Les conclusions de scientifiques de l'université d’Alabama à Huntsville (UAH) conduits par le Dr. Richard Lieu, ne vont pas manquer de provoquer des polémiques : selon eux, l’apparente absence d’ombres galactiques là où l’on en attendait soulève de nouvelles questions sur la validité du fond cosmique de rayonnement micro-onde (CMBR) en tant que preuve de la théorie suivant laquelle tout a commencé dans l'univers par le "Big Bang".
En utilisant de nouvelles mesures très précises fournies par la sonde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) effectuées sur 31 amas de galaxies, les chercheurs ont montré que certains d’entre eux ne provoqueraient pas autant d’ombre qu’ils le devraient sur le rayonnement fossile.
"Ces ombres sont un phénomène bien connu qui est prédit depuis des années", explique R. Lieu. « C’est la seule méthode directe pour déterminer la distance à l'origine du CMBR. Jusqu'ici, toutes les preuves qu’il provient d’un temps aussi lointain ne sont que des preuves indirectes. Si l’on observe une ombre, cela signifie que le rayonnement provient de derrière l’amas. Si l’on n’en observe pas, alors un problème se pose. Or parmi les 31 amas que nous avons étudiés, certains manifestent ce phénomène, mais d'autres pas".
D'autres groupes ont précédemment constaté ce type d'ombres sur le fond micro-onde. Ces études, cependant, n’utilisaient pas les données de WMAP, qui a été conçu spécifiquement pour étudier le CMBR.
Si la théorie standard du Big Bang est exacte et que le rayonnement micro-onde provient effectivement des confins les plus éloignés de l’univers, alors parmi les amas de galaxies les plus « proches » de notre propre Voie Lactée, ceux qui émettent massivement des rayons X devraient tous provoquer des ombres portées sur le fond de micro-onde.
Prises ensemble, les données montrent que le phénomène ne concerne qu’un quart des amas prédits, une valeur sensiblement égale en proportion aux variations naturelles déjà observées dans le fond cosmique à travers le ciel dans sa totalité.
« De deux choses l’une », poursuit R. Lieu, « Soit le fond cosmique micro-onde ne provient pas de derrière les amas, soit... autre chose se passe. Une possibilité serait de dire que les amas eux-mêmes sont des sources d’émission de rayonnement micro-onde, et ceci soit depuis une source interne ponctuelle soit depuis un halo de matériaux émetteurs faisant partie de l'environnement de l’amas ».
"Cependant, en se basant sur tout ce que nous connaissons des sources de rayonnement et des halos environnant les amas, on ne s’attend pas à de telles émissions. Et il serait invraisemblable de suggérer que plusieurs amas pourraient émettre des micro-ondes aux fréquences et intensités adéquates pour correspondre exactement au rayonnement du fond cosmique".
Des ombres nécessaires…
Prédit en 1948 et découvert en 1965, le CMBR est la légère « lueur micro onde » du faible rayonnement qui imprègne manifestement l'univers tout entier. Comme il semble provenir depuis toutes les directions avec une puissance et une fréquence pratiquement uniformes, les cosmologues ont théorisé que le fond cosmique était le rayonnement post luminescent vestige du Big Bang qui a généré l'univers. Et dans ce cas, le rayonnement qui atteint la Terre aujourd'hui a parcouru des milliards d'années-lumière dans l'espace à partir des confins de l'univers.
D’autre part, les amas de galaxies sont les plus grandes structures organisées de l'univers. Chaque amas peut contenir des centaines de galaxies comme la Voie Lactée, chacune avec des milliards d'étoiles. La gravité au centre de certains amas piège du gaz qui est assez chaud pour émettre des rayons X. Ce gaz est également suffisamment chaud pour perdre ses électrons (il s'ionise), ce qui remplit des millions d'années-lumière cube d'espace à l'intérieur des amas galactiques d’essaims d’électrons libres.
Ce sont ces électrons libres qui, en se heurtant et en interagissant avec les photons du rayonnement micro-onde, les dévient fortement de leurs trajectoires initiales et produisent le phénomène d’ombre. Cet effet a été prédit pour la première fois en 1969 par les scientifiques russes Rashid Sunyaev et Yakov Zel'dovich.
Comme des ombres chinoises cependant, ces ombres ne peuvent se former que si les trois ingrédients (lumière, objet et observateur) se présentent dans le bon ordre. Si un objet ne projette aucune ombre, ce peut être parce que la source lumineuse est plus proche de l'observateur que l'objet lui-même. Et cela pourrait signifier que le fond cosmique micro-onde ne provient pas des confins de l'univers, bien qu'il n'y ait aucune source alternative évidente ou connue.
« L'ensemble de données de WMAP est à la disposition du public et d’autres scientifiques vérifient déjà les résultats de nos chercheurs », indique R. Lieu, mais selon lui personne n’a encore pu trouver d’imperfection dans leur analyse.
Le résultat de leur travaux est publié dans l’édition du 1er septembre 2006 d’Astrophysical Journal. Déjà l’année passée, R. Lieu et le Dr. Jonathan Mittaz, chercheur de l’UAH également, avaient publié les résultats d'une étude utilisant des données de WMAP pour rechercher l’existence des effets de "lentilles gravitationnelles" qui devraient être observés (mais qui ne le sont pas) si le fond cosmique micro-onde est effectivement un vestige du Big Bang.
