures à celle de la lumière, provoquant la formation des premiers grumeaux de matière. Or ce sont ces grumeaux qui sont à l'origine des grandes structures de l'univers, comme les amas de galaxies.
«La théorie prévoyait que les ondes gravitationnelles auraient mis la matière en mouvement d'une manière tout à fait particulière à cet instant et que cela se verrait dans la polarisation de la lumière émise 380 000 ans plus tard», explique Cécile Renault. «C'est ce que cette équipe très réputée semble observer. Cela validerait l'hypothèse de l'inflation et permettrait d'en affiner la modélisation.»
Les cartes de polarisation de Planck dévoilées cet automne?
Les scientifiques attendent donc avec encore un peu plus d'impatience les cartes de polarisation du satellite Planck. «Pour le moment, nous ne sommes pas prêts», reconnaît François Bouchet. «Mais nous avons aussi étudié leur bout de ciel. Nous pourrons comparer nos résultats.» Planck devrait fournir une première carte global de la polarisation du rayonnement cosmologique à l'automne.
«Ces données permettront quoi qu'il arrive de trancher», appuie Stavros Katsanevas, directeur du laboratoire Astroparticule et Cosmologie de l'université Paris VII. «Pour l'instant, les travaux de nos collègues américains semblent sérieux, mais cela n'a pas été soumis à la critique de la communauté par une publication dans une revue de référence. Il faut être patient.»
le figaro
Einstein les avaient imaginées il y a un presque un siècle et elles viennent tout juste d'être observées. Ce phénomène qui a si longtemps résisté à l'observation porte le nom intriguant d'ondes gravitationnelles. Des astrophysiciens américains emmenés par John Kovac du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics auraient détecté la première preuve formelle de l'existence des ces ondes, des fluctuations de l'espace-temps. Si cette découverte est confirmée, ils viennent alors de décrocher le Graal de la cosmologie moderne. Une découverte comparable à celle du boson de Higgs en physique des particules.
De quoi est-il question exactement? Dans la théorie de la relativité générale énoncée par Einstein, la masse des objets déforme l'espace-temps. C'est la raison pour laquelle les corps massifs détournent la lumière. Mais cette déformation n'est pas forcément statique. Des événements prodigieusement énergétiques, comme la collision de deux trous noirs, sont susceptibles de provoquer des vagues dans ce tissu spatio-temporel, comme le ferait un caillou lancé dans une mare. Ces ondes se propagent de proche en proche dans l'espace, à la manière d'une onde sismique dans la croûte terrestre, mais à la vitesse de la lumière.
Le problème, c'est que ces vagues sont en réalité de minuscules vaguelettes. Elles sont d'ailleurs si ténues que toutes les expériences visant à les observer directement ont échoué (voir ci-dessous). C'est pourquoi une autre piste de détection, indirecte, est envisagée depuis des années: et si les ondes gravitationnelles provoquées par l'événement le plus énergétique que nous connaissons, le Big Bang, avait laissé des traces?
«Je suis assez excité mais je ne suis pas encore convaincu»
François Bouchet, astrophysicien.
Les scientifiques ont ainsi scruté le fond diffus cosmologique, la première lumière émise par l'univers 380 000 ans après le Big Bang, pour voir s'il ne présente pas des anomalies prévues par les théories d'Einstein. C'est justement cette empreinte gravitationnelle dans le rayonnement fossile que les chercheurs américains ont annoncé avoir découvert lundi grâce à leur observatoire BICEP2, situé au pôle sud.
«Ils ont étudié pendant très longtemps une petite portion de ciel avec des outils parfaitement adaptés à ce qu'ils cherchent. Le spectre qu'ils ont obtenu est magnifique» s'enthousiasme Cécile Renault, chercheuse au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (LPSC) du CNRS, à Grenoble. «Je suis assez excité, mais je ne suis pas encore convaincu» tempère François Bouchet, coordinateur scientifique et coresponsable, avec Jean-Loup Puget, du télescope spatial Planck qui scrute lui aussi le rayonnement fossile, mais dans sa globalité. «J'ai l'impression qu'ils sont un peu optimistes sur leur interprétation», poursuit François Bouchet. «Ils n'écartent pas certaines sources de bruit possibles ce qui améliore artificiellement leur résultat sur la plan statistique. Nous allons regarder ça de très près dans les semaines à venir. Mais c'est potentiellement très important.»
La carte de polarisation qui révèle la présence d'ondes gravitationnelles.
Une fenêtre ouverte sur la première seconde de l'univers
Cette découverte ouvrirait en effet une fenêtre sur les premiers instants de l'univers. Les théoriciens pensent que les ondes gravitationnelles du Big Bang ont été provoquées par une période extrêmement courte - moins d'un milliardième de milliardième de milliardième de seconde - de la première seconde de l'univers: l'inflation. Pendant ce court laps de temps, l'univers se serait très brusquement dilaté, à des vitesses bien supérieures à celle de la lumière, provoquant la formation des premiers grumeaux de matière. Or ce sont ces grumeaux qui sont à l'origine des grandes structures de l'univers, comme les amas de galaxies.
«La théorie prévoyait que les ondes gravitationnelles auraient mis la matière en mouvement d'une manière tout à fait particulière à cet instant et que cela se verrait dans la polarisation de la lumière émise 380 000 ans plus tard», explique Cécile Renault. «C'est ce que cette équipe très réputée semble observer. Cela validerait l'hypothèse de l'inflation et permettrait d'en affiner la modélisation.»
Les cartes de polarisation de Planck dévoilées cet automne?
Les scientifiques attendent donc avec encore un peu plus d'impatience les cartes de polarisation du satellite Planck. «Pour le moment, nous ne sommes pas prêts», reconnaît François Bouchet. «Mais nous avons aussi étudié leur bout de ciel. Nous pourrons comparer nos résultats.» Planck devrait fournir une première carte global de la polarisation du rayonnement cosmologique à l'automne.
«Ces données permettront quoi qu'il arrive de trancher», appuie Stavros Katsanevas, directeur du laboratoire Astroparticule et Cosmologie de l'université Paris VII. «Pour l'instant, les travaux de nos collègues américains semblent sérieux, mais cela n'a pas été soumis à la critique de la communauté par une publication dans une revue de référence. Il faut être patient.»
le figaro
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