Fond-Diffus-Cosmologique | Dr. Goulu

Comment peut-on dessiner une carte complète du fond cosmologique, alors qu'il y a des galaxies et des étoiles au travers du trajet de la lumière primordiale jusqu'à nous ?

Sat, 13 May 2023 00:00:00 +0000

Réponse publiée

En faisant attention ;-)

En fait on mesure le CMB dans l’infrarouge tellement lointain que ce sont plutôt des microondes qui correspondent à un spectre du corps noir de 2.7K, alors que les étoiles et galaxies sont beaucoup plus chaudes. Mais effectivement la partie du spectre de ces objets chauds qui recouvre la bande de fréquences du CMB n’est pas négligeable.

On a donc mesuré en même temps le CMB et les infrarouges “chauds” dans assez de bandes pour pouvoir en reconstituer le spectre du corps noir, puis soustrait la valeur calculée de leur rayonnement microonde de celle mesurée dans le spectre du CMB.

Concrètement, le satellite emportait l’instrument (DIRBE) qui a produit cette image

La grosse tache au centre, c’est notre galaxie qu’on voit en entier par la tranche, avec le centre galactique, une image en elle-même super intéressante pour l’étude de la Voie Lactée.

Le capteur microonde a lui mesuré ceci dans 3 longueurs d’ondes

on voit que la bande centrale donne une mesure de température bien au dessus de ce qu’on attend du CMB, puisque le rayonnement infrarouge de la Voie Lactée s’ajoute.

En soustrayant :

Evidemment, ça c’est la “jolie image pour les journalistes”, les scientifiques ont les valeurs mesurés par chaque capteur en chaque point, avec les marges d’erreur, donc là ils savent très bien que les points au milieu de l’image son beaucoup moins fiables que ceux dans le noir de DIRBE.

Alors ils peuvent demander quelques centaines de millions pour puis pour , où on a fait le même chose en plus hautes résolutions spatiales et spectrales et en apprenant des missions précédentes pour améliorer le filtre à infrarouges décrit à la louche ci-dessus.

Comment fait-on pour passer des vibrations quantiques du CMB aux galaxies d'aujourd'hui ?

Sun, 20 Mar 2022 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Le n’est pas des " vibrations quantiques". C’est un rayonnement électromagnétique, un “ ” à 3000K environ à l’époque de sa diffusion , des ondes radio aujourd’hui.

Ses très légères anisotropies sont liées aux variations de densité de l’hydrogène qui emplissait l’espace à l’ époque d’une manière non triviale :

La structure des anisotropies primaires du CMB est la conséquence de deux effets, principalement : et . Les oscillations sont à leur tour la conséquence des interactions entre les et les dans le plasma de l’ . La pression exercée par les photons tend à éliminer les anisotropies, alors que l’attraction gravitationnelle amène les baryons, qui se déplacent beaucoup plus lentement, à former des masses de densités variables. Ces deux effets antagonistes créent des oscillations acoustiques, créant les pics caractéristiques du CMB. (Wikipédia)

Ces variations de densité, très faibles 380'000 ans après le BB se sont amplifiées sous l’effet de la gravitation pour former les que nous observons 14 milliards d’années plus tard. Mais on parle ici plutôt des superamas et filaments, pas des galaxies qui sont des structures trop petites à cette échelle.

Une des missions du téléscope James Webb est d’observer l’univers dans l’infrarouge correspondant à la formation des premières galaxies pour avoir une meilleure idée de la pendant le premier milliards d’années de l’univers.

Pourquoi la masse infinie de l’Univers ne semble pas gêner les astrophysiciens qui pensent que l’Univers est né plat, infini, et avec une densité uniforme ?

Fri, 28 Jan 2022 00:00:00 +0000

Réponse publiée

On ne sait pas si l’Univers est fini ou pas, ni s’il plat ou pas (les mesures de la montrent que s’il est courbe, il l’est très faiblement)

La masse ne se conservant pas, on préfère parler de car c’est elle qui détermine la courbure en fonction de l’expansion.

Mais cette densité ne tient pas compte de l’énergie potentielle gravitationnelle, qui est négative si on considère qu elle est mesurée dans un référentiel qui serait l’espace “vide”.

En l’incorporant, il se pourrait que l’

Pouvez-vous m’expliquer comment le satellite Planck a fait pour imager le fond diffus cosmologique ?

Fri, 17 Dec 2021 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Pour compléter un peu la + Wikipédia, est une véritable merveille d’ingéniosité et de technologie due à et son équipe.

Vous trouverez beaucoup d’informations sur HFI dans cet article :

Lamarre, J. M & al.. (2010). . Astronomy & Astrophysics, 520(1), A9. OI>

Notamment cette figure qui montre l’arrangement “en poupées russes” des cornes amenant le rayonnement de bandes de fréquences différentes vers les 54

La “caméra” de Planck n’a donc que 54 “pixels”, et pas tous dans la même “couleur”… Pour obtenir les images que nous connaissons, mais surtout les données sous-jacentes qui intéressent bien plus les astrophysiciens, Planck a du balayer tout le ciel en environ 21 mois.

J’ajoute ma jolie petite anecdote perso sur la cryogénie (et comment on refroidit à 0.1 K) pour ceux qui ne la connaissent pas encore :

Des chercheurs ont découvert que le rayonnement cosmologique de fond pencherait vers un côté, ce qui brise l'une des symétries fondamentales de la physique. Cette nouvelle anomalie dans le rayonnement cosmologique met-elle le feu aux lois physiques ?

Sun, 06 Dec 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Non, l’ n’a rien avoir avec les

D’abord l’anisotropie doit encore être confirmée, elle est aux limites du mesurable. Ensuite ce n’est pas “une nouvelle anomalie” c’est (peut-être) la seule.

Et si c’est le cas, ça fera comme toutes les expériences surprenantes passées, ça améliorera notre connaissance et c’est très bien comme ça.

N’essayez pas de transformer Quora en Science & Vie svp.

L'explosion du Big Bang est-elle encore visible dans un recoin de l'Univers ?

Thu, 24 Sep 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Le n’est pas une explosion. J’insiste, parce que si on le pense comme une explosion, on s’imagine qu’il a lieu “quelque part” dans un univers vide, et on le visualise “depuis l’extérieur”.

Il n’y a pas d’extérieur. Le Big Bang est un phénomène qui concerne l’univers entier. C’est la naissance de l’espace, et peut être du temps.

Donc si le Big Bang est “visible” , il l’est de partout. Mais il n’est pas, ou plus visible.

Pendant 380'000 ans après le Big Bang, l’Univers était si dense et chaud qu’il était opaque. C’était un brouillard de plasma de protons et d’électrons. A peine émis, un photon était capturé par un électron, réémis etc. Ce n’est que lors de la que les électrons se sont mis “à tourner” autour des protons, formant les atomes d’hydrogène principalement, et rendant l’Univers transparent.

Depuis, la lumière de la nous parvient sous la forme du . Cette lumière est très instructive, mais elle n’est pas celle du Big Bang proprement dit, elle date de 380'000 ans après. On ne verra jamais le Big Bang dans le spectre électromagnétique.

Une autre source d’information sur le Big Bang est l’abondance des isotopes présents dans l’espace intergalactique. Plus haut j’ai mentionné l’hydrogène, mais il y a en fait aussi du Deuterium, de l’Helium, du Lithium et du Béryllium dans des proportions précises expliquées par la , qui a eu lieu dans les premières secondes après le Big Bang.

On ne désespère pas de détecter un jour des qui devraient dater de 10^{-30 secondes “après” le Big Bang. Je mets “après” entre guillemets, parce qu’entre 0 et 10}–30 il n’y a pas grand chose … ou un temps infini sur une échelle logarithmique …

Pourquoi ne voit-on pas de photons du Big Bang, alors qu'on reçoit des neutrinos du Big Bang, et que les deux vont à la même vitesse (à peu près)?

Sat, 25 Apr 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

C’est le contraire : on voit les photons, mais pas (encore) les neutrino.

On mesure aujourd’hui très bien les photons émis par le , qui date de 380'000 ans après le BB (l’univers était opaque, ou plutôt très diffusant avant)

Mais on n’est pas capables de détecter les neutrino émis par le une seconde après le BB, parce qu’ils ont une énergie trop faible.

Les s qu’on détecte sur Terre ont une énergie bien plus élevée, ils sont produits par la fusion nucléaire dans les étoiles ( ) et les phénomènes violents comme les supernova.

On espère détecter le de manière indirecte : si un neutrino à très haute énergie interagit avec un neutrino “cosmologique”, il pourrait produire un qui se désintégrera en une gerbe de particules détectables par l’ par exemple.

Comment avons-nous mesuré la température que dégage le fond diffus cosmologique, alors que le vide spatial n’est ni chaud, ni froid ?

Fri, 03 Apr 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Le rayonnement fossile est tellement dans l’infrarouge qu’il est plutôt dans le domaine des très hautes fréquences radio.

On mesure l’energie de ce rayonnement correspondant aux photons baignant ce vide avec des capteurs maintenus à très basse température. Dans le cas du

Le rayonnement électromagnétique est concentré par un de 1,75 × 1,5 m comportant un miroir primaire et un miroir secondaire. Des cornets associés à des guides d’ondes placés au du télescope filtrent les rayonnements par longueur d’onde et dirigent celui-ci vers les détecteurs des instruments HFI et LFI.

L’instrument HFI (High Frequency Instrument) comporte 54 opérant dans les bandes : 100, 143, 217, 353, 545 et 857 GHz, avec une largeur de bande de l’ordre de 30 % du spectre observé. Ces bolomètres fonctionnant de manière optimale lorsqu’ils sont refroidis, opèrent vers 0,1 K

L’instrument Low Frequency Instrument observe trois bandes spectrales (30, 44 et 70 GHz) situé à des fréquences inférieures au pic du fond diffus mais permet d’améliorer la qualité finale de la carte du rayonnement tout en fournissant des informations sur les émissions galactiques et extragalactiques situées en avant plan. L’instrument LFI utilise des fonctionnant à une température de 20 kelvins. La résolution angulaire est de 10 minutes d’arc et la sensibilité à la température est de 12 µK

Pourquoi la théorie du Big Bang est-elle largement acceptée ? Dans quelle mesure les preuves sont-elles solides ?

Tue, 03 Mar 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

En science, on ne prouve pas une théorie. Ca marche dans l’autre sens : on formule une théorie qui correspond aux expériences et observations, et on la si on trouve une seule expérience (reproductible) qui ne correspond pas.

Le correspond à toutes les observations, notamment:

le
le
l’abondance relative des isotopes dans l’espace intergalactique, qui est conforme aux prévisions de la

La théorie du Big Bang est de plus en plus largement acceptée car depuis 1927 elle correspond toujours de façon parfaite aux observations récentes.