Répondre aux questions fondamentales sur l’Univers primordial
Depuis des milliers d’années, l’homme s’interroge sur les origines de notre univers. Les observations réalisées au cours des 20 dernières années ont commencé à reconstituer ce puzzle complexe et fondamental. Pourtant, chaque nouvelle pièce soulève de nouvelles questions. Le modèle standard de la cosmologie du Big Bang décrit comment l’Univers primordial est né il y a près de 14 milliards d’années et a connu (dès le début) une période d’expansion exponentielle et accélérée connue sous le nom d’inflation. Au cours des quelques milliards d’années qui ont suivi, des structures à grande échelle telles que les amas et les galaxies sont apparues progressivement. Elles ont été façonnées par l’instabilité gravitationnelle de la matière noire, un ingrédient cosmique hypothétique qui ne réagit avec la matière standard que par le biais de la gravité.
Comprendre la nature de la matière noire
Il y a quelques milliards d’années, nous sommes entrés dans une nouvelle phase d’expansion, sous l’effet de l’énergie noire, une forme d’énergie énigmatique et invisible. Découvrir la vérité sur ces entités noires pourrait permettre de répondre à certaines questions fondamentales sur l’histoire de notre univers. Le projet PiCOGAMBAS, fruit d’un effort international de scientifiques de l’université de Cardiff(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) au Royaume-Uni et de la Simons Foundation(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) aux États-Unis, a cherché à obtenir de nouvelles informations sur la nature de l’inflation, de l’énergie noire et de la matière noire. L’une des sources de réponse se trouve dans le fond diffus cosmologique (CMB pour «cosmic microwave background»), qui est une «lumière» relique du Big Bang. Cette lumière, que nous percevons comme un rayonnement électromagnétique à micro-ondes, traverse de grandes structures cosmiques au cours de son voyage vers nous, laissant des empreintes distinctes dans les photons du CMB. Le projet PiCOGAMBAS a été financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre).
Combiner l’expertise spatiale des États-Unis et de l’UE
Le projet a exploité de nouveaux ensembles de données disponibles auprès d’institutions partenaires en Europe et aux États-Unis, notamment une nouvelle génération d’expériences sur le CMB menées par l’observatoire Simons et des relevés de galaxies réalisés dans le cadre de missions de l’Agence spatiale européenne(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), telles que Euclid et Gaia. C’est grâce à cette combinaison unique d’expertise que les chercheurs ont pu concevoir de nouvelles méthodes pour examiner les données issues des observations du CMB et les mettre en corrélation avec les relevés de galaxies existants. L’équipe a ainsi été en mesure d’étudier les propriétés de la matière distribuée dans l’univers et son évolution. Parmi les travaux figuraient la conception et la combinaison de simulations numériques, de techniques statistiques et de nouvelles formes d’analyse de données. Les résultats ont permis à l’équipe transatlantique d’analyser le CMB et de mieux comprendre comment se produit l’effet de lentillage gravitationnel sur le rayonnement du fond diffus.
Travaux de collaboration en cours
Les mesures précises mises au point par la Simons Foundation, combinées aux données optiques de la mission Gaia de l’ESA, ont aidé les chercheurs à examiner l’histoire de l’expansion de l’univers et à approfondir les propriétés de la matière noire. L’un des principaux résultats de ce travail de collaboration a été l’analyse de ce que l’on appelle les modes B, c’est-à-dire le rayonnement polarisé du CMB. L’équipe a découvert que l’observation des modes B peut nous aider à déterminer comment les perturbations de la distribution de la matière noire se sont produites pendant la période d’inflation cosmologique. Il s’agit là d’un élément clé, car ce sont ces fluctuations qui ont mené à la formation des grandes structures de l’univers. Les résultats du projet ont démontré que les données cosmologiques du CMB semblent cohérentes tout au long de l’histoire de l’univers, les nouvelles méthodes permettant aux chercheurs d’étudier les modèles de matière noire, d’énergie noire et d’inflation. L’équipe espère que les travaux de collaboration en cours continueront à faire progresser notre connaissance de l’Univers primordial.