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Planck
Etudier les origines de l’Univers
Selon le modèle du Big Bang, l’univers actuel a émergé d’un état
extrênement dense et chaud, il y a environ 13,7 milliards d’années.
Ce modèle s’appuie sur trois « piliers », trois types d’observations :
• L’univers est en expansion, les galaxies s’éloignent de nous
d’autant plus vite qu’elles sont loin,
• L a composition de l’Univers en éléments légers :
hydrogène,hélium, deutérium, ne peut s’expliquer que si
ces éléments se sont formés lors du refroidissement de
l’univers primordial extrêmement dense et chaud,
• D ans son enfance, cet univers très dense et
chaud était très lumineux. Cette lumière a été
considérablement diluée par l’expansion de
l’univers. On observe encore son éclat dans tout
le ciel, appelé rayonnement fossile cosmologique,
dans le domaine des micro-ondes (entre
l’infrarouge et les ondes radio).
Planck observera les reliques de cette première
lumière, connue comme le fond diffus cosmologique,
ou le rayonnement cosmique fossile. Planck
« photographiera » donc l’univers tel qu’il était
380 000 ans après le Big Bang, bien avant la formation
des premières étoiles, galaxies et amas de galaxies.
Le satellite balaiera l’intégralité de la
voûte céleste avec une capacité de
discerner des détails fins et une
sensibiilté en température bien
supérieures à celles de ses
prédécesseurs, les satellites
amér icains Cobe 1 et WMAP 2 ,
lancés respectivement en 1989 et 2001. Planck embarque
pour sa mission un télescope d’un diamètre de 1,5 m ainsi
que 2 instruments : LFI3, un instrument micro-ondes développé
en Italie, et HFI4, un instrument submillimétrique développé sous maîtrise
d’œuvre française.
© ESA/AOES Medialab, 2008
Le satellite fournira une cartographie du ciel d’une précision sans précédent des inhomogénéités
de témpérature et de polarisation du rayonnement cosmique fossile. L’instrument HFI sera en effet
capable de détecter des fluctuations de température de l’ordre du millionème de degré autour de la
température du rayonnement fossile de 2,7 K, grâce à des capteurs refroidis à seulement 0,1 K au dessus
du zéro absolu, soit à - 273°C.
De ces données d’une exquise précision, on déduira des informations fondamentales sur la naissance
et l’évolution de l’Univers, en particulier sur la période d’inflation qui a suivi le Big Bang pendant laquelle
toutes les distances dans l’Univers ont été mulitipliées par un facteur… astronomique. Planck devrait
aussi nous apprendre comment de minuscules grumeaux de matière ont pu donner naissance aux
galaxies et amas de galaxies sous l’effet de la force de gravité.
La définition de la mission résulte de la mise en commun de multiples compétences pour maximiser
le retour scientifique final. Le concept de l’instrument HFI découle de l’émergence de techniques
instrumentales nouvelles. Elles sont rassemblées dans une architecture totalement novatrice, qui
entrelace optique, empilement cryogénique et détection de signaux de très faibles amplitudes (limite de
bruit). Cette architecture est le fruit de 15 ans de travail et d’expérience, ainsi que de réflexions sur la
transposition des concepts pour l’espace. L’optimisation du retour scientifique requiert de plus la prise
en compte globale du contexte astrophysique (émissions autres que celle du rayonnement fossile) et des
avancées du traitement des données. Leur conception est issue de la synthèse des acquis de la décennie
précédente.
Planck sera lancé en avril 2009 par Ariane 5, en compagnie du satellite Herschel, qui va étudier la
naissance et l’évolution des étoiles et des galaxies. Les deux satellites seront placés en orbite au 2e point
de Lagrange, situé à environ 1,5 millions de km de la Terre et à l’opposé du Soleil. Dans cette position, ils
seront plus faciles à refroidir et protégés du rayonnement du Soleil, de la Terre et de la Lune qui pourraient
perturber leurs mesures.
L a réalisation de Planck a été
confiée à Thales Alenia Space sous
contrat ESA. Le CNES contribue au
financement de la mission via l’ESA
et à la réalisation de l’instrument HFI
en partenariat avec le CNRS.
Planck
Initiateur
ESA
Participants
ESA, CNES, Institut d’Astrophysique Spatiale,
Agence spatiale italienne, Thales Alenia Space
Objectifs
Etudier les origines de l’Univers par l’observation
du Rayonnement Cosmique Fossile CMB
Lancement
Avril 2009 sur Ariane 5
1
Cobe : COsmic Background Explorer
WMAP : Wilkinson Microwave Anisotropy
Probe
2
En chiffres
Dimensions
Hauteur : 4,20 m
Largeur : 4,20 m
Masse au lancement
1,8 tonne
Charge utile
1 télescope et 2 instruments scientifiques
(HFI et LFI)
Fréquences
30 à 857 GHz
Orbite
Point de Lagrange L2
Durée de vie minimale
21 mois
3
LFI : Low Frequency Instrument
4
HFI : High Frequency Instrument
Planck balaiera en six mois l'intégralité
de la voûte céleste afin d'élaborer la
cartographie la plus précise jamais réalisée
du fond diffus cosmologique
© ESA - image by C. Carreau
Planck en essai à l'ESTEC en mars 2008
© ESA
Centre national d’études spatiales - Direction de la Communication, de l’éducation et des affaires publiques - Février 2009
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© ACM 2009 - Cnes Toulouse
Modèle de qualification
du satellite Planck
en essai chez Thales
Alenia Space
© ESA/Thales/JL Bazile