Des jours comme ceux-ci rendent intéressant l'astrophysicien. D'une part, il y a l'annonce du BICEP2 que la théorie longtemps soupçonnée d'un big bang inflationniste est en réalité vraie. C'est le type de découverte qui vous donne envie d'attraper des gens au hasard dans la rue et de leur dire à quel point l'univers est incroyable. D'un autre côté, c'est exactement le type de moment où nous devons être calmes et repousser les affirmations d'une équipe de recherche. Alors, respirons profondément et regardons ce que nous savons et ce que nous ne savons pas.
Tout d'abord, dissipons quelques rumeurs. Cette dernière recherche n'est pas la première preuve d'ondes gravitationnelles. La première preuve indirecte d'ondes gravitationnelles a été trouvée dans la désintégration orbitale d'un pulsar binaire par Russell Hulse et Joseph Taylor, pour lequel ils ont reçu le prix Nobel en 1993. Ce nouveau travail n'est pas non plus la première découverte de la polarisation dans le micro-ondes cosmique fond, ou même la première observation de la polarisation en mode B. Ce nouveau travail est passionnant car il trouve des preuves d'une forme spécifique de polarisation en mode B due à primordial ondes gravitationnelles. Le type d'ondes gravitationnelles qui ne seraient causées que par l'inflation pendant les premiers moments de l'Univers.
Il convient également de noter que ce nouveau travail n’a pas encore fait l’objet d’un examen par les pairs. Ce sera le cas, et cela passera très probablement, mais jusqu'à ce que nous le fassions, nous devrions être un peu prudents quant aux résultats. Même alors, ces résultats devront être vérifiés par d'autres expériences. Par exemple, les données du télescope spatial Planck devraient pouvoir confirmer ces résultats en supposant qu'ils sont valides.
Cela dit, ces nouveaux résultats sont vraiment, vraiment intéressants.
L'équipe a analysé ce qu'on appelle la polarisation en mode B dans le fond micro-ondes cosmique (CMB). Les ondes lumineuses oscillent perpendiculairement à leur direction de mouvement, de la même manière que les ondes d'eau oscillent de haut en bas pendant leur déplacement le long de la surface de l'eau. Cela signifie que la lumière peut avoir une orientation. Pour la lumière du CMB, cette orientation a deux modes, appelés E et B. La polarisation du mode E est causée par les fluctuations de température dans le CMB, et a été observée pour la première fois en 2002 par l'interféromètre DASI.
La polarisation en mode B peut se produire de deux manières. La première façon est due à la lentille gravitationnelle. Le premier est dû à la lentille gravitationnelle du mode E. Le fond cosmique des micro-ondes que nous voyons aujourd'hui a voyagé pendant plus de 13 milliards d'années avant de nous atteindre. Au cours de son voyage, certains d'entre eux sont passés assez près des galaxies et similaires pour être gravités par lentilles gravitationnelles. Cette lentille gravitationnelle tord un peu la polarisation, donnant à certains une polarisation en mode B. Ce type a été observé pour la première fois en juillet 2013. La deuxième façon est due aux ondes gravitationnelles de la première période d'inflation de l'univers. À mesure que la période d'inflation se produisait, elle produisait alors des ondes gravitationnelles à l'échelle cosmique. Tout comme la lentille gravitationnelle produit une polarisation en mode B, ces ondes gravitationnelles primordiales produisent un effet en mode B. La découverte de la polarisation en mode B des ondes primordiales est ce qui a été annoncé aujourd'hui.
L'inflation a été proposée comme une raison pour laquelle le fond des micro-ondes cosmiques est aussi uniforme qu'il l'est. Nous voyons de petites fluctuations dans le CMB, mais pas de grands points chauds ou froids. Cela signifie que l'Univers primitif devait être suffisamment petit pour que les températures se stabilisent. Mais le CMB est si uniforme que l'univers observable doit avoir été beaucoup plus petit que prévu par le big bang. Cependant, si l'Univers connaissait une augmentation rapide de sa taille au cours de ses premiers instants, alors tout irait bien. Le seul problème était que nous n'avions aucune preuve directe d'inflation.
En supposant que ces nouveaux résultats se maintiennent, nous le faisons maintenant. Non seulement cela, nous savons que l'inflation a été plus forte que prévu. La force des ondes gravitationnelles est mesurée dans une valeur connue sous le nom de r, où plus grande est plus forte. Il a été constaté que r = 0,2, ce qui est beaucoup plus élevé que prévu. Sur la base des résultats antérieurs du télescope Planck, il était prévu que r <0,11. Il semble donc y avoir un peu de tension avec les résultats antérieurs. Il existe des moyens de résoudre cette tension, mais il reste à déterminer comment.
Ce travail doit donc encore être évalué par des pairs, et il doit être confirmé par d'autres expériences, puis la tension entre ce résultat et les résultats antérieurs doit être résolue. Il reste encore beaucoup à faire avant de vraiment comprendre l'inflation. Mais dans l'ensemble, c'est vraiment une grande nouvelle, peut-être même digne d'un prix Nobel. Les résultats sont si solides qu'il semble assez clair que nous avons des preuves directes de l'inflation cosmique, ce qui est un énorme pas en avant. Avant aujourd'hui, nous n'avions de preuves physiques qu'à l'époque où l'univers avait environ un deuxième âge, à un moment où la nucléosynthèse s'est produite. Avec ce nouveau résultat, nous sommes maintenant en mesure de sonder l'Univers alors qu'il était à moins de 10 trillions de trillions de trillions de seconde.
Ce qui est assez étonnant quand on y pense.
