La compréhension de notre univers va faire des pas de géant

En mai 2007, un bijou technologique, l’interféromètre européen Virgo, installé en Italie, est entré en service. Virgo est constitué de deux longs bras de trois kilomètres de long placés à angle droit. Dans ces deux longs tubes est envoyé un faisceau laser, voyageant dans un vide très poussé jusqu’aux miroirs installés à chaque extrémité. Les réflexions des miroirs permettent d’atteindre l’équivalent de 120 km de longueur. Le passage d’une onde gravitationnelle se manifeste très discrètement par une variation infime entre les deux faisceaux, de l’ordre d’un milliardième du diamètre d’un atome. Virgo devrait permettre de détecter directement les ondes gravitationnelles prévues par Einstein et provoquées par des déplacements de masses très importantes à de très grandes vitesses.

Les outils actuellement à la disposition des scientifiques leur ont permis d’établir une image globale de la manière dont l’univers est né lors du "Big bang" et dont il est structuré, grâce à la force gravitationnelle de la mystérieuse matière noire. Mais ils sont insuffisamment précis pour établir une cartographie de la "texture cosmique" constituée de l’enchevêtrement des quelque 100 milliards de galaxies lumineuses de l’univers connu, ou pour révéler les détails de la formation des galaxies et de leurs interactions. Mais plusieurs projets en cours vont permettre un véritable bond en avant vers une meilleure compréhension de l’univers.

"Nous sommes sur le point de faire des progrès extraordinaires grâce aux nouveaux observatoires, aux progrès théoriques et aux avancées des super-ordinateurs", a expliqué Claude-André Faucher-Giguère, de l’université Harvard, l’un des principaux auteurs de cette série d’articles. Les astrophysiciens espèrent notamment pouvoir utiliser les ondes radio pour "remonter le temps" et obtenir une image de l’univers avant que les étoiles et les planètes ne se forment. "Il y a très, très longtemps, l’univers était rempli d’hydrogène neutre, mais ensuite les premières étoiles se sont formées. L’univers s’est ionisé et l’hydrogène neutre a disparu", précise M. Faucher-Giguère.

Les observatoires à basse fréquence actuellement en construction ou en projet et le puissant télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu pour 2013, vont explorer les confins de l’univers à la recherche de traces d’hydrogène neutre. En effet, "plus vous regardez loin à travers un télescope, plus vous observez une période antérieure de l’univers", relève ce chercheur.

S’ils arrivent à découvrir ce fameux hydrogène neutre, les astrophysiciens pourront démontrer la validité de leur théorie sur la formation de l’univers. Parmi les autres projets-clés figure le satellite de l’Agence spatiale européenne baptisé GAIA, qui permettra de mesurer et cartographier les mouvements de plus d’un milliard d’étoiles de notre galaxie à partir de 2011.

Ces mesures devraient contribuer à expliquer au cours de la décennie à venir comment les amas de galaxies se forment, écrit Rodrigo Ibata, de l’Observatoire astronomique de Strasbourg. "Nous allons, pour la première fois, pouvoir relier des étoiles dispersées par d’anciens phénomènes d’accrétion, disséquer complètement la Voie lactée et mettre à nu son histoire", écrit-il. "Nous serons alors capables de déterminer directement dans quelle mesure la galaxie s’est construite à partir de galaxies naines", selon lui.

Récemment, une équipe franco-italienne (Voir notre article dans la rubrique « Espace » a mesuré, grâce à un nouvel instrument (Visible Multi Object Spectrograph, Vimos), la position et la vitesse de 10 000 galaxies. Les chercheurs ont ainsi pu déterminer la quantité d’"énergie sombre" nécessaire à en expliquer la répartition et la dynamique. "

Autre avancée attendue mais non la moindre, des progrès sont également attendus en matière de recherche sur les baryons, particules qui entrent dans la composition des étoiles, les planètes et des êtres vivants. Les scientifiques n’ont recensé qu’environ la moitié de la masse de baryons censés exister selon la théorie standard de l’univers. "Trouver les baryons manquants est capital pour valider ou invalider notre représentation cosmologique standard", écrit Fabrizio Nicastro, de l’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Celui-ci souligne que c’est grâce à l’avènement de rayons X à haute résolution et d’optiques à ultraviolets que les astrophysiciens ont commencé à traquer les baryons cosmiques.

Enfin, le téléscope Subaru, basé au Mauna Kea (Hawaii) a récemment été équipé d’une nouvelle caméra qui théoriquement doit lui permettre de voir de façon directe une exoplanète ! Les 270 planètes extrasolaires recensées ont été découvertes de façon indirecte mais HiCIAO utilisera un coronographe de dernière génération et l’optique adaptative récemment modernisée du télescope Subaru qui lui permettra d’observer directement certaines exoplanètes.

On le voit, les progrès attendus de l’informatique, de l’optique et de l’électronique vont permettre aux chercheurs de franchir des étapes décisives dans la compréhension intime de notre univers et de vérifier les différents modèles théoriques en compétition pour expliquer la nature et l’évolution du cosmos.

[ Archive ] – Cet article a été écrit par René Trégouët

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