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La polarisation du bruit de fond cosmique enfin détectée

Après vingt ans d'efforts, des astronomes américains ont détecté la polarisation prédite du bruit de fond cosmique, confirmant la théorie cosmologique de l'inflation d'une explosion (Big Bang) à l'origine de l'Univers, suivie d'une forte et rapide expansion. Cette découverte a été réalisée à l'aide du radiotélescope DASI (Degree Angular Scale Interferometer) de la Fondation nationale des sciences (NSF) située sur la base d'Amundsen-Scott au pôle sud. L'équipe d'astronomes de l'Université de Chicago a observé deux coins du ciel pendant 200 jours afin de pouvoir détecter cette polarisation du rayonnement cosmique. "La polarisation était prédite. Elle a été détectée et cela correspond aux prédictions théoriques", s'est félicité l'astronome John Carlstrom. Le bruit de fond cosmique, aussi appelé "rayonnement de fond cosmologique micro-onde" (CMB en anglais) est le plus ancien rayonnement radio que l'on peut observer dans l'Univers. Remontant à 14,7 milliards d'années, il représente en quelque sorte la marque fossile du Big Bang. Découvert en 1965 par deux astronomes américains, ce rayonnement isotrope, c'est-à-dire qu'il diffuse dans tout l'Univers, a été émis environ 300.000 ans après le Big Bang, à l'époque dite de la "recombinaison", lorsque s'est opéré le découplage entre matière et rayonnement. A ce moment, alors que la température de l'Univers était d'environ de 2.700 à 3.700 degrés Celsius, les premiers noyaux ont commencé à capturer pour la première fois des électrons pour former les premiers atomes d'hydrogène et d'hélium. Jusqu'alors, les photons (particules de lumière) émis lors des chocs entre particules élémentaires étaient immédiatement stoppés par l'épaisse "forêt" d'électrons libres. Après la recombinaison, les électrons piégés dans les atomes primordiaux n'entravent plus le parcours des photons: une immense lumière baigne d'un seul coup tout l'Univers. En d'autres mots, la matière se sépare de l'énergie, d'où l'expression de "découplage matière/rayonnement". Le rayonnement de cet immense bain de lumière cosmique, émis dans le domaine visible, ne l'est plus à cause de l'expansion de l'espace-temps qui a étiré la longueur d'onde des photons. Il n'est détectable aujourd'hui que dans le domaine radio sous forme de micro-ondes. La matière, qui a donné naissance aux galaxies et aux étoiles, ne compose que 5 % de la masse et de l'énergie de l'Univers. Le reste est fait d'une mystérieuse force appelée "matière (ou énergie) noire". La seule chose que l'on sait à son sujet est qu'elle agit de façon opposée à la gravité et qu'elle accélère la dilatation de l'Univers. Outre la "matière noire", l'une des conséquences de la théorie de l'inflation est que si la lumière cosmique a interagi avec la matière il y a plus de 14 milliards d'années, elle a dû s'être polarisée. Les scientifiques espéraient donc retrouver dans le rayonnement cosmique une trace de cette polarisation, ce qui est fait. La lumière naturelle, en effet, est non polarisée, c'est-à-dire que ses multiples trains d'ondes changent de plans d'orientation de manière rapide et aléatoire. Elle devient polarisée dès qu'elle est reflétée ou dispersée, comme c'est le cas lorsqu'elle passe, par exemple, à travers des lunettes de soleil polarisantes qui ont comme effet pour celui qui les porte de faire disparaître les reflets à la surface des objets. Dans ce cas, les lunettes agissent en ne laissant passer que les ondes qui oscillent selon un seul et même plan d'orientation. "La détection de la polarisation ouvre de nouvelles perspectives sur l'exploration de l'origine de l'Univers et la réponse aux immenses questions qui subsistent", a estimé l'astrophysicien Michael Turner, lors de l'annonce de cette découverte à la conférence COSMO-02 au planétarium du musée d'astronomie Adler de Chicago (Illinois).

Space.com :

http://www.space.com/scienceastronomy/astronomy/inflation_010429.html

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