Cosmologie, Second Life, Planck, Astroparticule : quel rapport ?

C’est simple : le 14 mai (euh… c’est demain !), la laboratoire APC (Astroparticule et Cosmologie) inaugure dans Second Life la Maison de l’Astroparticule, et organise – avec le concours inestimable des esthètes technophilosophes d’i-marginal et de leur architecte en chef, Tatiana Salomon – un événement de mixed-reality pour le lancement du satellite Planck, le bijou de la communauté scientifique (et d’Arianespace) au service de la cosmologie !

Comme je ne suis pas tout à fait étranger à cet événement et à la présence du laboratoire APC sur Second Life, je me permets de vous transmettre l’information, et bien sûr de vous inviter à assister à ce lancement en direct, soit directement à l’APC, soit – c’est bien plus pratique ! – dans Second Life… (à partir de 14h30 – lancement prévu vers 15h15).

Qu’est-ce que Second Life ? Oh ! Voyons ! Les lecteurs de ce blog connaissent tous Second Life ! Hmm… au cas où, voyez tout de même ici…

La Maison de l’Astroparticule permettra aux visiteurs de découvrir des expériences scientifiques, de rencontrer et de dialoguer avec des chercheurs (faites-moi signe : je vous y retrouverai volontiers), d’assister à des conférences et à des événements divers ou encore d’accéder à diverses ressources multimédias liées à ce domaine de recherche charnière entre l’Astrophysique, la Cosmologie et la Physique de particules.

Quant au satellite Planck, si vous voulez en savoir plus à son sujet, venez jeter un coup d’œil à sa réplique virtuelle dans Second Life (au même endroit !), et si vous le pouvez, assistez à l’inauguration ce 14 mai : je ferai une présentation rapide du contexte scientifique, avec quelques informations sur la cosmologie et l’évolution de notre univers, et nous répondrons “in-world” à vos questions avec quelques collègues cosmologues ayant travaillé sur l’instrument Planck lui-même. Les autres sont déjà à Kourou, en Guyane, pour assister au lancement d’Ariane 5, emportant le satellite Planck et le satellite Herschell jusqu’au “point de Lagrange L2”, à 1,5 millions de kilomètres de la Terre !

Mais en deux mots, disons que Planck observera les tout premiers photons de l’univers à s’être propagé librement à travers l’espace… sur quelque 13.7 milliards d’années-lumières ! Planck verra ainsi l’univers quand il était jeune, c’est-à-dire… quand il était simple !

Émis à peine 400 000 ans après l’instant critique (vu d’ici !) marquant la “naissance de l’Univers” (souvenez-vous, le fameux Big bang…), ces photons ont voyagé sans encombre depuis 13.7 milliards d’années, traversant tout l’univers observable, pour finir… sur le miroir du satellite Planck, qui analysera leur distribution en énergie et les infimes variations de leur température entre les différents points du ciel.

Ils ont été émis à une température proche de 3000 degrés, mais l’expansion de l’univers depuis cette période reculée les a refroidis à la température de 2.7 degrés absolus (-270 degrés Celsius).

À l’époque, la matière se présentait sous forme de plasma, c’est-à-dire de matière ionisée, faisant obstacle à la propagation rectiligne de la lumière, à la manière d’un brouillard. Il y avait des photons partout, beaucoup de photons, mais paradoxalement l’univers était opaque, parce que les photons ne cessaient d’interagir avec les électrons libres, présents en grand nombre dans chaque cm3 de l’univers. À chaque interaction, les photons changaient de sens presque aléatoirement, comme le fait la lumière dans un brouillard, et il était impossible de “voir” quoi que ce soit d’autre que ce bain de photons lui-même, identique en tout lieu et dans toutes les directions : un brouillard plasmique impossible à percer, fournissant en chaque point une image parfaitement uniforme !

Et puis, sur une période de temps très brève, l’expansion de l’univers ayant refroidi la matière cosmique, le plasma a cessé d’être un plasma : les électrons se sont combinés avec les noyaux d’atomes, et la matière est devenue électriquement neutre. Les photons ont alors presque instantanément cessé d’interagir avec la matière, et depuis lors ils ne cessent de poursuivre leur route, “droit devant”… jusqu’à nous, jusqu’à partout. C’est cela, le “rayonnement fossile”. Ce sont ces photons, les derniers à avoir diffusé sur de la matière ionisée (le plasma primordial), que Planck va observer avec plus d’acuité que tout instrument auparavant, mesurant à la fois leur température et leur polarisation.

J’ai mentionné que l’image sortant du brouillard initial était parfaitement uniforme, mais, on le sait, rien n’est vraiment parfait en ce monde, et les imperfections sont justement ce que cherche à observer le satellite Planck avec une précision sans précédent. Ces imperfections, ce sont d’infimes variations de température entre différents points de l’univers. En mesurer la structure, c’est accéder à des informations très précieuses sur le contenu et la dynamique de l’univers lui-même, y compris dans ses phases primordiales (avez-vous entendu parler de l’inflation cosmique ?).

D’où viennent ces variations de température ? D’infimes variations de densité du plasma originel, elles-mêmes associées aux variations de densité de cette fameuse “matière noire”, dont la nature demeure inconnue. Et si ces variations de densité sont si intéressantes, c’est en particulier parce qu’elles sont véritablement les graines des galaxies aujourd’hui présentes dans l’univers – à commencer par la nôtre, la Voie Lactée !

L’univers était homogène à l’époque de l’émission de ce rayonnement fossible, il ne l’est manifestement plus : il y a des galaxies, des amas de galaxies, et entre eux… pratiquement rien ! Il y a des planètes, et entre elles… pratiquement rien ! Idem pour les étoiles. Ces concentrations de matière, c’est la gravitation – l’attraction de la matière pour la matière – qui les engendre. Mais si nous tombons vers le centre de la Terre, au lieu de nous élever vers le ciel, c’est parce qu’il y a plus de matière de ce côté-là que de ce côté-ci ! S’il y en avait autant dans toutes les directions, si l’univers était vraiment homogène, on ne saurait vers où tomber !

Alors voilà, c’est parce que l’univers n’était pas parfaitement homogène, parce qu’il y avait malgré tout de légères surdensités ici et là que la matière environnante à préféré tomber d’un côté plutôt que de l’autre, provoquant une surdensité un peu plus grande, attirant un peu plus de matière de manière privilégiée, et ainsi de suite, jusqu’à ce se forment les structures observées dans l’univers d’aujourd’hui.

Bon, il y aurait bien plus à dire, car ce n’est pas pour le seul plaisir de retracer à grands traits l’histoire de l’univers que les cosmologues fournissent autant d’efforts. C’est aussi pour révéler certaines propriétés de la structure générale de l’univers et de son contenu matériel, énergétique et, si l’on peut dire, géométrique. Mais inutile d’entre dans les détails. Gardons simplement en mémoire, au moment où le lanceur Ariane 5 décollera de la base de Kourou, emportant les instruments de précision de Planck vers les cieux qui les attendent, que ce satellite enrichira considérablement notre connaissance de l’univers physique et matériel.

Mais pour l’instant, croisons les doigts pour le lancement, et donnons-nous rendez-vous dans quelques mois et quelques années pour la moisson de résultats scientifiques espérés.

Même sur Orion, on attend cela avec intérêt. Car cette prime image universelle que Planck rendra merveilleusement nette, c’est essentiellement la même que celle qui serait prise d’Orion, ou de n’importe quel point de l’univers ! C’est l’univers achevant sa propre gestation, l’univers au sortir de lui-même, passant soudain de l’opacité à la transparence, laissant filer enfin sa lumière dans l’espace, et se répandre pour l’éternité l’information qu’on en saura tirer…

Remontant ainsi dans le passé de l’univers, nous faisons taire en quelque sorte le bruit des variations de densité suramplifié par des milliards d’années de résonnance, et prêtant une oreille attentive au murmure à peine perceptible des fluctuations initiales, nous parvenons à l’essence du message, dans la modulation subtile des fréquences et des énergies.

Est-il vraiment étonnant que nos esprits encombrés de complexités inutiles cherchent à se projeter ainsi dans la simplicité originelle ?

Salut à tous les amis à Kourou, et bonne chance pour le lancement !

ET