mardi 27 mai 2014

Ondes Gravitationnelles et Inflation peuvent Disparaître dans un Nuage de Poussières

La science est peut-être aussi en train de vivre une crise de confiance. Vous vous souvenez que le 18 mars dernier, je vous annonçais la découverte des premières ondes gravitationnelles de l’univers comme étant une confirmation de l’existence de l’inflation. Cette découverte avait été annoncée lors d’une conférence de presse à Harvard à grands renforts de buzz médiatique. Les résultats pouvaient sembler robustes a priori, mais assez vite, des objections se sont fait connaître. 



Il se pourrait que l’équipe de BICEP2 ait pris un signal de bruit de fond pour le signal utile et que leur découverte n’en soit en fait pas une… Je serais tombé dans le piège avec des milliers d’autres. C’est en tout cas une version qu’essaye d’imposer un groupe de cosmologistes qui ont ré-analysé comme ils ont pu les données de BICEP2, dont l’article scientifique n’a toujours pas été publié par ailleurs.

Pour essayer d’y voir un peu plus clair, reprenons le problème. Les physiciens de BICEP2 ont détecté une polarisation particulière de la lumière micro-onde du fond diffus cosmologique (CMB), que l’on appelle une polarisation de modes B.
Mais il se trouve qu’une autre source produit des photons polarisés circulairement formant une polarisation de modes B : la poussière interstellaire de notre galaxie. Cette source étant connue, les données brutes doivent donc être traitées pour enlever le signal parasite du signal total détecté.
D’après le physicien théoricien Raphael Flauger, de l’Institute for Advanced Studies de Princeton, presque tout le signal de BICEP2 pourrait être dû à cette poussière galactique, et non au CMB. Il a présenté son analyse à l’Université de Princeton le 15 mai dernier.

Carte du CMB avant correction et après correction (Raphael Flauger)
Les chercheurs de la collaboration BICEP2, eux, avaient estimé que le signal de ces poussières galactiques d’avant-plan était négligeable. Ils l’ont modélisé de plusieurs façons et le plus sophistiqué de ces modèles est basé sur une carte du rayonnement micro-onde d’ « avant-plan » produite par le satellite européen Planck.
Comme la collaboration Planck n’a pas encore publié ses résultats sur ce point, les physiciens de Princeton se sont servis pour faire leur analyse de la carte qu’avait présentée l’équipe de BICEP2 le 17 mars lors de leur présentation.

L’équipe de BICEP2 affirmait que la carte du signal parasite ne montrait un rayonnement ne provenant que de l’intérieur de notre galaxie. Mais Raphael Flauger affirme lui qu’elle pourrait aussi contenir du rayonnement non-polarisé provenant d’autres galaxies plus lointaines, ce qui aurait pour conséquence de laisser penser que la polarisation du rayonnement parasite de la galaxie est beaucoup plus faible que ce qu’il est en réalité. Cette carte et cette estimation  aurait induit les chercheurs de BICEP2 en erreur en sous-estimant l’avant-plan galactique et donc surestimant la polarisation du rayonnement du CMB. Ils n’auraient pas enlevé autant de signal parasite qu’ils auraient dû.

Pour tester son idée, Flauger a utilisé d’autres données provenant de Planck, également récupérées à la mano d’une présentation, pour corriger la carte que BICEP2 a utilisée. Sa conclusion est sans appel, l’avant plan apparaît beaucoup plus fort sur la carte corrigée et, selon lui, il peut expliquer tout le signal observé par BICEP2…
John Kovac, chef de file de la collaboration BICEP2 répond qu’il a toujours été clair qu’ils ne pouvaient pas être sûrs de la fraction de leur signal provenant réellement du CMB. Les six modèles de poussières polarisées utilisés ont tous une part importante d’incertitude, rendant l’interprétation délicate.

Mais Raphael Flauger répète quand même qu’il n’a pas prouvé que le signal de BICEP2 est erroné. Il dit « J’espère toujours après tous les calculs que j’ai refaits que le signal de BICEP2 existe bel et bien… ». Mais on ne peut pas cacher que leur annonce a maintenant quelques sérieuses épines dans le pied. Car il n’y a pas que l’analyse de Flauger qui est en cause, il se trouve aussi que l’intensité du signal de polarisation mesuré par BICEP2 est deux fois plus élevé que la limite supérieure déterminée indirectement par des physiciens de Planck à partir des variations de température du CMB. La taille du signal pose aussi des problèmes aux théoriciens qui essayent d’expliquer comment eut lieu l’inflation…
Signal de polarisation de modes B (BICEP2 collaboration)

Les physiciens de BICEP2 n’avaient peut-être pas le bon instrument pour mesurer finement la polarisation du rayonnement du fond diffus cosmologique. Il aurait suffi de disposer d’un télescope pouvant échantillonner plusieurs longueurs d’ondes et non pas une seule. La mesure de plusieurs fréquences aurait permis immédiatement de séparer les composantes d’avant-plan et d’arrière-plan.

Nous devrions connaître le fin mot de cette histoire en octobre prochain, quand la collaboration Planck publiera ses résultats sur la mesure de polarisation du CMB. Il y aura alors deux cas de figure :

Dans le premier, Planck trouve un avant-plan très faible, Flauger a tort, le signal de BICEP est donc réel, et l’équipe BICEP pourra toujours revendiquer la découverte, même si Planck mériterait sa part de la découverte par sa confirmation.

Dans le second cas de figure, Planck trouve un rayonnement galactique polarisé important, le signal de BICEP2 n’était qu’un artefact, et là, et bien, la crédibilité de la science va en prendre un coup…. Nous nous demanderons tous désormais comment faire confiance aux chercheurs qui nous annoncent en grandes pompes des découvertes exaltantes, avant d’avoir vérifié entièrement leurs résultats ou leurs modèles, et sans doute devrons-nous nous remettre en question en tant que relais d’informations scientifiques auprès du grand public, et moi le premier…


Source:

Blockbuster claim could collapse in a cloud of dust
Adrian Cho
Science Vol. 344 no. 6186 p. 790 (23 May 2014)

4 commentaires :

Dr Eric SIMON a dit…

Et pendant ce temps, le prix Kavli en astrophysique 2014, décerné par l'académie des sciences de Norvège vient d'être attribué aux trois théoriciens de l'inflation :
Alan H. Guth, Massachusetts Institute of Technology, Andrei D. Linde, Stanford University, USA, et Alexei A. Starobinsky, Landau Institute for Theoretical Physics, Russian Academy of Sciences, pour leur théorie pionnière de l'inflation cosmique...

Christian Laborit a dit…

Merci pour ce billet. On a hâte de connaître les résultats de Planck. A propos du prix Kavli, peut-on considérer qu'il s'agit d'un équivalent du prix Nobel pour l'astrophysique ?

Dr Eric SIMON a dit…

Il y a 3 prix Kavli : astrophysique, neurosciences et nanosciences. C'est un prix très récent, doté de 1 million de dollars plus une médaille et un parchemin, soit très équivalent au prix Nobel. Il est en revanche décerné tous les deux ans, et ce depuis 2008. Etant beaucoup plus "jeune" que le prix Nobel, il a bien sûr moins d'aura mais celle-ci devrait grandir au fil des années...

Dr Eric SIMON a dit…

La collaboration BICEP2 vient de publier ses résultats dans Physical Review Letters, disponible ici :
http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.112.241101
Ils maintiennent leur résultat, mais avec un peu plus d'humilité que lors de l'annonce de mars.