Une partie d'une nouvelle image de la plus ancienne lumière de l'univers prise par le télescope cosmologique d'Atacama. Cette partie couvre une section du ciel 50 fois la largeur de la lune, représentant une région de l'espace de 20 milliards d'années-lumière de diamètre. La lumière, émis seulement 380, 000 ans après le Big Bang, varie en polarisation (représentée ici par des couleurs plus rouges ou plus bleues). Les astrophysiciens ont utilisé l'espacement entre ces variations pour calculer une nouvelle estimation de l'âge de l'univers. Crédit : Collaboration ACT
De nouvelles données publiées aujourd'hui par le télescope cosmologique d'Atacama (ACT) au Chili indiquent que notre univers a environ 13,8 milliards d'années, correspondant aux mesures effectuées par le satellite Planck en 2015, et remettre en question les résultats de 2019 d'un autre groupe de recherche qui a déterminé que l'âge de l'univers était beaucoup plus jeune que ce que le satellite Planck avait prédit. Cette étude avait mesuré le mouvement des galaxies pour trouver leur nombre, tandis que l'ACT a mesuré la lumière polarisée pour parvenir à ses conclusions.
Mark Halpern, professeur à l'UBC au département de physique et d'astronomie, fait partie de l'équipe internationale collaborant à l'ACT, qui comprend des scientifiques de 41 institutions dans sept pays. Nous avons parlé avec Halpern de ces nouvelles découvertes, et leur signification.
Comment fonctionne le télescope ACT ?
Le télescope cosmologique d'Atacama est un télescope de six mètres de diamètre doté d'une caméra très sensible qui mesure la lumière polarisée. C'est l'un des observatoires les plus élevés au monde, situé le long de la crête des Andes chiliennes pour éviter d'avoir à regarder à travers l'air humide. Le télescope lui-même a été construit par Empire Dynamic Systems à Port Coquitlam, et emmené de Vancouver au Chili par bateau.
Il est réglé pour fonctionner à des longueurs d'onde proches de quelques millimètres, où la chose la plus brillante dans le ciel est une lueur thermique laissée par le plasma qui a rempli l'univers primitif. ACT passe tout son temps à numériser, faisant les cartes les plus sensibles possibles de la structure cosmique. Ce qui est nouveau dans cette publication de données, c'est que nos mesures de polarisation sont très précises. La luminosité du ciel nous renseigne sur la structure de l'univers primitif. La polarisation nous renseigne sur le mouvement. Ensemble, les données nous donnent une image très détaillée de la dynamique.
Que nous disent ces nouvelles découvertes sur l'âge de l'univers ? Et pourquoi est-ce important ?
La signification de ces résultats, pour moi, est-ce que même avec des données améliorées et une meilleure compréhension, notre modèle de l'univers tient très bien. L'âge n'est pas vraiment le problème ici. Nous pensions que l'univers avait environ 13,77 milliards d'années, plus ou moins 40 millions d'années. Maintenant, nous pensons qu'il a 13,79 milliards d'années, plus ou moins 21 millions d'années.
Le télescope cosmologique d'Atacama mesure la lumière la plus ancienne de l'univers, connu sous le nom de fond diffus cosmologique. En utilisant ces mesures, les scientifiques peuvent calculer l'âge de l'univers. Crédit :Debra Kellner
Peut-être que 21 millions d'années sonne comme une grande incertitude, mais en fraction, c'est très précis. Imaginez un médecin examinant un patient de 50 ans et à partir de son état actuel, pas leur histoire, estimer leur âge avec une précision de 25 jours !
Nous pouvons être aussi précis car les données sont excellentes, le modèle va très bien, et le modèle est simple. Compte tenu des données, nous comprenons le système, et il n'y a pas beaucoup d'options pour la façon dont l'univers a vieilli. Ce qui est étonnant, c'est à quel point nous sommes conscients de nous-mêmes, et ce que cela nous dit sur nos vies que nous pouvons savoir que l'univers a un commencement, et connaître son âge avec une grande précision.
Ces découvertes soulèvent-elles de nouvelles questions sur notre univers et ses origines ?
Oui et non. L'histoire principale est que ces données ajoutent un peu de précision à nos mesures, et même ainsi le modèle le plus simple de notre univers reste en très bon état. Cela a été une histoire extraordinaire au fil des ans, les données gagnent en précision d'un facteur 100, 000 et les mêmes modèles sont toujours en forme.
Mais ces données augmentent le peu de tension qu'il y a dans l'ensemble de données cosmologiques global. Lorsque nous déduisons la constante de Hubble - le taux d'expansion actuel de l'univers - à partir du fond diffus cosmologique (CMB) et d'autres mesures à très grande échelle, nous obtenons une valeur différente de celle mesurée plus localement à partir de ce qu'on appelle une échelle de distance. Si cette différence est réelle, c'est un défi aux modèles cosmologiques.
Quelle est la prochaine étape pour l'ACT ?
Nos observations se poursuivent. Notre prochain grand objectif est de rechercher un petit motif de polarisation violant la parité. Si on le voit, c'est un indice sur le rayonnement gravitationnel généré dans les tout premiers instants de la naissance de l'univers. De nombreuses expériences, pas seulement AGIR, recherchent ce signal.
