Info choc sur la plus grande accélération de particules de l’univers
Sur la base de nos connaissances actuelles, l’univers a été créé il 13 800 milliards d’années, presque instantanément, au cours d’un événement que nous appelons aujourd’hui le Big Bang. Une «singularité» infinitésimalement petite et infiniment chaude et dense s’est produite puis s’est étendue et refroidie très rapidement en bien moins que quelques fractions de seconde. Comprendre ce qui s’est produit au cours de cette inflation cosmique accélérée nous permettrait de mieux appréhender des processus physiques et des échelles d’énergie (magnitudes) d’un intérêt majeur pour de nombreux domaines scientifiques. Toutefois, les indices que le Big Bang a laissé derrière lui sont occultés par tout le «bruit» généré par notre cosmos depuis des milliards d’années. Un consortium financé par l’UE qui travaille actuellement dans le cadre du projet RADIOFOREGROUNDS s’est attelé à caractériser une composante importante de ce bruit. Cela devrait permettre aux scientifiques de le supprimer de leurs observations, dévoilant ainsi les résidus du Big Bang et de la naissance de notre univers. Premier plan contre fond diffus Selon José Alberto Rubiño-Martin, coordinateur du projet, le Big Bang a semé «...les graines primordiales à l’origine de la formation de toutes les structures que nous pouvons observer aujourd’hui dans le cosmos... Le fond diffus cosmologique (CMB selon l’acronyme anglais) est une relique de la lumière qui existait dans l’univers des premiers âges et que nous pouvons aujourd’hui identifier dans le domaine des micro-ondes.» Les scientifiques s’intéressent tout particulièrement à des fluctuations très subtiles de l’orientation de la lumière associée au CMB, plus connues sous le nom de Modes B de polarisation. Le signal des modes B de polarisation étant très faible, il est occulté par les rayonnements de premier plan émis par notre propre galaxie et d’autres sources intergalactiques. José Alberto Rubiño-Martin explique que: «La détection de cette signature primordiale que constituent les modes B permettrait d’ouvrir de nouvelles perspectives pour la physique fondamentale, à des échelles d’énergie très supérieures au modèle standard de la physique des particules, soit 12 ordres de grandeur (1 000 000 000 000 de fois) plus grandes que celles que l’on peut obtenir avec le Grand collisionneur de hadrons du CERN. Ce n’est qu’en utilisant l’univers comme accélérateur de particules que nous pouvons nous approcher de ces échelles d’énergie.» Faire émerger les grandes lignes Les émissions synchrotroniques et les rayonnements irréguliers de micro-ondes (AME selon l’acronyme anglais), deux processus physiques à l’origine d’émissions de micro-ondes dans notre galaxie, constituent des phénomènes clés. Et, dans les deux cas, le champ magnétique galactique joue un rôle majeur. Toutefois, la polarisation des émissions synchrotroniques n’avait pas encore été vraiment caractérisée et nous ne savions pas si les AME étaient ou non polarisés. Les AME présentent des pics autour de 20 GHz, alors que les synchrotrons dominent à des fréquences inférieures à 30 GHz. L’équipe a combiné des données de l’expérience CMB de QUIJOTE sur le ciel de l’hémisphère nord menée par l’IAC (10-20 GHz) avec neuf cartes détaillées du ciel obtenues par le satellite Planck de l’Agence spatiale européenne (30-857 GHz). Des travaux pionniers menés par ces scientifiques découlent des cartes à la pointe de la technologie qui dessinent dans le ciel de l’hémisphère nord les traces des émissions à 11, 13, 17 et 19 GHz. Ainsi, comme l’explique José Alberto Rubiño-Martin, «nous avons établi un descriptif détaillé des propriétés de polarisation des émissions synchroniques. Le synchrotron polarisé s’avère plus complexe que prévu. ... Par ailleurs, avec QUIJOTE, nous avons établi la limite haute la plus stricte à ce jour de la fraction de polarisation des AME, qui s’avère être presque négligeable.» Ces résultats devraient avoir un fort impact sur la communauté CMB et sur notre capacité à étudier la période d’inflation cosmique. Les scientifiques de RADIOFOREGROUNDS partagent aujourd’hui leurs avancées à travers des outils logiciels en source ouverte, des cartes et des modèles de premier plan accessibles au public.
Mots‑clés
RADIOFOREGROUNDS, énergie, univers, Big Bang, fond diffus cosmologique, primordial, rayonnements irréguliers de micro-ondes, émissions synchrotroniques, champ magnétique galactique, inflation cosmique, rayonnement