Mise à jour le 10 Décembre 2010
 
 
    
CONFÉRENCE
"LA NUIT N’EST PAS NOIRE
LE RAYONNEMENT ET L’ÉVOLUTION DES GALAXIES"
Par le Dr Hervé DOLE
Maître de conférences à l’IAS
 
Pour les RCE 2010 Cité des Sciences de Paris
Le 14 Novembre 2010 à 15H30
 
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 et des animations.
REMARQUE : Les comptes rendus des conférences sont mis en ligne au fur et à mesure
Vous vous en apercevrez en allant voir  la page du compte rendu général de temps en temps à l'index "conférences", je signalerai les mises en ligne dans la fenêtre des mises à jour du site
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
 
Hervé Dole, que nos amis de la SAF connaissent bien, est venu avec son fan-club de l’IAS ; c’était fort sympathique !
 
 
Hervé est maître de conférence à la célèbre IAS (Institut d’Astrophysique Spatiale) d’Orsay en région parisienne.
 
Son domaine : la formation et l’évolution des galaxies.
 
En plus, il est enseignant-chercheur dans les domaines de la physique, la cosmologie et l’astrophysique.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La conférence commence par une question qui paraît triviale :
 
 
POURQUOI LA NUIT ETS-ELLE NOIRE ?
 
C’est une question qui a intrigué les hommes depuis longtemps comme par exemple : Digges (16ème siècle) , Chéseaux (17ème), le grand Halley (18ème) et Olbers (18ème).
Même Kepler et Kant se posaient cette question qui est connue maintenant comme le paradoxe de Olbers.
 
L’hypothèse d’Olbers reposait sur l’infinité du nombre d’étoiles et de galaxies ainsi qu’un univers infini, alors la nuit devrait être brillante comme en plein jour.
 
En fait on sait maintenant que ces hypothèses sont fausses.
 
La nuit est noire parce que :
·        La vitesse de la lumière est finie
·        Les étoiles/galaxies ont un âge fini
·        L’Univers est en expansion.
 
Un rayonnement provient du ciel : ce fut la découverte du rayon de fond cosmologique (CMB).
 
Mais il existe aussi un rayonnement de fond extragalactique, qui est la somme de toutes les longueurs d’onde qui proviennent des galaxies. Il correspond à 5% du rayonnement total.
C’est la carte d’identité de l’Univers.
 
La nuit est :
·        noire dans le visible
·        brillante en IR, submillimétrique, Radio, X et gamma.
 
Pourquoi de telles différences ? Quelles sont les origines de ces différents rayonnements qui nous renseignent sur la formation et l’évolution de l’Univers et de ses constituants.
 
 
Spectre du CMB : on s’aperçoit que c’est bien un rayonnement de corps noir de température 2,73K.
 
Il correspond à une émission dans le domaine des micro-ondes.
 
Les infimes fluctuations mesurées par COBE, WMAP et maintenant Planck sont de l’ordre de 10-5K !
 
 
Ce sujet a été maintes fois traité sur ce site.
 
 
 
 
 
 
 
LE FOND EXTRA GALACTIQUE.
 
 
 
C’est le fond diffus cosmologique (CMB) qui se taille la part du lion dans le contenu en lumière de l’Univers : près de 95% !
 
 
Cela correspond aux ondes millimétriques.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La répartition précédente peut aussi être visualisée sur ce graphe en longueur d’ondes qui se déchiffre ainsi :
En horizontal : la fréquence du rayonnement
En vertical : son intensité.
Les deux en échelle log.
CIB : cosmic infra red background ou fond infra rouge.
COB : cosmic optical background ou fond optique (visible)
EBL : extra galactic background light, fond extra galactique : tout sauf le CMB.
 
 
État des connaissances actuelles.
 
Le scénario du Big Bang domine l’astrophysique actuelle que l’on peut résumer à :
·        Univers primordial dense et chaud
·        Univers en expansion avec période inflationnaire au tout début et en accélération maintenant
·        Présence d’un rayonnement isotrope de corps noir (le CMB)
·        Abondance des éléments légers
 
Le fond cosmologique (CMB) caractérisé par :
·        Rayonnement isotrope
·        Corps noir de T= 2,725K
·        Dernière surface de diffusion à 380.000 ans ou z= 1100 avec T= 3000K
·        Les infimes fluctuations (dizaines de micro Kelvin) sont les graines des grandes structures d’aujourd’hui
·        C’est l’histoire de l’Univers jeune (univers primordial)
 
Le fond extragalactique (EBL) caractérisé par :
·        Rayonnement 50 fois moins intense que le CMB
·        Sons maximum est dans l’Infra Rouge lointain
·        C’est l’histoire des galaxies.
 
Les grandes questions de notre époque :
·        Sur l’évolution de l’Univers :
o       Comment s’est déroulée l’inflation ?
o       Qu’est ce que l’énergie noire ?
o       Comment évolue-t-elle avec la temps ?
o       Qu’est ce que la matière noire ?
·        Sur l’évolution des structures :
o       Comment se forment les premières galaxies ?
o       Comment a eu lieu la réionisation ?
o       Comment s’agrègent les amas de galaxies ?
o       Comment les galaxies se forment-elles dans les halos de matière noire ?
 
L’étude du fond extragalactique, du fond cosmologique et du relevé des galaxies doivent nous aider à répondre à ces questions.
 
 
 
 
Comparaison de l’étude du ciel par Planck et Herschel.
 
À gauche : Herschel avec le programme GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) qui ne voit qu’un tout petit coin du ciel et qui est près de 500 fois plus sensible UE Planck et qui opère en submillimétrique.
 
À droite : Planck voit lui 6500 fois plus de surface qu’Herschel, est moins sensible mais opère dans le domaine des micro ondes.
 
 
 
 
 
 
 
 
Cette diapo compare la résolution du télescope spatial en IR Spitzer (à gauche) avec celle de Herschel à la même longueur d’onde.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
On peut consulter les premières images publiques de Planck dans cet ancien astronews.
Le consortium Planck observe un embargo strict sur toutes les informations concernant les derniers relevés, il faudra donc attendre.
 
 
En résumé sur le rayonnement extragalactique :
·        Il encode l’histoire du rayonnement des galaxies
·        Il est mesuré sur plus de 20 ordres de grandeur en fréquence :
o       Il est max en IR lointain (160 micron)
o       Son ordre de grandeur : 50nW/m2/sr  comparé à 1000 pour le CMB
·        Il nous raconte l’histoire des galaxies avec l’aide de Herschel
·        Alors que sa structure elle , est révélée par Planck
·        De nombreux relevés (survey) aussi à partir du sol.
 
Il devrait nous aider à mieux comprendre l’origine de l’Univers et la formation des galaxies et des amas.
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN :
 
La mission Planck CR de la conférence de F Bouchet à l’IAP.
 
The Cosmic Infrared Background par H Dole.
 
Observation & mesure en astrophysique, cours par H Dole.
 
Meeting on diffuse emissions par H Dole.
 
Voir le CR de la conférence d’Hervé Dole à la SAF.
 
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin   commission de cosmologie de la SAF
www.planetastronomy.com
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