C'est une relique de la naissance de l'Univers. Un rayonnement fossile produit 370 000 ans après le « Big Bang », au moment où se formèrent les premiers atomes. Ce flux de photons arrive quasi inchangé sur Terre et nous donne une image de ce que fut le cosmos dans sa prime jeunesse, voici 13,7 milliards d'années. Pour étudier ce rayonnement afin d'en dresser une carte plus précise et d'en savoir plus sur les premiers temps de l'Univers, le satellite Planck, de l'ESA, sera mis en orbite en avril par une fusée Ariane-5 qui partira de Kourou, en Guyane. Ses deux instruments recueilleront des données uniques sur l'histoire et la composition du cosmos.

Planck succède à deux missions de la Nasa, les satellites Cobe et WMAP, lancés respectivement en 1989 et en 2001, qui ont déjà réalisé des cartes de ce rayonnement fossile. Celles-ci ont mis en évidence des zones sombres au milieu de régions brillantes. Des taches qui seraient l'empreinte des germes des grandes structures actuelles du cosmos. Les « grumeaux » repérés correspondent aux endroits où la matière primitive s'est d'abord assemblée avant de s'effondrer sur elle-même pour donner naissance aux premières étoiles, puis aux galaxies et aux amas. En mesurant la répartition de ces taches, leur taille, l'intensité de la lumière qui s'en échappe, Cobe et WMAP ont déjà fourni une belle moisson de renseignements sur l'Univers primitif.
Le but de la mission Planck est d'aller beaucoup plus loin. Ses objectifs : préciser la valeur de certains paramètres cosmologiques comme la courbure de l'Univers, clarifier les parts respectives d'énergie noire, de matière noire ou ordinaire, comprendre les mécanismes qui ont engendré les grumeaux et tester différents modèles de la thèse toujours débattue de l'inflation. Enfin, Planck devrait servir à établir une théorie de la formation des grandes structures du cosmos et même à dresser une carte d'objets difficilement détectables : amas de galaxies ou nuages de gaz très éloignés. Une mission très ambitieuse donc.
Il aura fallu plus de quinze ans pour voir aboutir le projet. Planck nécessitait, en effet, une plus grande sensibilité, une meilleure résolution angulaire et la capacité de fonctionner sur une plus large gamme de fréquences que Cobe et WMAP. À son bord, le LFI (Low Frequency Instrument) est un perfectionnement d'un instrument déjà utilisé. Également du voyage, le détecteur HFI (High Frequency Instrument), lui, fait appel à un procédé nouveau, jamais utilisé dans l'espace. Conçu et assemblé sous la direction de l'Institut d'astrophysique spatiale, il permet une très grande sensibilité mais il doit fonctionner à des températures très basses, proches du zéro absolu. Pas simple dans l'espace ! Sa mise au point a donc mobilisé en France pas moins de 80 scientifiques venus de 9 laboratoires du CNRS (Insu et IN2P3) et du CEA¹. Sa réalisation, d'un coût de 140 millions d'euros environ, apportés pour moitié par le Cnes et le CNRS, aura été un véritable défi. Constitué de 52 capteurs spéciaux, des bolomètres, l'instrument fait appel à une chaîne cryogénique dont le dernier étage, conçu au CRTBT, est destiné à le refroidir jusqu'à 0,1 degré au-dessus du zéro absolu ! La mise au point au CESR de son électronique a, quant à elle, obligé les chercheurs à imaginer des méthodes nouvelles pour s'affranchir des « bruits » susceptibles de perturber des mesures réalisées au milliardième de volt près. Une tâche de longue haleine donc. Mais surtout un fantastique pari qui ouvre une voie royale à la connaissance de l'Univers.

Vahé Ter Minassian

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« Univers, les mystères des origines », Le journal du CNRS, n° 228-229, janvier-février 2009

Herschel, le télescope des stars Herschel constitue la seconde mission-clé de l'ESA pour l'année 2009. Cet instrument qui fonctionne dans l'infrarouge lointain et dans le domaine des ondes submillimétriques est, avec son miroir de très haute précision de 3,5 m de diamètre, le plus grand télescope spatial jamais envoyé en orbite. En observant durant trois ans l'Univers à 1,5 million de kilomètres de la Terre, il devrait nous permettre d'en apprendre un peu plus sur la manière dont se forment les étoiles au sein des nuages interstellaires et sur la chronologie des événements qui ont conduit à l'apparition des premières galaxies. Herschel, qui succède aux satellites ISO (ESA) et Spitzer (Nasa) lancés en 1995 et en 2003, a largement fait appel à des compétences françaises. Grâce à des financements apportés pour moitié par le Cnes et pour moitié par leurs organismes de tutelle, des équipes du CNRS1, du CEA (Sap) et de l'Observatoire de Paris ont participé à la conception et à la fabrication des trois instruments de bord : les spectromètres et caméras Pacs, Spire et Hifi. V.T.M. Contact : Laurent Vigroux, vigroux@iap.fr 1. Laboratoire d'astrophysique de Marseille, CESR, Institut d'astrophysique spatiale, Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux