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Mise à jour le 18 Janvier 2010
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SYMPOSIUM SUR LA CONTRIBUTION DE
LA RECHERCHE SPATIALE À L'ASTRONOMIE
Organisé par le COSPAR (Committee on Space Research)
Conférence de Jean Loup PUGET
astrophysicien, membre de l'Académie des Sciences.
IAS (Institut d'Astrophysique Spatiale) à Orsay
 
La cosmologie spatiale.
Le 14 Janvier 2010 à l’UNESCO.
 
Remarque : Cette conférence fait partie d’un ensemble de conférences données à l’occasion de ce séminaire, dont on peut consulter le compte rendu sur ce site.
Photos : JPM. pour l'ambiance. Voir les crédits des autres photos éventuelles.
NOTA : ceux qui seraient intéressés par certaines photos en plus haute définition que celles qui suivent n'ont qu'à me contacter, je les envoie par e-mail.
 
 
 
La cosmologie moderne commence dans les années 1920 avec les modèles d'Univers d'Einstein ou de De Sitter.
 
 
Le modèle le plus simple d'Einstein (stationnaire) a été détruit par les révélations d'Hubble et l'expansion des galaxies en 1929.
 
La cosmologie a pour but d'étudier les propriétés à grande échelle de l'Univers ainsi que son histoire.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LE CONTENU DE L'UNIVERS.
 
La relativité générale (RG) décrit la gravité comme une distorsion de l'espace-temps sous les influences locales :
·        de la densité d'énergie et
·        de la pression.
 
 
L'évolution de l'Univers va dépendre du rapport entre ces deux entités.
 
Mais afin de connaître l'histoire de l'Univers, nous devons connaître aussi précisément que possible, le taux d'expansion aujourd'hui.
 
Ce taux est difficile à obtenir, on se rappelle que les premières valeurs données à l'époque de Hubble étaient trop grandes : 500km/s/Mpc et que vers les années 1970 on trouvait quelque chose comme 50 à 100km/s/Mpc.
 
La valeur actuelle la plus communément admise est de 74,2 +/- 3,6 km/s/Mpc , c'est très justement le télescope spatial Hubble qui nous a aidé à résoudre l'indétermination.  (Mpc : Mégaparsec soit approx 3,26 Millions d'années lumière ou Mal).
Cette valeur est notée H0.
 
 
La matière noire :
 
Cette matière beaucoup plus importante en quantité que la matière ordinaire dont nous sommes faits, a été imaginée par Fritz Zwicky dans les années 1930, il s'était rendu compte que les étoiles dans les galaxies proches ne tournaient pas à la bonne vitesse.
Il devait exister autour des galaxies une masse de matière invisible qui faisait que ces étoiles tournaient trop vite.
C'est la naissance de cette fameuse matière noire (dark matter en anglais), mais Zwicky, personnage, disons, hors du commun, ne fut pas pris au sérieux à cette époque.
 
Cette matière noire est affectée elle aussi par la gravité même si elle est invisible, par contre, on peut la mettre en évidence avec l'effet de lentilles gravitationnelles, ce sont des accumulations de matière invisible, situées entre des galaxies lointaines et nous, elles jouent le rôle d'une véritable lentille optique, donnant lieu à toutes sortes d'images en fonction des types de galaxies, positions et masse de matière.
 
 
Toutes ces observations ont mené à la théorie actuel du Big Bang chaud (hot big bang).
 
Cette théorie a été la conséquence d'une idée mise au point par Alpher, Bethe, Gamov et Herman concernant la quantité d'Hélium dans l'Univers (25% en masse).
 
Cet hélium NE PEUT ÊTRE PRODUIT PRINCIPALEMENT QUE pendant les trois premières minutes de l'Univers, quand l'Univers était à un milliard de degrés. Après il fait trop froid. Même l'Hélium des étoiles, sous produit de la combustion de H, est en quantité très faible par rapport à l'He primordial.
 
C'est l'époque de la nucléosynthèse primordiale.
Depuis cette époque, l'Univers a subi une expansion d'un facteur 300 millions.
Donc le un milliard de degrés de l'époque, devient 3K, c'est ce qu'envisageait le génial Gamov, cela n'a été prouvé que récemment d'abord depuis la Terre avec Wilson et Penzias puis de l'espace avec COBE et WMAP; on venait de découvrir le CMB.
 
 
 
Cette radiation à 3K devait être uniforme, elle correspondait à l'époque où l'Univers devint transparent et neutre.
 
Cette radiation correspond à une fonction parfaite de Planck, loi du corps noir.
 
 
 
Toutes ces découvertes ont conduit à ce que l'on appelle le modèle standard de la cosmologie.
 
Il est encore appelé modèle de concordance cosmique.
 
 
 
 
 
Le bruit de fond cosmologique (CMB) est une des preuves de la validité de ce modèle.
Ce bruit de fond est analogue à des ondes acoustiques dont on peut analyser les fréquences et en tracer un spectre.
 
On devrait même voir des infimes perturbations locales, c'est ce qu'à mis en évidence notamment WMAP.
 
Ce modèle montre que l'Univers à grande échelle est presque euclidien, et qu'il contient trois formes d'énergies :
·        Nous (atomes, étoiles, cafards etc..) 4%
·        La matière noire 23%
·        L'énergie noire. 73%
 
Mais le modèle n'est pas capable de dire pourquoi les proportions sont ce qu'elles sont.
 
Il montre aussi que l'inflation originelle a créé d'infirmes fluctuations de densité et de température, futures graines de galaxies.
 
 
 
 
Le nouveau satellite Planck lancé en Mai 2009, devrait nous permettre d'améliorer nos connaissances sur ce CMB et peut être aussi de mettre en évidence la période d'inflation et peut être aussi la polarisation de l'Unvivers.
 
 
En zone grise la zone non encore balayée par Planck en Janvier 2010.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
 
De JL Puget :
 
CMB polarization and cosmology présentation pdf.
 
Multiwavelengths observations in astrophysics presentation pdf.
 
 
 
Une nouvelle lumière sur l'énergie sombre
 
La constante de Hubble et l'âge de l'Univers
 
Matière noire et dynamique des galaxies CR de la conf de F Combes à la SAF.
 
L'origine des éléments légers dans l'Univers CR de la conférence de G Hébrard à la SAF.
 
Le rayonnement cosmologique, de Gamov à Planck, article de Elisa Di Pietro.
 
Une belle présentation ppt sur le modèle standard, à voir absolument.
 
Planck :.Première lumière prometteuse
 
 
 
Bon ciel à tous!
 
 
Jean Pierre Martin  membre de la Commission de Cosmologie de la SAF.
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