Archeops : l'Univers est "plat"

 
 
Le 7 février 2002, une expérience originale embarquait sous ballon un télescope de 1,5 mètre de diamètre et un capteur refroidi à 0,1 degré au-dessus du zéro absolu. But : observer le rayonnement fossile du big bang ! Le vol a eu lieu à Kiruna, en Suède, avec la contribution du Cnrs, du CEA et du Cnes. Le résultat indique que l'Univers est plat à 2 % près. Et l'expansion s'accélère...

 
Fond du ciel - région couverte par Archeops (350 x187)
Le rayonnement de fond du ciel
L'arrière-plan est construit à partir de données satellites en ondes millimétriques. En haut, à droite : la partie claire correspond à la zone cartographiée finement par Archeops. Au milieu, à l'horizontale : la trace de notre Voie lactée.
(Cnrs / CEA / Cnes)
Les mesures du rayonnement fossile à 3 degrés Kelvin (K) sont essentielles pour comprendre l'évolution de l'Univers, sa densité et son âge. Elles ont été réalisées avec une sensibilité sans précédent grâce à l'instrument Archeops qui préfigure les 94 bolomètres dont sera équipé le satellite Planck en 2007. Il s'agit d'en savoir plus sur le fond diffus du ciel qui résulte d'une émission de lumière produite lorsque le cosmos était âgé de 300 000 ans. À l'époque, la matière était un gaz chaud porté à 3 000 degrés. Le vestige du rayonnement primordial nous parvient affaibli... à une température mille fois plus basse.
Lancement du ballon Archeops (200 x150)
Les très sérieux scientifiques s'amusent parfois à déployer des ballons dans la nuit au pôle nord.
(Cnrs / CEA / Cnes)

La découverte du rayonnement cosmologique en 1965, dans le domaine des ondes radio de longueur voisine du centimètre, a valu le prix Nobel 1978 à Arno Penzias et Robert Wilson. Depuis, le satellite Cobe en 1992, puis les expériences embarquées sous ballon atmosphérique ou effectuées depuis le sol terrestre en 2000 et 2001 (Boomerang, Maxima, Dasi), ont enregistré des variations d'intensité de l'ordre du millionième à des échelles angulaires de quelques degrés ou plus fines. "Ceci a permis d'établir l'un des résultats les plus marquants de la cosmologie du XXe siècle", dit le communiqué de l'équipe dirigée par Alain Benoît du centre de recherche sur les très basses températures, à Grenoble.
Archeops - le trajet suivi Suède-Russie (200 x120)
Voici la carte du trajet suivi par le ballon scientifique dans les airs : un vol de la Suède à la Russie.
(Cnrs / CEA / Cnes)

Le vol de 19 heures dans la nuit polaire au nord du cercle arctique a hissé le télescope, à bord de la nacelle sous le ballon, jusqu'à une altitude de 33 kilomètres : presque hors de l'atmosphère terrestre. Près de 30 % de l'étendue de la voûte céleste a ainsi pu être cartographié à des longueurs d'onde allant de 0,4 à 2 millimètres. Après analyse, les scientifiques concluent que "l'Univers est spatialement plat à très grande échelle" . Ce qui veux dire que sa "densité de matière et d'énergie" est proche de la "valeur critique" qui sépare une structure "ouverte" (d'étendue "infinie") et une géométrie dite "fermée". Conséquence indirecte : près de 5 % du contenu de l'Univers se compose de matière ordinaire et 25 % de formes de matière exotique de nature inconnue. Le reste, 70 % de la teneur de l'espace, correspondrait à la mystérieuse énergie du vide qui accélère l'expansion (comme l'ont déjà indiqué les explosions de supernovae lointaines).
Frédéric Guérin.