MESURER LES FLUCTUATIONS INFIMES DE LA PREMIERE LUEUR DE L'UNIVERS
Durant ces 20 derni?res ann?es, gr?ce ? la sensibilit? des nouveaux instruments, la cosmologie, soit l??tude de l?histoire et de la composition de l?univers, est v?ritablement entr?e dans une phase observationnelle. D?sormais les param?tres cosmologiques fondamentaux tels que la densit? en mati?re baryonique (mati?re ordinaire), la densit? en mati?re noire (mati?re qui n?interagit pas avec la lumi?re et qui se manifeste seulement par sa masse), la part d??nergie sombre, ou bien encore l??ge de l?univers, peuvent ?tre mesur?s avec de plus en plus de pr?cision et permettent de tester la validit? des mod?les existants.
Depuis l?explosion primordiale qui lui a donn? naissance il y a environ 13.7 milliards d?ann?es, l?univers est en expansion. Outre l?observation de l??loignement des galaxies depuis 80 ans, un des piliers de cette th?orie dite du Big Bang, est la pr?diction puis l?observation d?un rayonnement microonde (c?est-?-dire dans le domaine des longueurs d?onde millim?trique), le CMB (Cosmic Microwave Background ou Rayonnement de Fond Cosmologique) ?mis quelques 300 000 ans apr?s ce fameux Big Bang. C?est ? ce moment que les photons sont parvenus ? se lib?rer pour la premi?re fois de la mati?re autrefois trop dense et trop chaude pour que le moindre rayonnement ne s?en ?chappe. Ce rayonnement fossile nous parvient aujourd?hui de toutes les directions de l?espace apr?s avoir voyag? durant pr?s de 13.7 milliards d?ann?es et s??tre consid?rablement refroidi depuis son ?mission puisque sa temp?rature moyenne est aujourd?hui de 2.73 K (soit 2.73 ?C au-dessus du z?ro absolu). D?tect? pour la premi?re fois en 1965 par Penzias et Wilson, il s?agit de la premi?re lueur observable de l?univers, et son empreinte fossile constitue un mur qui emp?che les astronomes d?observer directement ce qui s?est pass? avant. Ce rayonnement remarquablement uniforme r?v?le des fluctuations infinit?simales (de l?ordre du dix milli?me), comme l?ont montr? la mission spatiale COBE en 1992 puis son successeur WMAP depuis 2001. Ce sont ces infimes fluctuations primordiales que traquent les astronomes car ils y recherchent des empreintes laiss?es ? la fois par ce qui a pr?c?d? l??mission de ce rayonnement, mais ?galement par celles produites par les obstacles rencontr?s lors de son parcours jusqu?? nous.
Introduction
Pour observer et mesurer ces fluctuations infimes, le site du D?me C semble ?tre un lieu particuli?rement propice. Sa concentration extr?mement faible en vapeur d?eau pr?cipitable en fait un site d?observation id?al dans les longueurs d?ondes submillim?triques et millim?triques dans lesquels le rayonnement fossile est le plus intense. Par ailleurs, la combinaison de sa localisation ? des latitudes subpolaires (75? Sud) avec la stabilit? de l?atmosph?re sur les hauts plateaux Antarctique permettent d?envisager des mesures sur de tr?s longues p?riodes en continu, absolument n?cessaires pour esp?rer d?tecter des variations de temp?rature du rayonnement cosmologique de l?ordre de 1/10 000 000 ! M?me durant l??t? austral, la trajectoire basse du soleil sur l?horizon laisse la possibilit? aux astronomes de continuer ? effectuer des mesures au z?nith sans qu?elles soient pollu?es par celui-ci. Et enfin, du fait d?une temp?rature tr?s froide, la brillance de l?atmosph?re au-dessus du D?me C est particuli?rement faible pour ne pas perturber les mesures.
? WMAP Science team/NASA
Selon les mod?les cosmologiques actuels, l?univers est en expansion depuis l?explosion primordiale qui lui a donn? naissance il y a 13.7 milliards d?ann?es : c?est la th?orie du Big Bang. L?observation d?un rayonnement microonde (le Cosmic Microwave Background ) uniforme provenant de toutes les directions du ciel et ?mis 380 000 ans apr?s le Big Bang, est une preuve de cette th?orie.
? WMAP Science team/NASA
D?une temp?rature moyenne de 2.73 ?K, le CMB r?v?le des microfluctuations (de quelques centi?mes ? quelques millioni?mes de degr?s) qui d?livrent de pr?cieux renseignements sur la p?riode pr?c?dant son ?mission ainsi que sur les obstacles qu?il a rencontr?s avant de nous parvenir. Il faut cependant prendre en compte les nombreuses contributions de ? premier plan ? qui perturbent les mesures telle que notre galaxie (en rouge en haut), notre syst?me solaire ou bien notre atmosph?re.
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