PLANCK, mission

Objectifs cosmologiques et astrophysiques

Après Cobe (Cosmic Background Explorer, lancé le 18 novembre 1989) et WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, lancé le 30 juin 2001), tous deux de la NASA, Planck représente la troisième génération de satellites dédiés à l'observation de cette image primordiale et il est le premier à être mis en œuvre par l'ESA. Ses cartes du fond diffus cosmologique sont réalisées avec une sensibilité, avec une résolution angulaire et avec une couverture spectrale inégalées. Sa mission principale est l'obtention de la carte « ultime » en température et de la première carte précise de la polarisation des anisotropies du rayonnement fossile.

À partir de l'étude statistique de ces cartes (en température et en polarisation), les paramètres cosmologiques comme l'âge et le contenu de l'Univers mais également la dynamique de la période d'inflation ou l'histoire de la réionisation de l'Univers par les premières étoiles, par exemple, devraient être précisément estimés avec des erreurs de l'ordre de 1 p. 100. Cette précision permettra également de tester des modèles de nouvelle physique qui seront confrontés à de très fortes contraintes observationnelles.

Une partie des photons du rayonnement fossile a cependant subi des effets gravitationnels à grande échelle ou des effets électromagnétiques lors de la traversée du gaz chaud des amas de galaxies. En étudiant les perturbations de la carte induites par ces processus, on accède à des informations complémentaires sur les distributions de masse ou de vitesse il y a quelques milliards d'années, et cela sur l'ensemble du ciel.

Bien d'autres informations sont par ailleurs contenues dans les cartes élaborées grâce à Planck. À cette image primordiale se superposent en effet toutes les autres émissions, des longueurs d'onde millimétriques à l'infrarouge lointain : émissions de sources extragalactiques, galactiques ou du système solaire. Ainsi, à partir des observations de Planck, on peut notamment étudier les radiogalaxies, les galaxies « poussiéreuses », les fluctuations du fond diffus infrarouge, la distribution du gaz dans la Voie lactée, les régions de formation stellaire ou encore le champ magnétique galactique. La résolution angulaire de Planck est certes modeste comparée à celles des télescopes optiques ou radio, mais ses observations présentent deux atouts essentiels : elles couvrent un domaine spectral complémentaire et cela sur l'ensemble de la voûte céleste. Ainsi, par exemple, l'utilisation conjointe des données de Planck à grande échelle et de l'observatoire Herschel à petite échelle en infrarouge lointain est cruciale pour mieux comprendre la physique des nuages moléculaires.