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Posté par Adrien le Jeudi 25/09/2014 à 10:30
Planck, le fond diffus cosmologique des premiers instants du Big Bang
Planck révèle l'écran de poussière polarisée devant le fond diffus cosmologique.


Carte de l'estimation du signal galactique en unité de signal cosmologique. Plus les zones sont bleues, mois le fond diffus cosmologique est masqué. Le vert correspond à une amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux...) galactique de l'ordre du signal détecté par BICEP2 qui a étudié la partie du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) indiquée par le contour noir. Illustration: © ESA / collaboration Planck
Le consortium Planck, comprenant de nombreux chercheurs et ingénieurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), du CNES et des Universités, vient de publier une nouvelle carte dévoilant l'émission polarisée de la poussière de notre Galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.), dans les régions du ciel les plus propices à la mesure de la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la polarisation est le fait...) du fond diffus cosmologique (Le fond diffus cosmologique est un rayonnement électromagnétique provenant de l'Univers, et qui frappe la Terre de façon quasi uniforme dans toutes les directions.). Cette publication montre que la polarisation du signal d'avant-plan galactique est suffisamment importante pour masquer celle du fond diffus cosmologique, et ce sur la totalité de la voûte (Une voûte (ou voute) est un élément architectural de couvrement intérieur d'un édifice présentant un intrados. La voûte travaille comme un arc et son équilibre suppose la reprise d'efforts de...) céleste. Ainsi, la détection des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) gravitationnelles associées au Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles...), par Planck ou par d'autres équipes et expériences, exigera la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans...) précise des contributions cosmologiques et galactiques de la polarisation du ciel. Ces résultats sont soumis le 22 septembre dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Le satellite Planck (Planck est un satellite artificiel de l'Agence spatiale européenne qui doit être lancé en septembre 2008.) qui a mesuré et révélé au printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées, précédant l'été...) 2013 la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...) reçue de tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le ciel dans le domaine d'émission du fond diffus cosmologique, ne se contente pas de nous apprendre quelle quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de...) de lumière provient d'une direction donné. Il récupère également une autre information précieuse, la polarisation, qui pourrait nous permettre de sonder les premiers instants du Big Bang.

L'intensité du fond diffus cosmologique a été cartographiée avec une précision sans précédent par Planck, et aujourd'hui les chercheurs de la collaboration continuent l'analyse ultrafine des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) pour mesurer la polarisation de ce rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.). C'est l'un des objectifs phares de la mission Planck, car cette polarisation pourrait révéler la présence d'ondes gravitationnelles primordiales générées aux premiers instants du Big Bang. Une détection de ces ondes permettrait de valider l'explication proposée par les théoriciens pour rendre compte de l'uniformité du fond diffus cosmologique. Cela permettrait de valider aussi l'existence d'une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) dite d'inflation où l'expansion de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) a été exponentielle (La fonction exponentielle est l'une des applications les plus importantes en analyse, ou plus généralement en mathématiques et dans ses domaines d'applications. Il existe plusieurs définitions équivalentes : un morphisme continu de...) et d'avoir une meilleure idée de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) à laquelle s'est produite cette inflation. Le défi est à la mesure de l'enjeu, car le signal attendu est à la fois très faible et mêlé à l'émission de notre propre galaxie, la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le...) et nécessite une compréhension très poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) de tous les effets instrumentaux...

L'émission de la poussière (des particules de tailles sub-microniques) présente dans l'espace interstellaire de notre galaxie est le principal signal polarisé du ciel dans le domaine de fréquences le plus propice à cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...). La polarisation de son émission provient de l'alignement des grains de poussière par rapport au champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction,...) de notre galaxie.

Les données de Planck ont permis de caractériser statistiquement la composante polarisée de cette émission sur le ciel et d'en dresser la carte. À partir de ces données, on déduit l'amplitude de la polarisation galactique, celle-là même qui peut mimer, dans les analyses, le signal cosmologique. Cette carte est construite en extrapolant le signal polarisé mesuré à 353 GHz. À cette fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on...), le signal de la poussière galactique est le plus fort et la part du fond diffus cosmologique négligeable, on obtient ainsi un signal "purement" galactique. Les données Planck ont également été utilisées pour caractériser la dépendance du signal galactique en fonction de la fréquence d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...), c'est cela qui a permis d'extrapoler les mesures faites à 353 GHz vers les fréquences d'observation du fond diffus cosmologique (800GHz) et de construire la carte d'amplitude de la polarisation galactiques à cette fréquence.

Ce résultat montre que la polarisation galactique ne peut être négligée nulle part sur le ciel, par rapport au signal que les cosmologistes cherchent. La situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un...) se complique donc par rapport aux annonces, probablement prématurées de la collaboration BICEP2, de la découverte des ondes gravitationnelles primordiales en mars dernier.

Note:
Rappels sur la mission Planck.
Lancé en 2009, Planck, le satellite (Satellite peut faire référence à :) de l'Agence spatiale européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le 31 mai 1975. Elle est chargée de la coordination des projets spatiaux...) (ESA) a observé l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) de la voûte céleste dans neuf bandes de fréquence dans le domaine submillimétrique et micro-onde (Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques de longueur d'onde intermédiaire entre l'infrarouge et les ondes de radiodiffusion. Le terme de micro-onde provient du fait que ces ondes ont une...), entre l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) lointain et la radio. L'analyse des données (L’analyse des données est un sous domaine des statistiques qui se préoccupe de la description de données conjointes. On cherche par ces méthodes à donner les liens pouvant exister entre les...) de l'instrument haute fréquence HFI est la source des résultats qui viennent d'être publiés. Cet instrument HFI, conçu et assemblé sous la direction de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de...) spatiale (CNRS/Université Paris-Sud) avec un financement du CNES et du CNRS a pris des données scientifiques du 13 août 2009 au 14 février 2012.


Pour plus d'information voir:
- http://public.planck.fr/outils/physique/polarisation
- http://public.planck.fr/actualites-planck/237-bicep2-annonce-la-detection-des-traces-des-ondesgravitationnelles-primordiales
- http://public.planck.fr/resultats/238-le-champ-magnetique-de-la-galaxie-vu-par-planck

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Source: CNRS