D4 Big Bang : radiométrie micro-ondes de l'univers primitif

Topique

L'élément central de ce modèle est le spectre du fond diffus cosmologique lui-même, mesuré avec une précision toujours croissante par les missions spatiales successives.

Un satellite pionnier embarquait trois instruments différents : l'un d'eux mesurait, avec une précision sans précédent, le spectre complet de ce fond cosmique à l'aide d'un interféromètre cryogénique, confirmant qu'il s'agit d'un spectre de corps noir quasi parfait, avec des écarts extrêmement faibles – un résultat qui valut plus tard le prix Nobel ; un autre instrument a également permis de découvrir d'importantes anisotropies angulaires de température.

Une mission ultérieure a considérablement amélioré la résolution angulaire avec laquelle ce même spectre est mesuré et a permis de mesurer son spectre de puissance à des échelles beaucoup plus fines, ce qui a permis de déterminer l'âge de l'Univers avec une précision de 1 %.

La physique sous-jacente est simple : un Big Bang chaud produit nécessairement un spectre de corps noir pur ; par conséquent, tout écart par rapport à ce spectre indiquerait la présence de nouveaux processus énergétiques dans l'Univers primordial.

L'aspect le plus remarquable du premier instrument réside dans sa conception unique : il compare directement le rayonnement céleste à un corps noir de référence interne, dont la température est contrôlée au millionième de degré près, éliminant ainsi tout signal propre à l'instrument jusqu'à ne révéler que l'empreinte pure du fond diffus cosmologique. La détection des variations de température à la plus grande échelle angulaire possible a également démontré que les germes des grandes structures étaient déjà présents dès cette période primordiale. Ainsi, du spectre du fond diffus cosmologique qui ouvre cet article jusqu'à ces germes structuraux déjà présents qui le concluent, grâce à l'interféromètre cryogénique et à la résolution angulaire améliorée de la mission suivante, la radiométrie du Big Bang permet, à partir d'un seul spectre mesuré avec une précision toujours croissante, de révéler à la fois la nature purement thermique de l'Univers primordial et l'origine de toutes les structures qui ont suivi.

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