Le télescope Bicep-2 qui a enregistré un signal polarisé correspondant peut-être à la trace laissée par des ondes gravitationnelle sur la première lumière émise après le big bang.
Les chercheurs qui affirmaient avoir détecté des ondes gravitationnelles primordiales n'écartent plus des interprétations plus banales.
Deux pas en avant, un pas en arrière. En mars, les scientifiques américains de l'Institut Harvard-Smithsonian annonçaient en grande pompe la découverte des ondes gravitationnelles primordiales, des vaguelettes dans le tissu de l'espace-temps. Une preuve spectaculaire de l'expansion rapide de l'univers dans la première seconde après le big bang.
Mais dans la version finale de l'article publié jeudi dans la revue Physical Review Letters, les astrophysiciens commencent à faire machine arrière. Sans aller jusqu'à se rétracter, ils ont concédé avoir peut-être été un peu trop optimistes dans l'analyse des signaux qu'ils enregistrent depuis des années au pôle Sud.
La pression commençait à monter. Depuis plusieurs semaines, de nombreux chercheurs dans le monde entier mettent en doute la pertinence de leurs résultats. Le débat ne porte pas sur la nature ou la puissance des signaux enregistrés par le télescope BICEP-2, mais sur leur interprétation.
Pas d'argument numérique pour écarter l'hypothèse de poussières
Pour les membres de l'équipe BICEP, les petits tourbillons observés dans la polarisation de la lumière qu'ils collectent (c'est-à-dire des "vibrations" particulières) seraient les vestiges de la phase d'expansion accélérée survenue juste après le big bang (appelée inflation). Durant cette période, la dilatation violente de l'espace-temps aurait provoqué des soubresauts dans sa structure: les fameuses ondes gravitationnelles, prévues par les équations d'Einstein.
Ces dernières auraient alors imprimé le motif tourbillonnant dans la première lumière émise par l'Univers (aussi appelée rayonnement fossile). La découverte de cette polarisation permettait du coup de valider dans un même élan l'existence de cette période hypothétique d'inflation et celle des ondes gravitationnelles. Un double bond énorme pour la cosmologie moderne. À condition, bien sûr, qu'un autre phénomène ne puisse pas lui aussi expliquer ces mesures.
Or, dans deux papiers mis en ligne fin mai, deux équipes d'astrophysiciens soulignent justement que la polarisation observée pourrait être intégralement provoquée par des poussières de notre Galaxie, sans aucun lien avec les traces du big bang. "Les chercheurs de BICEP ont balayé un peu vite cette hypothèse en estimant qu'elle était “très peu probable”, explique Alain Blanchard, cosmologiste à l'université Paul-Sabatier à Toulouse. La vérité, c'est qu'ils n'ont pas d'arguments numériques solides pour écarter cette possibilité."
Les données de Planck à la rescousse?
En fait, les membres de BICEP semblent avoir appuyé leur raisonnement sur une carte de polarisation du ciel chipée dans une présentation de résultats préliminaires du satellite spatial européen Planck. Or cette carte n'était pas fiable dans certaines zones, dont celle étudiée par le télescope BICEP-2.
"Il était imprudent de négliger l'apport des poussières galactiques, juge François Bouchet, coordinateur scientifique de la mission Planck. Nos plus récentes analyses montrent d'ailleurs qu'il va probablement être difficile de trancher. Nous avons récemment été contactés par l'équipe BICEP, qui souhaite collaborer avec notre équipe. Nous avons entamé des discussions formelles en ce sens. Nous verrons si cela débouche sur quelque chose."
"Il sera peut-être difficile d'apporter une réponse définitive" François Bouchet, astrophysicien.
Si l'équipe BICEP dispose de données d'une très grande sensibilité sur la polarisation dans son petit coin de ciel, les chercheurs de Planck ont, eux, l'avantage de pouvoir étudier ce signal à différentes fréquences sur le ciel entier. Or à certaines longueurs d'onde, les poussières doivent largement prendre le pas sur les signaux laissés par la big bang. Si l'on retrouve assez de polarisation "tourbillonnante" à ces fréquences pour expliquer les signaux mesurés au pôle Sud, alors les scientifiques américains devront reconnaître avoir fait une erreur d'interprétation.
Si la polarisation y est très faible, alors son origine cosmologique ne devrait plus faire beaucoup de doute. "Si on se trouve entre ces deux cas extrêmes, il sera peut-être difficile d'apporter une réponse définitive", prévient néanmoins François Bouchet. Auquel cas l'existence des ondes gravitationnelles, comme celle de l'inflation, resteraient à démontrer. Avec un prix Nobel potentiel à la clé.