Observation du rayonnement fossile

De nombreuses simulations théoriques ou numériques ont été élaborées pour établir comment galaxies, amas et superamas se sont formés. Jusqu'à récemment, aucune des deux possibilités n'avait vraiment pris le pas sur sa concurrente. Le défaut du scénario avec matière sombre froide était de conduire à une structure à grande échelle différente de celle que nous observons. Le scénario avec matière sombre chaude avait quant à lui du mal à expliquer le faible niveau de fluctuation dans le rayonnement fossile et rencontrait des difficultés dans la formation des plus petites structures. La solution générale consistait alors à considérer un mélange des deux composants. La part de matière sombre froide servirait à activer la formation des galaxies et la portion de matière sombre chaude donnerait naissance à une structure à grande échelle cohérente avec les observations.

Les résultats du satellite WMAP

Les résultats les plus fiables sont arrivés en 2003 grâce à WMAP. Ce satellite fut lancé en 2001 pour mesurer le rayonnement fossile avec une sensitivité et une précision angulaire inégalées. Les premiers résultats, publiés en février 2003, révolutionnèrent la cosmologie, en particulier nos connaissances sur l'évolution de l'Univers et l'énergie sombre. En ce qui concerne plus particulièrement la formation des galaxies, WMAP apporta deux informations cruciales. D'abord sur la composition de l'Univers : 4 pour cent de matière baryonique et 23 pour cent de matière non baryonique froide, le reste étant constitué d'énergie sombre. Ensuite sur l'époque d'apparition des premières étoiles de l'Univers : 200 millions d'années après le Big Bang (500 millions d'années plus tôt que les estimations antérieures).

Des deux types possibles, il semble donc que c'est la matière sombre froide qui domine largement. La formation des structures de l'Univers a donc probablement commencé par des petites galaxies qui se sont peu à peu agglomérées pour former des galaxies plus massives, puis des amas et des superamas. En particulier, le fait que les premières étoiles se soient formées en un temps aussi court que 200 millions d'années favorise clairement cette hypothèse. En effet, dans un Univers dominé par de la matière sombre chaude, la gravitation aurait eu beaucoup plus de mal à provoquer la condensation du gaz et les premières étoiles seraient apparues beaucoup plus tard.

Remarquons, pour finir, que d'autres tentatives ont été menées pour expliquer les structures de l'Univers. Certains astrophysiciens pensent que les cordes cosmiques, possibles reliques de l'inflation, sont à l'origine de la structure en filaments de l'Univers. D'autres avancent que les grands vides de la structure à grande échelle sont dus aux premières explosions de supernovae. La majorité des astrophysiciens penche néanmoins pour l'explication par amplification des fluctuations de densité nées lors de l'inflation.