La neige de votre vieille télé contenait l'écho du Big Bang

Si vous êtes assez vieux pour avoir connu les télés analogiques, vous vous souvenez de la neige. Tournez le bouton jusqu'à une chaîne sans émetteur et l'écran se met à grouiller de petits points gris affolés, accompagnés de ce souffle plat et inquiet. On aurait dit du néant — l'image même de l'absence totale de signal. Mais ce n'était pas rien. Emmêlé dans cette tempête de neige se cachait un murmure venu du début des temps : la lueur résiduelle du Big Bang lui-même, une lumière qui a voyagé pendant environ 13,8 milliards d'années avant de terminer sa course sur l'écran de votre salon. Une petite part de la neige d'une chaîne morte, c'était bel et bien l'univers en train de naître.

La plus vieille lumière qui soit

Pour comprendre la neige, il faut rembobiner presque jusqu'au tout début. Pendant ses 380 000 premières années, l'univers était trop chaud et trop dense pour que la lumière puisse voyager. C'était un brouillard aveuglant de particules chargées — des électrons et des noyaux atomiques nus qui n'étaient pas encore apparentés — et tout photon tentant de le traverser était diffusé presque aussitôt, comme un faisceau de lampe torche avalé par une brume épaisse.

Puis le cosmos s'est refroidi jusqu'à environ 3 000 kelvins. Les électrons se sont enfin liés aux noyaux pour former les premiers atomes neutres — un événement que les physiciens appellent la recombinaison —, le brouillard s'est dissipé, et pour la première fois la lumière a pu filer librement à travers l'espace. Ce premier éclair libéré s'élance vers l'extérieur depuis ce moment-là. On l'appelle le fond diffus cosmologique, ou CMB, et c'est la plus vieille lumière qui existe : une photo de bébé de l'univers, prise quand il n'avait que quelques centaines de milliers d'années.

Mais l'univers n'a cessé de s'étendre pendant tout ce temps, étirant ces ondes lumineuses anciennes avec lui. Ce qui était parti comme un éclat orange-blanc intense a été tiré encore et encore, décalé vers le rouge à travers le spectre au fil des milliards d'années, jusqu'à nous parvenir sous forme de faibles micro-ondes, à seulement 2,7 degrés au-dessus du zéro absolu — à peine un souffle de chaleur. Il emplit tout l'espace et nous arrive de façon uniforme, de toutes les directions. Et votre vieille antenne de télé, conçue pour capter de faibles signaux de diffusion, était juste assez sensible pour en attraper une miette.

L'accident de 1965

Personne ne cherchait l'aube de l'univers. Au milieu des années 1960, deux radioastronomes des Bell Labs, à Holmdel dans le New Jersey — Arno Penzias et Robert Wilson —, voulaient se servir d'une gigantesque antenne en forme de cornet pour étudier les ondes radio venues des confins de notre galaxie. Un seul problème : un faible bourdonnement de bruit, tenace, dont ils n'arrivaient pas à se débarrasser. Où qu'ils pointent l'antenne, de jour comme de nuit, été comme hiver, le souffle était toujours là — un signal en excès d'environ 3,5 degrés qu'ils n'arrivaient tout simplement pas à expliquer.

Ils ont traqué la source de façon obsessionnelle. Ils ont vérifié le câblage. Ils ont écarté New York toute proche. Ils ont accusé, un temps, un couple de pigeons nichés à l'intérieur de l'antenne — ils ont piégé les oiseaux et nettoyé ce que Penzias appelait pudiquement « un matériau diélectrique blanc » (des fientes de pigeons). Le souffle est resté exactement là où il était. Il venait de partout dans le ciel à la fois, ce qui signifiait qu'il ne pouvait provenir d'aucune chose unique sur Terre.

Ce qu'ils ignoraient, c'est qu'à peine soixante kilomètres plus loin, à Princeton, une équipe menée par le physicien Robert Dicke avait prédit exactement cette lueur et construisait un instrument pour partir à sa recherche. Quand les deux groupes ont enfin confronté leurs notes, la réponse s'est imposée : Penzias et Wilson n'avaient pas trouvé un défaut dans leur matériel. Ils étaient tombés sur la chaleur résiduelle de la création. Cette découverte a donné à la cosmologie sa preuve la plus solide en faveur du Big Bang — et en 1978, les deux hommes ont reçu le prix Nobel de physique pour un signal qu'ils avaient d'abord tenté de récurer comme de la saleté.

Le fantôme dans votre salon

Voici la partie qui frappe le plus près de chez soi. Une télé analogique réglée sur une chaîne morte n'est en réalité qu'un récepteur à micro-ondes muni d'un écran. L'antenne capte des ondes radio venues de partout — des restes de diffusion, le bourdonnement de l'électronique voisine, le Soleil, la Voie lactée, l'agitation thermique aléatoire des propres circuits du poste. Le récepteur transforme tout ce chaos en la neige grise et le souffle blanc dont vous vous souvenez. L'essentiel n'est que du bruit terrestre et instrumental banal.

Mais pas tout. L'estimation courante veut qu'environ 1 % de cette neige provienne du CMB — exactement les mêmes photons à 2,7 kelvins que Penzias et Wilson ont détectés, la même lumière qui s'est libérée il y a 13,8 milliards d'années. Un point dansant sur cent, à peine — mais un sur cent, ce n'est pas zéro. Cela veut dire que quiconque est un jour passé sur une chaîne morte regardait, sans le savoir, l'univers primitif scintiller sur son écran. La lumière même dont est faite la carte ci-dessus — ces ondulations de température que les satellites de la NASA ont passé des années à mesurer pour cartographier le cosmos dans sa prime enfance — pénétrait dans les salons et se faisait prendre pour un signal en panne.

Pourquoi celle-ci me reste

On a tendance à penser que le passé lointain est inatteignable, enfermé derrière des distances impossibles et des milliards d'années. Mais le CMB le rend bizarrement, presque insolemment ordinaire. La plus vieille lumière de l'univers ne se cache pas dans une nébuleuse lointaine qu'il faudrait un télescope spatial pour entrevoir. Elle se pressait contre votre fenêtre, s'infiltrait dans l'antenne bon marché posée sur la télé, sifflant doucement en fond sonore de mille soirées ennuyeuses.

Il y a là une poésie tranquille. La fin des programmes — ce moment où les émissions s'arrêtaient et où l'écran se dissolvait en neige — n'était pas vraiment une fin. C'était l'univers, exactement aussi vieux qu'il l'a jamais été et exactement aussi neuf qu'il l'a été un jour, qui se présentait doucement, et presque personne n'y prêtait attention. Les télés numériques ont effacé la neige aujourd'hui ; réglez-vous sur une chaîne morte et vous n'aurez qu'un vide bleu uni. Mais pendant quelques décennies, la chose la plus ancienne qui soit avait une invitation permanente dans nos foyers — et nous n'arrêtions pas de changer de chaîne.

Photos : antenne-cornet de Holmdel et carte du CMB sur tout le ciel par WMAP via la NASA (domaine public) ; neige de télé analogique par Mysid via Wikimedia Commons (domaine public). Science via les Bell Labs, le prix Nobel de physique 1978 et la mission WMAP de la NASA.