Une antenne conçue pour parler aux satellites a fini par capter un écho vieux de 13,8 milliards d’années. L’histoire se déroule à Holmdel, dans le New Jersey, entre 1964 et 1965 : deux radioastronomes des Bell Labs, Arno Penzias et Robert Wilson, cherchent la source d’un bruit radio persistant. Ils soupçonnent d’abord des pigeons. Ils viennent en réalité de mettre la main sur la lumière fossile du Big Bang.

Le dispositif en question n’est pas un instrument de poche. L’antenne mesurait environ six mètres de large et avait la forme d’un cornet pour minimiser la réception latérale, et avait été conçue à l’origine pour détecter les signaux transmis par Echo, le premier satellite de communication. Avec l’arrivée rapide de satellites plus performants, l’instrument devient superflu pour les télécoms. Penzias et Wilson le récupèrent alors pour un usage bien plus modeste : cartographier les émissions radio de notre propre galaxie.

Un bourdonnement qui ne veut pas s’effacer

Dès les premières mesures, à une longueur d’onde de 7,35 centimètres, un problème surgit. L’antenne capte un excès de température d’environ 3,5 kelvins, qui ne correspond à aucune source identifiée. Le signal ne varie ni avec l’heure, ni avec la saison, ni avec la direction du ciel visée.

Ce genre de constance rend fou n’importe quel ingénieur.

Les deux hommes passent en revue toutes les explications terrestres possibles. Ils cherchent d’abord à mieux estimer les contributions parasites qui pouvaient être dues au ciel, à l’antenne, au guide d’onde ou aux détecteurs, mais toutes ces contributions sont trop faibles pour rendre compte de l’excès observé. Reste alors une piste plus prosaïque : la fiente de pigeon.

L’épisode des pigeons, resté dans les annales

Un couple de pigeons a élu domicile dans le cornet de l’antenne, y laissant une couche de fiente qui pourrait, en théorie, perturber les mesures. Penzias et Wilson décident alors que le problème pourrait venir des déjections des pigeons nichant dans l’antenne en forme de cornet, fabriquent un piège pour évincer les oiseaux, et passent des heures à retirer la fiente de l’appareil.

Les pigeons sont capturés, puis relâchés à bonne distance. Ils reviennent. Cette fois, la patience de l’équipe s’épuise : les oiseaux sont abattus, et l’antenne subit un nettoyage complet, jusqu’au moindre recoin du cornet.

Le bruit persiste, identique.

La formule d’un collègue de l’époque résume bien la situation : Penzias et Wilson « cherchaient de la fiente et ont trouvé de l’or, ce qui est exactement l’inverse de l’expérience de la plupart d’entre nous ». Le trait d’humour a traversé les décennies parce qu’il dit quelque chose de juste sur la science : parfois, l’obstacle qu’on croit trivial cache la découverte du siècle.

À soixante kilomètres, une équipe cherchait exactement ça

Le dénouement tient à une coïncidence géographique remarquable. Pendant que Penzias et Wilson s’arrachent les cheveux à Holmdel, une équipe de Princeton dirigée par le physicien Robert Dicke construit, à quelques dizaines de kilomètres de là, un instrument destiné précisément à détecter ce type de rayonnement. L’équipe de Dicke travaillait à bâtir un instrument pour détecter ce rayonnement, dont ils avaient redécouvert la prédiction théorique.

La rencontre entre les deux groupes clarifie tout. Le bruit que traquaient les ingénieurs de Bell Labs n’a rien d’un défaut technique : c’est le rayonnement fossile émis par l’Univers environ 380 000 ans après le Big Bang, au moment où protons et électrons se sont combinés pour former les premiers atomes, libérant la lumière qui voyage depuis dans l’espace. Fidèles à leur prudence, les découvreurs intitulent leur article d’une sobriété presque comique, sans mention du Big Bang, sans fanfare, juste des faits.

Publié en 1965, ce résultat porte un coup décisif à la théorie rivale de l’univers stationnaire, et devient l’une des preuves fondatrices de la cosmologie moderne. Douze ans plus tard, en 1978, le comité Nobel récompense Arno Penzias et Robert Wilson du prix de physique pour cette découverte, restée pendant des mois cachée derrière une simple couche de fiente.

Ce que ce rayonnement a laissé derrière lui

Le fond diffus cosmologique n’est pas resté cantonné aux laboratoires. Ce même rayonnement, encore présent partout dans l’Univers, produit une infime fraction de la « neige » qui parasitait l’écran des anciens téléviseurs analogiques quand aucune chaîne n’était captée. Une part de ce grésillement visuel venait donc, littéralement, du tout début du temps.

L’antenne de Crawford Hill, elle, est toujours debout sur la colline de Holmdel. Classée National Historic Landmark en 1989, elle a connu des années d’incertitude après la vente du site par Nokia Bell Labs en 2020, menacée par un projet immobilier. En janvier 2024, la municipalité de Holmdel a finalement acquis le terrain de 35 acres où trône l’antenne, avec le projet d’en faire un parc public baptisé du nom de Robert Wilson. Le bruit qui ressemblait à des pigeons continuera donc, pour longtemps encore, de rappeler d’où vient tout le reste.

Sources : universalis.fr | imep-cnrs.com