Chaque jour, L'espace en tête, président du Centre national d'études spatiales (CNES), nous emmène à la découverte de l'espace. Aujourd'hui, l’univers.
Au sein d’une soupe bouillonnante de particules élémentaires, un photon, c’est-à-dire
un quantum de rayonnement, vient d’être émis. L’univers a tout juste, 380.000 ans, le
Big Bang vient d’avoir lieu. L’espace-temps se dilate, l’environnement se refroidit et se
dilue progressivement. Notre photon fait partie de la toute première génération de
photons, très énergétiques, qui peuvent désormais se déplacer sans être
immédiatement absorbés par une particule.
Autour de lui, les particules élémentaires, protons et électrons notamment, s’apparient
pour former une forêt d’atomes, d’hydrogène pour la plupart. Cette forêt dense et très
opaque constitue « les âges sombres ». L’univers a quelques centaines de millions
d’années.
Sous l’effet de la gravité, certains nuages d’atomes se condensent et s’effondrent en
noyaux denses où s’allument des réactions de fusion thermonucléaire. Les premières
étoiles naissent. L’énergie intense qu’elles dégagent, irradie le reste des nuées de
gaz, arrachant à nouveau une grande partie des électrons aux atomes pour former des
ions. Le plasma formé ne se recombinera plus en atomes : l’expansion de l’univers,
qui se poursuit, le dilue de façon irrémédiable. Au tournant de son premier milliard
d’années, l’univers redevient ainsi transparent.
Notre photon primordial poursuit son chemin. L’expansion de l’univers a un effet
étrange sur lui : comme toutes les distances, sa longueur d’onde s’allonge et sa
température diminue. Il lui arrive de passer à proximité d’un amas de matière noire, où
galaxies et plasma intergalactique se concentrent progressivement. Cette rencontre
affecte sa trajectoire, sa température et sa polarisation. L’univers a plusieurs milliards
d’années et prend l’aspect d’une toile d’araignée, avec de grands amas et filaments
séparés par d’immenses bulles quasiment vides.
Le voyage du photon devient donc plus monotone. Mais soudain, son environnement
change. Autour de lui de nombreuses étoiles, des nuages de gaz et de poussières.
Ces derniers émettent des photons qui lui ressemblent très fortement et dont certains
voyagent maintenant à ses côtés. Il vient d’entrer dans la Voie Lactée. L’univers a 13,8
milliards d’années et c’est la fin du voyage. Le photon et ses compagnons de dernière
minute viennent d’être captés par l’un des détecteurs du satellite Planck. Celui-ci a
relevé leur direction d’arrivée, leur énergie et leur polarisation. Véritables
archéologues de l’univers, les astrophysiciens peuvent ainsi nous raconter cette
histoire.
Pendant ce temps, d’autres photons fossiles émis simultanément mais dans des
régions toujours plus éloignées continuent à nous parvenir. Bientôt, captés avec des
instruments encore plus précis, ils nous livreront des détails qui nous échappent
encore : que se passait-il avant l’an 380.000 ?
