Sofia Fatigoni : L'Astrophysicienne Italienne en Quête des Échos du Big Bang à la Station Amundsen-Scott

L'astrophysicienne italienne Sofia Fatigoni mène des recherches d'une importance capitale à la station Amundsen-Scott, un site stratégique niché au cœur du pôle Sud géographique. Cette base est réputée pour ses conditions climatiques extrêmes, où les températures descendent régulièrement sous la barre des -50°C, notamment à cause du facteur de refroidissement éolien. Établie à une altitude de 2835 mètres au-dessus du niveau de la mer, sur l'immense calotte glaciaire antarctique, cette installation rend hommage aux explorateurs qui ont atteint ce point cardinal en 1911 et 1912.

Ces environnements hostiles, caractérisés par un froid mordant et un isolement prononcé, constituent en réalité un atout majeur pour l'astrophysique. L'air y est d'une pureté exceptionnelle, quasiment dépourvu d'humidité, créant ainsi des conditions idéales pour des observations astronomiques de haute précision. Le travail principal du Dr Fatigoni s'inscrit dans le cadre du projet BICEP Array. L'ambition de ce programme est monumentale : traquer les signatures des ondes gravitationnelles primordiales, des empreintes fossiles préservées dans le fond diffus cosmologique (FDC).

Ces ondes, selon les modèles cosmologiques établis, auraient été générées dans les tout premiers instants de l'Univers, durant la phase d'inflation cosmique. La détection des modes B de la polarisation du FDC représenterait alors une validation expérimentale directe de cette théorie inflationniste. Le fond diffus cosmologique, souvent désigné comme le rayonnement fossile, est l'énergie thermique résiduelle du temps du « dernier grand éclairage », survenu environ 380 000 années après le Big Bang. Son spectre lumineux est celui d'un corps noir parfait, affichant une température remarquablement stable de 2,725 Kelvins.

Le projet BICEP Array s'inscrit dans une lignée de campagnes d'observation rigoureuses, faisant suite aux missions BICEP1 (active entre 2006 et 2008) et BICEP2 (menée de 2010 à 2012). L'instrumentation actuelle se compose d'un ensemble de quatre télescopes cryogéniques. Le premier a commencé sa collecte de données en 2019, suivi par le second en 2022. Ces instruments sont calibrés pour mesurer la polarisation du FDC avec une finesse extrême. L'objectif est de séparer le signal tant recherché des ondes gravitationnelles primaires des interférences, notamment celles générées par la poussière galactique, qui avaient complexifié l'analyse des données de BICEP2 en 2014.

La vie quotidienne sur la station, opérée par la National Science Foundation des États-Unis dans le cadre du Programme Antarctique Américain (USAP), est une expérience hors du commun. Rythmée par un jour polaire continu suivi d'une nuit de six mois, elle évoque, par bien des aspects, les conditions martiennes. La capacité d'accueil de la base est limitée à 150 personnes durant l'été austral et se réduit à une cinquantaine d'individus durant l'hiver, ces derniers restant coupés du monde de la mi-février à fin octobre. Un détail logistique fascinant est le déplacement annuel du marqueur du pôle Sud géographique, dû au mouvement de la calotte glaciaire qui s'écarte d'environ 10 mètres par an. Ces caractéristiques uniques rendent le site indispensable pour des installations scientifiques de pointe, y compris l'observatoire à neutrinos IceCube.

Les travaux menés par Sofia Fatigoni et ses pairs revêtent une portée fondamentale, car ils visent à éclaircir les premiers instants de l'existence de notre cosmos. Si les modes B induits par les ondes gravitationnelles sont détectés avec succès, cela transformerait le modèle inflationniste, le faisant passer du statut de construction théorique à celui de fait empiriquement prouvé, inaugurant ainsi une ère nouvelle en cosmologie.