Utiliser des sources de données différentes pour étudier les débuts de l’Univers
Avec le lancement en 2009 du satellite Planck, l‘Agence spatiale européenne (ESA) a pour objectif de capturer le fond diffus cosmologique (CMB) laissé par le Big Bang. Bien que d’importants volumes de données aient été collectés depuis sur l’Univers primitif, de nombreuses questions restent sans réponse: D’où viennent les fluctuations primordiales de densité de l’Univers? Pourquoi l’Univers est-il si grand et surtout si vide? Pourquoi est-il si plat dans l’espace? Pour répondre à ces questions et bien d’autres, le projet CosmicDawn, financé par l’UE, a combiné des recherches théoriques et d’observation afin de mieux comprendre l’origine de la structure du cosmos. «Notre compréhension des origines des fluctuations dans l’Univers primitif contient toute une série d’hypothèses», explique la Dre Hiranya Peiris, coordinatrice du projet. «Nous voulons tester ces hypothèses fondamentales, en plus de tester des modèles spécifiques.» La théorie de l’inflation L’inflation est un élément essentiel des travaux du projet. Il s’agit d’un cadre théorique qui décrit l’accélération de l’expansion de l’espace suite au Big Bang. «L’inflation est un mécanisme grâce auquel vous pouvez créer une structure dans l’Univers très ancien et contribuer à résoudre certaines des énigmes classiques entourant le Big Bang», déclare la Dre Peiris. Pour tester la théorie de l’inflation, les chercheurs se sont appuyés à la fois sur les données CMB recueillies par le satellite Planck et sur des données provenant d’études des grandes galaxies. Bien que les deux approches échantillonnent différentes périodes de l’histoire de l’Univers, les deux types de données sont complémentaires en ce sens qu’ils permettent essentiellement aux chercheurs de cartographier l’Univers primitif. «En testant un modèle cosmologique avec les données CMB, vous pouvez prédire ce qui devrait apparaître dans sa cartographie dans un univers tardif», explique la Dre Peiris. Progrès réalisés, travail restant à accomplir Au cours du projet, les chercheurs ont découvert que, même si les modèles inflationnistes les plus simples étaient compatibles avec les données, ces modèles ne cadraient pas «naturellement» avec les théories de la physique fondamentale. En conséquence, les chercheurs ont dû se tourner vers de nouvelles approches pour explorer davantage la physique fondamentale. Celles-ci comprenaient l’utilisation d’outils de relativité numérique et de modélisation de systèmes à matière condensée, ces derniers pouvant éventuellement permettre de mener des études en laboratoire sur les processus physiques ayant pu se produire dans l’univers primitif. Dans l’ensemble, d’après la Dre Peiris, des progrès significatifs ont été accomplis au cours du projet: «Nous avons défini des contraintes très fortes réduisant la gamme de mécanismes par lesquels la structure cosmique pourrait être produite dans l’Univers très ancien», explique-t-elle. «De manière tout aussi importante, nous avons identifié les domaines dans lesquels nous devons améliorer notre compréhension de la théorie et de l’observation pour comprendre les origines de la structure cosmique.»
Mots‑clés
CosmicDawn, Agence spatiale européenne, ESA, satellite Planck, Big Bang, fond diffus cosmologique (CMB), structure cosmique, inflation, physique fondamentale