Le 17 mars 2014, les astronomes ont annoncé une découverte historique. Après avoir laissé une empreinte profonde dans le rayonnement relique qui imprègne l’Univers tout entier et a été créée à l’aube des temps, les ondes gravitationnelles étaient directement observées, ce qui nous permettait d’examiner la nature même de la période d’inflation, ce qui implique une croissance rapide de notre Univers immédiatement après le Big Bang.
La recherche de données supplémentaires en faveur de la théorie de l'inflation cosmique aurait dû constituer une découverte suffisante, mais le fait que les astronomes disposent désormais de preuves en faveur de l'existence d'ondes gravitationnelles fait de cette fête de la Saint-Patrick un jour spécial pour la cosmologie.
Image de l'univers “enfantin”. La carte affiche les températures de fond des micro-ondes WMAP. Points chauds - rouge et bleu froid.
Alors qu'est-ce que c'est, les ondes gravitationnelles? Ils peuvent être représentés comme des ondulations dans l'espace-temps, qui génèrent des mouvements massifs du mouvement à travers l'espace. Imaginez que vous avez lancé la balle dans la piscine. Les ondulations créées en frappant le ballon contre l'eau se propageront du point d'impact dans différentes directions. Les ondes gravitationnelles agissent de la même manière mais, contrairement aux ondulations à la surface de l'eau, les ondes gravitationnelles se propagent à la vitesse de la lumière dans un espace tridimensionnel. L'équation de la théorie de la relativité générale par Albert Einstein a prédit leur existence. De plus, il y a eu quelques observations indirectes d'ondes gravitationnelles qui éliminent l'énergie orbitale des systèmes stellaires binaires. Puisque nous sommes des objets spatio-temporels, nous devons également pouvoir détecter leur présence lorsqu’ils traversent l’espace-temps local. Des expériences de plusieurs millions de dollars, telles que l’interféromètre laser des ondes de gravité de l’observatoire (LIGO) en Louisiane et à Washington, ont été conçues pour détecter directement les ondes gravitationnelles se propageant à travers la Terre. Cependant, leur découverte s’est révélée jusqu’à présent lamentablement illusoire.
Théorie du Big Bang: la singularité est un point de départ, suivi de l'expansion.
Le fond cosmique de micro-onde ou CMB est un artefact célèbre de big bang. Représentant «Echo» sur la création de l'Univers, ces fluctuations mineures de température, observées à l'extrême extrême de l'univers visible, ont été étudiées à l'aide de télescopes spatiaux tels que la sonde d'anisotropie à micro-ondes Wilkinson de la NASA et l'observatoire Planck en Europe. Ces observatoires mesurent spécialement les petites perturbations de température (connues sous le nom d'anisotropies) dans le CMB et étudient les informations sur les conditions immédiatement après le Big Bang et peuvent même connaître l'âge de l'univers. La période inflationniste rapide suppose que notre univers s'est développé un milliard de milliards de fois en une fraction de seconde. Étonnamment, il s’agit de toute perturbation de taille quantique qui existait à cette époque, gonflée d’une nuit à l’autre, et les astronomes présument que ces minuscules structures peuvent être observées aujourd’hui sous forme d’énormes perturbations gravitationnelles. Mais avant d’utiliser le projet BICEP2, les scientifiques ont supposé que ces ondes étaient trop faibles pour être détectées. Il s'avère qu'ils se sont trompés.
Options possibles pour la fin de l'univers
«C’était comment trouver une aiguille dans une botte de foin, mais nous avons plutôt trouvé de la ferraille», a déclaré Clem Prike, responsable du projet BICEP2, de l’Université du Minnesota.
"Les conséquences de cette découverte sont ahurissantes", a déclaré Jamie Bock, coordinateur du projet, physicien au California Institute of Technology et au Jet Propulsion Laboratory (JPL). "Nous mesurons le signal qui vient du temps immémorial."
Situé dans les conditions atmosphériques arides de l'Antarctique, BICEP2 offre une vue très dégagée de l'espace. L'appareil a la capacité de mesurer la polarisation d'un signal faible provenant du rayonnement de fond. Sur Terre, la lumière du soleil peut devenir polarisée si elle est réfléchie par un miroir ou filtrée à l'aide de lunettes de soleil polarisées (réduisant ainsi les reflets). Le rayonnement de l'ancien relique peut également devenir polarisé et les ondes gravitationnelles ont la capacité de manipuler la polarisation du rayonnement incident. Le type spécifique de polarisation connu sous le nom de «mode de polarisation B» correspond à ce que recherchait BICEP2 et, à présent, avec beaucoup de certitude, les astronomes l’ont découvert.
"Le modèle de polarisation de vortex en mode B est une signature unique d’ondes gravitationnelles", explique Chao-Ling Guo, l’un des chefs de projet, de l’Université de Stanford et du National Accelerator Laboratory.
L'annonce d'aujourd'hui est présentée comme la "découverte du siècle" et, bien que les deux documents publiés aujourd'hui ne soient imprimés que par la presse, il est permis de dire que les astronomes "font mouche". Non seulement ces résultats confirment la théorie de l'inflation cosmique et indiquent la présence d'ondes gravitationnelles, mais ils peuvent également être associés à l'un des problèmes les plus difficiles de la physique quantique moderne, à savoir le rôle joué par la gravité dans le monde quantique.
