24/02/2012

Les Premiers Résultats de Planck (2/2) : Effet Sunyaev–Zeldovich et Amas Lointains

Mais Planck ne permet pas seulement d'étudier de près les nuages de poussière. Il se trouve que lorsque la lumière traverse du gaz chaud cette fois-ci, les photons peuvent être diffusés par les électrons du gaz, produisant un signal décelable : les grandes longueurs d'ondes sont shiftées vers des longueurs d'ondes plus courtes. Cet effet physique s'appelle l'effet Sunyaev–Zeldovich, du nom des deux physiciens Russes qui l'ont découvert.
Carte des amas de galaxies par l'effet S-Z.
Ainsi, lorsqu'on regarde le fond diffus cosmologique, ce dernier est affecté par la présence de gaz chaud via l'effet Sunyaev–Zeldovich et il va apparaître dans la cartographie à grande longueur d'onde comme des trous là où se trouvent les nuages de gaz chaud. Inversement, en produisant la cartographie pour les longueurs d'onde plus courtes, il apparaît au même endroit un pic de lumière.

Avec la spécificité multibandes de Planck, cet effet Sunyaev–Zeldovich peut être observé avec précision. Les sources les mieux à même de produire cet effet sont les amas de galaxies les plus massifs, qui contiennent d'énormes quantités de nuages de gaz les plus chauds que l'on connaisse.
Les équipes de Planck ont trouvé environ 200 amas candidats avec cette technique, dont une bonne vingtaine était auparavant inconnue.
La plupart de ces candidats ont par la suite été confirmés comme étant de véritables amas de galaxies.
Ces mesures permettent ainsi de mieux comprendre comment se forment les amas de galaxies, en connaissant mieux la distribution de température et la densité du gaz.
Ces nouveaux résultats indiquent également qu'il est possible de trouver des amas de galaxies grâce à l'effet Sunyaev–Zeldovich même pour des cartographies observant le ciel entier, contrairement à ce qui se faisait classiquement (par exemple avec l'Atacama Telescope) où seule une petite zone du ciel était scrutée.
La technique exploitant l'effet Sunyaev–Zeldovich permet d'observer des amas situés à des distances bien plus éloignées que ce qu'il est possible d'atteindre avec d'autres méthodes, notamment les émissions en rayons X. On peut d'ores et déjà imaginer pouvoir observer comment ont grossi les plus grandes structures aux époques les plus anciennes. Le but étant de mesurer les différentes composantes de l'Univers à cette époque, jusqu'aux fluctuations de densité initiales qui en grossissant sont potentiellement devenues des amas de galaxies.
Les premiers résultats de Planck démontrent qu'il fonctionne à merveille et fournit les premiers éléments de son très gros potentiel.
Le meilleur reste cependant à venir, puisque Planck est principalement destiné à cartographier le fond diffus cosmologique à 2.7 K (en intensité et polarisation) avec une précision encore jamais atteinte.
Ces mesures doivent fournir une fenêtre sur le très jeune Univers et donner des indications sur l’origine des premières graines ayant produit les grandes structures. 
Ces premiers résultats en infra-rouge montrent brillamment que la technique de la séparation des composantes est très efficace et permettra d'obtenir un signal très propre sur le fond cosmologique.

Les premiers résultats sur le fond cosmologique micro-onde sont attendus avec impatience pour début 2013.


Source :
Nature Vol 482, 475–477 (23 February 2012)

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