Le rayonnement de fond cosmologique, vestige de la première lumière échappée dans l'univers quelque 380.000 ans après le Big Bang, qui sera étudié par le satellite Planck dont le lancement est prévu jeudi, peut dévoiler le passé et le destin de l'univers.

«Éclat disparu de la formation des mondes», comme l'appelait un des pères de la cosmologie moderne, Georges Lemaître, ce rayonnement «fossile» baigne tout l'espace et constitue, selon les scientifiques, «la trace indélébile, maintenant refroidie, que l'Univers a laissée de sa jeunesse».

Aussitôt après le Big Bang, l'univers était dense et très chaud et les premiers photons (grains de lumière) interagissaient sans cesse avec la matière, au fil de collisions. Lorsque les électrons se sont associés aux premiers atomes en formation, lumière et matière ont pu faire bande à part : l'univers est devenu transparent.

Les premiers photons qui ont alors pu s'échapper librement ont continué depuis lors de se propager dans le vide intergalactique, conservant leurs propriétés d'origine.

Avec l'expansion de l'univers, ce rayonnement fossile a toutefois vu sa longueur d'onde augmenter et sa température diminuer. Émis à une température d'environ 3000 degrés, les photons fossiles sont maintenant très froids : soit 2,7 degrés au dessus du zéro absolu (-273 °C).

À cette température, l'essentiel de l'énergie se situe dans les longueurs d'onde millimétrique à centimétrique, proches de celles utilisées pour la télévision hertzienne ou les téléphones mobiles. Une fraction de la «neige» aperçue sur l'écran d'un téléviseur non réglé sur une chaîne est ainsi due au fond de rayonnement cosmologique, explique l'astrophysicien Jacques Delabrouille (Laboratoire AstroParticule et de Cosmologie, Paris V).

C'est d'ailleurs en tentant de régler une antenne que deux Américains, Arno Penzias et Robert Wilson, chercheurs à la Bell Telephone Compagny, avaient découvert - par hasard - ce rayonnement fossile en 1965, ce qui leur a valu le prix Nobel treize ans plus tard.

Globalement homogène, ce rayonnement venant de toutes les directions présente toutefois d'infimes variations de température, trahissant l'existence de premiers grumeaux de matière, germes des futures structures de l'univers.

Un premier satellite, COBE, lancé en 1989, avait permis de dresser une première carte de fluctuations de température de l'ordre de trente millionièmes de degré. Son successeur WMAP, 30 fois plus sensible, a permis d'affiner ces mesures.

Planck devrait détecter ces fluctuations avec une sensibilité encore 50 fois supérieure, apportant de précieuses informations sur la géométrie et le destin de l'univers.