La réponse de BICEP2/KECK/Planck

En mars 2014, avec l’annonce de la détection d’un signal “prouvant” l’existence d’une phase d’inflation primordiale dans l’histoire de l’Univers, la collaboration BICEP2 avait fait la Une des médias du monde entier. La communauté scientifique était également très excitée par ce résultat, chacun réagissant avec plus ou moins de prudence, plus ou moins d’enthousiasme - mais dans tous les cas avec un intérêt certain !

Le signal mesuré était bien là. C’est son interprétation comme signal cosmologique, associé au rayonnement fossile, qui posait question. Rappelons qu’entre l’observateur et le rayonnement fossile, il y a notre Galaxie, la Voie Lactée. Quelle était sa véritable part dans le signal mesuré ? D’après les modèles à leur disposition, la collaboration BICEP estimait que cette part était négligeable, tout au plus très faible. Avec une seule fréquence d’observation, ils n’avaient pas d’autre possibilité pour évaluer le signal d’origine galactique…

La communauté attendait donc la réponse de Planck car aucune autre expérience n’est actuellement en mesure de fournir des mesures de l’émission polarisée de la poussière de notre Voie Lactée.

Aucun des jeux de données n’était public et l’analyse commune était délicate : une coopération entre les collaborations Planck et BICEP a donc été mise officiellement en place. Les données ont été mises dans un formalisme commun, analysées conjointement selon diverses approches et des simulations prenant en compte toutes les caractéristiques expérimentales ont été réalisées afin d’estimer au mieux les erreurs sur les résultats. La collaboration BICEP a également utilisé pour cette analyse les derniers résultats obtenus avec le KECK.

Que contiennent les données ?

Très schématiquement :

• Le signal à 353 GHz de Planck conduit à l’estimation de la part de signal d’origine galactique à 150 GHz.  
• Le signal produit par effet de lentille gravitationnelle peut-etre calculé à partir du modèle cosmologique issu des données en température de Planck, et a déjà été détecté.
• Le signal restant dans les données de BICEP2/KECK doit être associé aux ondes gravitationnelles primordiales.

Il s’avère que la part de la poussière avait été significativement sous-estimée.

La distribution spatiale du signal à 353 GHz de Planck se retrouve dans la carte à 150 GHz de BICEP2 et du KECK : ces dernières contiennent donc une part non négligeable de poussières galactiques. Apres soustraction de l’émission galactique, le signal CMB est compatible avec ce qui est attendu de l’effet de lentille gravitationnelle. Les residus peuvent etre expliqués par de simples variations du signal associées à des bruits expérimentaux. Il reste toujours un excès mais il est à présent trop faible pour être considéré comme une détection et pourrait être le résultat de simples variations associées à des bruits expérimentaux. Cela ne signifie pas que ce signal n’existe pas ! Il est seulement trop faible pour être détecté avec les données dont nous disposons aujourd’hui.

Le paramètre r mesure l’importance du signal produit par les ondes gravitationnelles primordiales. La limite est aujourd’hui un peu moins bonne car il y a un petit excès : trop peu pour être une mesure mais suffisant pour assouplir la limite.