Mise à jour le 29 Juin 2013
 
CONFÉRENCE
«D’ICI À L’INFINI»
Par Joe SILK Johns Hopkins University ; Oxford University et IAP
Organisée par l'IAP
98 bis Bd Arago, Paris 14ème
 
Le mercredi 26 Juin 2013 à 19H30
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos
Vidéo de la conférence par le CERIMES disponible sur leur site quelques jours après (le CERIMES propose aussi toutes les vidéos des conférences IAP) :      voir : http://www.cerimes.fr/le-catalogue/institut-dastrophysique-de-paris-iap.html
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
 
 
 
 
Joe Silk est un des pionniers de la cosmologie moderne.
 
Il a passé sa thèse en 1968 sur l’anisotropie du rayonnement de fond CMB ; en 1978 il est à Berkeley en tant que professeur, il travaille sur la formation des galaxies et sur la matière noire.
 
Il devient, en 1999 professeur « savilian » d’astronomie à Oxford (chaire fondée par Sir H Saville en 1619) , dans la lignée de notamment : C Wren, D Gregory, J Bradley , G Efstathiou etc..
 
En 2008 médaille d’or de la RAS (Royal Astronomical Society)
 
Docteur Honoris Causa de l’Université P et M Curie en 2008.
 
De plus, il tenait aussi à ce que l’on indique que c’est un excellent ….cuisinier !
 
 
 
 
Il se propose ce soir de nous brosser l’histoire des principales étapes qui ont amené la cosmologie à son état actuel.
 
 
LE DÉBUT DU COMMENCEMENT : HUBBLE.
 
1924 : Alexandre Friedmann prédit l’expansion en étudiant les équations d’Einstein. Il meurt malheureusement prématurément.
 
1927 : l’Abbé Lemaître prédit aussi indépendamment l’expansion de l’Univers.  Malheureusement il l’écrit en français et cela a peut être été mal (ou pas ?) traduit, bref la loi de l’expansion devrait s ‘appeler loi de Hubble-Lemaître.
 
1929 : Edwin Hubble au Mont Wilson met en évidence l’expansion de l’Univers en observant la fuite des galaxies.
Il se trompe fortement sur la valeur de la constante (que l’on va appeler la constante de Hubble) dont la valeur va évoluer en 70 ans.
Il rencontrera Albert Einstein en 1930 à Pasadena.
 
 
 
L’APRÈS GUERRE.
 
En 1949, la physique nucléaire s’intéresse à la cosmologie. On pense que les réactions du début de l’Univers sont les mêmes que celles qui se produisent dans le Soleil. (Hans Bethe)
 
Mais, c’est le facétieux et génial George Gamov qui prédit l’origine des éléments légers ainsi que la température au moment du Big Bang. Il imagine aussi qu’il devrait subsister une relique de cette chaleur originale. Cela sera oublié (on ne le prenait pas trop au sérieux à l’époque peut-être à cause de la dive bouteille…) et redécouvert 20 ans plus tard, ce sera le CMB.
Il n’aura malheureusement jamais le Prix Nobel !
 
Quant aux éléments lourds, ils proviennent de la mort explosive des étoiles.
 
L’équipe BBFH (Burbridge, Burbridge, Fowler et Hoyle) prétend que nous sommes des poussières d’étoiles dans les années 1950.
 
Un peu avant, un autre génie un peu particulier aussi (il paraît qu’il avait mauvais caractère…..), Fritz Zwicky, en étudiant le comportement des amas de galaxies, a l’idée que nous ne voyons pas une grande partie de la matière présente. C’est l’introduction de la notion de matière noire, présente, nécessaire mais invisible. Vera Rubin sera la première à la mettre en évidence.
 
Voilà les bases sont là pour la prochaine étape.
 
George Gamov (son collège R Alpher à l’arrière plan)
Vera Rubin et F Zwicky
 
 
 
LES VRAIS DÉBUTS DE LA COSMOLOGIE MODERNE.
 
 
Cela commence en 1964 lorsque Arno Penzias et Bob Wilson mettent en évidence (après de longs moments de doute et d’incompréhension) en « écoutant » l’Univers, un bruit qui semble constant et provenir de toutes les directions du ciel.
C’est la fameuse relique prédite par Gamov ; ce sera ce que l’on va appeler le bruit de fond cosmologique (CMB).
C’est la preuve que l’Univers était chaud et dense à son début et que le rayonnement produit à l’époque, en se refroidissant a perdu de sa puissance et est maintenant «détectable » que dans le domaine des micro ondes. La « température » de ce rayonnement est étonnamment constante : 2,7K.
 
 
 
Dans ces années là, la cosmologie n’était pas encore très connue, la preuve cette lettre reçue par Joe Silk à son labo de Berkeley, où l’expéditeur a confondu cosmologie et … astrologie !
 
 
 
 
 
 
 
 
La découverte de Penzias et Wilson (Prix Nobel) motive les scientifiques à lancer une mission spatiale pour mesurer plus précisément ce rayonnement de fond, ce sera la mission COBE dans les années 1990.
 
 
 
On mesure effectivement le fond du ciel plus précisément, le rayonnement est bien un rayonnement de corps noir.
 
 
Cela vaut à George Smoot et John Mather le Prix Nobel.
 
Cette mission donnera lieu à deux « suites » : WMAP et Planck qui à chaque fois amélioreront la précision des mesures.
 
 
On commence à découvrir les « graines » de la création.
 
 
 
 
 
L’ÈRE MODERNE : TOUT DEVIENT « NOIR ».
 
Dans les années 1980, la physique des particules s’en mêle.
 
 
 
Alan Guth et Andrei Linde mettent au point une théorie, l’inflation, qui rend compte de l’uniformité de la température de l’Univers ainsi que de sa relative platitude.
De faibles densités de fluctuations vont devenir les graines des futures galaxies.
Ces fluctuations (en température de l’ordre de 10-5K) sont mesurées de plus en plus précisément avec notamment la mission Planck.
Illustration : comment l’inflation a rendu l’Univers plat et homogène.
 
 
 
 
 
 
Les énergies mises en jeu au début de l’Univers sont énormes, de l’ordre de 1019 GeV.
 
 
 
Alors que les énergies des accélérateurs de plus en plus performants, atteignent maintenant quelques TeV comme pour le LHC.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La naissance de l’énergie noire.
Dans les années 2000, on met au jour une énergie qui semble être anti gravitationnelle.
Les SNIa lointaines, ces phares dans l’Univers, ne sont pas à la bonne place, leurs luminosités sont trop faibles, ils sont plus loin que prévu. L’expansion de l’Univers semble s’accélérer !
Cela vaudra à Saul Perlmutter, Adam Riess et Brian Schmidt de recevoir le prix Nobel de Physique en 2011.
 
 
Les différentes méthodes d’observation rendent possible un modèle de concordance correspondant à la composition actuelle de l’Univers.
 
L’Univers serait aussi très plat (au sens euclidien du terme).
 
 
On pourrait aussi faire partie d’un « Multivers », bref affaire à suivre !
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN :
 
Quelques ouvrages de Joe Silk :
 
Une brève histoire de l’Univers chez Odile jacob.
 
Le Big Bang en livre de poche.
 
L’Univers et l’infini chez Odile Jacob.
 
 
 
Sur le Net :
 
La contribution de G Lemaitre à la cosmologie par B Lelard conférence à la SAF du 17 Sept 2005
 
Spécial Planck ; CR de mission de Mars 2013.
 
L’Univers en accélération : CR de la conférence du Prix Nobel S. Perlmutter du 17 dec 2011
 
Quelques éléments de physique et de philosophie des multivers par Aurélien Barrau.
 
L'Univers Invisible : CR du séminaire de Juillet 2009 à l'UNESCO,
 
 
 
 
Bon ciel à tous !
 
Jean Pierre Martin .Commission de Cosmologie de la SAF.
www.planetastronomy.com
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