La lueur primordiale ?claire la structure de l?univers
Si le CMB permet aux astronomes de sonder les premiers instants de l?Univers en observant ses fluctuations ? de grandes ?chelles angulaires, ce m?me rayonnement comporte ?galement des fluctuations ? des ?chelles angulaires beaucoup plus petites provoqu?es par les objets pr?sents sur son trajet et avec lesquels il a interagi en parvenant jusqu?? nous. Autrement dit, le CMB constitue ?galement une empreinte de la structure de l?univers au cours de son histoire. Les photons du CMB qui traversent une r?gion de gaz chaud dans les amas de galaxies gagnent de l??nergie, perdue par les ?lectrons de ce gaz par diffusion. En comparant une zone de r?f?rence avec la r?gion sur laquelle cet effet dit Sunyaev-Zel?dovich (ou effet SZ) est perceptible, les cosmologistes peuvent en d?duire la pr?sence d?un amas de galaxies ainsi que sa masse. Par ailleurs, cet effet ?tant ind?pendant de la distance qui nous s?pare de l?objet, la contribution de ces amas de galaxies sera la m?me qu?ils soient relativement proches ou tr?s ?loign?s. La d?tection de l?effet SZ va donc permettre aux cosmologistes d?observer des amas invisibles en optique ou dans le domaine des rayons X. Ces amas de galaxies qui sont les plus gros objets de l?univers li?s gravitationnellement sont constitu?s de 85 % de mati?re noire, 13 % de gaz chaud et les quelques % restants de galaxies, et ils int?ressent particuli?rement les cosmologistes.
Tout d?abord parce que le recensement d?un grand nombre de ces objets situ?s parfois ? des distances tr?s lointaines permet d?effectuer une mesure d?un param?tre fondamental en cosmologie qui caract?rise la vitesse d?expansion de l?univers, la constante de Hubble. Et puis ?galement parce que leur ?tude pourrait apporter quelques ?l?ments de r?ponse ? l??nigme de l??nergie qui serait ? l?origine d?une acc?l?ration de l?expansion de l?univers, la fameuse ?nergie sombre. Cette ?nergie qui compte pour 70 % de la densit? de l?univers s?oppose ? la gravit? et les cosmologistes soup?onnent que son action a ?volu? dans le temps. C?est la mesure de cette ?volution au cours du temps que l?observation des amas de galaxies devrait permettre. En effet, ces amas ont commenc? ? se former tr?s t?t et ont continu? ? accumuler de la masse au cours du temps. Or l??nergie sombre, en s?opposant ? la force exerc?e par la gravit?, emp?che la formation d?amas de galaxies tr?s massifs. En effectuant des comptages de ces objets ? diff?rentes p?riodes de l?histoire de l?univers, et en mesurant la proportion d?amas de galaxies tr?s massifs qui ont pu se former ? diff?rentes ?poques, les cosmologistes esp?rent ainsi en savoir plus sur l??nergie sombre.
Durant ces dix derni?res ann?es, la pr?cision et la sensibilit? atteinte par les instruments ont permis aux astronomes d?observer une acc?l?ration de l?expansion de l?univers. Elle serait due ? une myst?rieuse ?nergie baptis?e ?nergie noire. Son origine et son ?volution dans le temps sont parfaitement inconnues bien qu?elle compte pour 74 % dans la densit? totale de l?univers.
? D. M?karnia - G. Durand
Lorsqu?il nous parvient, le CMB contient des empreintes d?objets astrophysiques avec lesquels il a interagi. Lorsqu?ils rencontrent un amas de galaxies, les photons du CMB gagnent de l??nergie. C?est pour observer cet effet SZ que le t?lescope italien COCHISE a ?t? install? au D?me C en 2006. Son objectif principal est de recenser ces amas de galaxies afin d?en savoir plus sur l??nergie noire.
La pr?cision requise pour mesurer l?effet SZ ne constitue pas la difficult? principale ? surmonter. Les quelques dixi?mes de mK ? mesurer pour analyser l?effet SZ sont 10 ? 100 fois plus ?lev?s que la pr?cision d?sormais r?guli?rement atteinte par les nombreux instruments d?di?s au CMB dans l?espace (WMAP) ou au sol, notamment en Antarctique (? la base Scott-Amundsen du P?le Sud avec le South Pole Telescope, ou ? la base italienne de Terra Nova Bay avec l?Italian Astrophysical Observatory in Antarctica) et 1000 fois plus ?lev?s que les mesures que n?cessitent la d?tection des modes B ?voqu?s pr?c?demment. La difficult? principale r?side plut?t dans la discrimination de l?effet SZ d?autres effets de ? premier plan ? caus?s principalement par la travers?e de notre galaxie par le CMB, de notre syst?me solaire ainsi que de notre atmosph?re. Ces effets peuvent ?tre limit?s en choisissant un site d?observation au-dessus duquel l?atmosph?re est stable et qui permet des observations en continu. De plus, l?observation du CMB ? plusieurs longueurs d?onde millim?triques et submillim?triques, limite la confusion ?ventuelle entre la d?tection de l?effet SZ et un objet de premier plan. Pour ces raisons, le site du D?me C est propice ? l?observation de cet effet, non seulement pour la stabilit? de son atmosph?re et la possibilit? d?observer en continu sur de plusieurs mois, mais ?galement parce que la tr?s faible quantit? d?eau pr?cipitable qui y est pr?sente ouvre de nouveaux domaines de longueurs d?onde dans le submillim?trique pour observer l?effet SZ ? plusieurs longueurs d?onde. C?est l?objet du t?lescope COCHISE (Cosmological Observations at Concordia with High-sensitivity Instrument for Source Extraction) qui a ?t? install? sur le D?me C en janvier 2007 par une ?quipe italienne. Avec un miroir primaire de 2.60 m, COCHISE est un t?lescope enti?rement d?di? ? des observations dans les domaines millim?triques et submillim?triques et l?un de ses programmes principaux est l?observation du CMB pour y d?tecter l?effet SZ afin d?en savoir plus sur l??nergie sombre.
)
)
