Une nouvelle façon d’analyser les observations du satellite Planck
L’une des plus grandes réalisations de la physique moderne est le développement d’une cosmologie de haute précision, ou science de l’origine et du développement de l’Univers. En utilisant les restes de chaleur du Big Bang, connus sous le nom de fond diffus cosmologique (CMB), les cosmologistes ont identifié des paramètres cosmologiques aussi importants que l’âge et la teneur en énergie de l’Univers avec une précision sans égal. Une étape importante de cette cosmologie de haute précision a été la réussite de la mission Planck de l’Agence spatiale européenne (l’ESA), conçue pour rechercher les signatures des ondes de densité créées au cours du Big Bang. Par rapport aux satellites précédents, Planck a bénéficié d’un niveau de sensibilité beaucoup plus élevé, au point qu’il n’est pas limité par le bruit instrumental. Cette sensibilité élevée a toutefois créé de nouveaux problèmes, notamment une interférence de la systématique instrumentale et une confusion des émissions astrophysiques d’avant-plan de la Voie lactée. Les futures missions satellites devant être au moins 10 fois plus sensibles que Planck, de nouvelles méthodes sont nécessaires pour surmonter ces défis. Pour aider à les mettre au point, le projet BeyondPlanck, financé par l’UE, développe une toute nouvelle méthode d’analyse conjointe des observations de Planck. «Au lieu d’analyser linéairement les ensembles de données cosmologiques, astrophysiques et instrumentales de Planck, le projet BeyondPlanck adopte une approche itérative», déclare M. Hans Kristian Eriksen, coordinateur du projet. «Cela nous permet d’analyser les avant-plans, qui peuvent ensuite être réintégrés dans le processus d’étalonnage pour obtenir de meilleures estimations à l’avant-plan, ce qui permet un meilleur étalonnage, etc.» Record de vitesse Bien que le projet soit toujours en cours et que la recherche reste fluide, plusieurs résultats importants ont déjà été atteints. Parmi ces résultats, l’un des plus impressionnants est la production d’un échantillon unique de la carte Planck 30 GHz en seulement 90 secondes, y compris l’étalonnage, l’estimation du bruit et la cartographie. «C’est plus rapide que les autres étapes dans le canal, y compris la modélisation en avant-plan», déclare Eriksen. «Nos travaux ont donc prouvé qu’il était effectivement possible d’effectuer le type d’analyse par échantillonnage itératif que nous avions envisagé au début de ce projet.» Des méthodes pour l’avenir Maintenant que l’infrastructure et le code nécessaires sont presque terminés, les chercheurs s’attachent à recueillir les résultats scientifiques grâce à une méthode entièrement nouvelle d’analyse de bout en bout des observations du CMB. Bien que l’objectif principal du projet consiste à utiliser cette nouvelle méthode pour produire de meilleurs résultats à partir de Planck, les chercheurs sont convaincus qu’elle s’appliquera également aux expériences futures. Elle pourrait même jouer un rôle important dans la détection future des ondes gravitationnelles du Big Bang. «Je pense que notre méthode va redéfinir la recherche au cours de la prochaine décennie, permettant des résultats beaucoup plus robustes à partir d’un large éventail d’expériences», déclare Eriksen. «Plus important encore, en permettant d’analyser conjointement des expériences différentes, nos machines permettront aux chercheurs d’exploiter les synergies entre différentes expériences de manière transparente.»
Mots‑clés
BeyondPlanck, mission Planck, Agence spatiale européenne (ESA), Big Bang, cosmologie, fond diffus cosmologique (CMB)