Cmb

[moijdikssékool]

hello
dites-moi si je comprends bien les choses
dans le CMB, on observe des zones froides. Ces zones sont représentées pas du bleu très sombre sur la carte du CMB mais en fait la couleur donnée n'est pas le noir, ce qui signifierait qu'il y aurait eu aucune nucléosynthèse dans cette zone (ou que la nucléosynthèse n'y a pas encore eu lieu, ce qui serait absurde...). Non, car en fait la carte est donnée autour d'une moyenne de température: ce qui est bleu y est un peu plus froid, ce qui est rouge est un peu plus chaud (des différences de 10^-5K autour d'une moyenne 3.000K ou 2.75K? j'ai pas bien compris...)
Alors je fais cette remarque: nous voyons une image que nous représentons en 2D car c'est bien commode. Mais en fait nous n'en avons qu'une section de tomographie. En effet, s'il y a des zones bleues, si la température est plus froide qu'ailleurs en moyenne, c'est qu'elle était plus chaude avant (sauf, donc si la nucléosynthèse n'y a pas encore eu lieu, ce qui serait absurde). Si on effectue une moyenne plus basse au sein de ces zones froides, on devrait donc retrouver à peu près les mêmes disparités de températures qu'ailleurs. On pourrait faire de même pour les zones chaudes
Finalement, le CMB serait donc représenté par un ballon de couleur uniforme boursouflé par endroit, creux par endroit, les boursouflures représentant les instants où la nucléosynthèse a pris un peu de retard par rapport au creux. Ces retards seraient de quel ordre? 1s, 1an, 10.000ans?
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[Gilgamesh]

hello
dites-moi si je comprends bien les choses
dans le CMB, on observe des zones froides. Ces zones sont représentées pas du bleu très sombre sur la carte du CMB mais en fait la couleur donnée n'est pas le noir, ce qui signifierait qu'il y aurait eu aucune nucléosynthèse dans cette zone (ou que la nucléosynthèse n'y a pas encore eu lieu, ce qui serait absurde...).

J'ai l'impression que tu te représentes que c'est la nucléosynthèse qui a chauffé à blanc le jeune univers. Ce n'est pas comme ça qu'il faut se représenter la chose. On part d'un univers très chaud, qui refroidit du fait exclusivement de l'expansion, donc du redshift, qui diminue l'énergie des particules relativistes. En dessous de température seuil (~ 1 MeV) les premiers noyaux peuvent se former, cela dégage un peu d'énergie et on peut donc dire que la nucléosynthèse a retardé légèrement le refroidissement de l'univers, mais ça forme juste une petite bosse dans la courbe de décroissance de la température. De la même façon que la formation de la glace qui relargue une chaleur latente de changement d'état ralentit la décroissance de la température dans un congélo.

Non, car en fait la carte est donnée autour d'une moyenne de température: ce qui est bleu y est un peu plus froid, ce qui est rouge est un peu plus chaud (des différences de 10^-5K autour d'une moyenne 3.000K ou 2.75K? j'ai pas bien compris...). Alors je fais cette remarque: nous voyons une image que nous représentons en 2D car c'est bien commode. Mais en fait nous n'en avons qu'une section de tomographie.

Ce n'est pas parce que c'est plus pratique. C'est parce que la seule chose accessible à la mesure est la surface de dernière diffusion (une surface qui est en fait une coquille d'épaisseur ~ 100 000 années lumière).

En effet, s'il y a des zones bleues, si la température est plus froide qu'ailleurs en moyenne, c'est qu'elle était plus chaude avant

Non. Je ne vois pas du tout le raisonnement qui te mène à ça.

[moijdikssékool]

quel pète-crâne ce CMB! on devrait l'appeler le PC
que je résume: le CMB est l'image de notre Univers à 0+300.000ans. Les photons, ceux que l'on reçoit pour imager le CMB, sont ceux qui étaient coincés entre les constituants de la matière, matière qui nous constitue actuellement

On part d'un univers très chaud, qui refroidit du fait exclusivement de l'expansion, donc du redshift

alors déjà faudrait faire le point sur les mesures. Depuis cette news, je me méfie des corrélations faites entre intensité lumineuse (ce qui permet de déterminer la distance) et redshift (la mesure de la longueur du spectre entre le bleu et le rouge, ce qui permet de déterminer précisément la vitesse). Soit on prend l'un en valeur absolue et l'autre en relatif (on compare des rapports par exemple), soit l'inverse
On apprendra peut-être à l'avenir qu'il faudra corriger le redshift en fonction de la distance pour connaître sa vraie valeur

que je comprenne bien, le redshift, mesuré comme une température, représente la disparité des vitesses autour d'une vitesse moyenne indiquée par la température moyenne du CMB, c'est bien ça?
Est-il par exemple possible de parler du CMB sans parler de redshift, ou du moins peut-on se contenter de la comparaison entre deux rapports de deux mesures de redshift? Quel serait par exemple l'impact sur les conclusions faites sur le CMB si les variations de T°C étaient, au hasard, 10fois plus faibles (10^-6°K au lieu de 10^-5°K)? Est-ce qu'alors les rapports entre les pics du diagramme d'anisotropie du CMB, obtenu par Planck et consorts, indiqueraient des rapports de proportion différents entre masse baryonique, masse noire et énergie noire? Si oui, je vais avoir du mal à continuer la conversation, et plutôt attendre que le résultat de la news pré-citée soit con/infirmée

Je me fais comprendre ou je dis n'importe quoi?

[moijdikssékool]

Je me fais comprendre ou je dis n'importe quoi?

en clair, quelle serait la correction mathématique qu'il faudrait apporter à la lecture du CMB pour que celui-ci indique uniquement de la matière (pas de magie noire donc)? Si cette correction existait, quel serait le phénomène physique susceptible de lui correspondre?
Si un jour on apprend qu'à partir de l'intensité lumineuse d'un évènement cosmologique, il faille corriger le redshift, est-ce que ces corrections seraient du même type?
En somme si l'on apprenait que les intensités lumineuses des supernovae Ia n'indiquaient pas d'accélération de l'Univers, la correction à apporter à la lecture du CMB indiquerait-elle forcément 0% de magie noire?
Le CMB est-il une lecture indépendante de l'expansion de l'Univers, même s'il faut apporter une correction du redshift à partir de l'intensité lumineuse?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

quel pète-crâne ce CMB! on devrait l'appeler le PC
que je résume: le CMB est l'image de notre Univers à 0+300.000ans. Les photons, ceux que l'on reçoit pour imager le CMB, sont ceux qui étaient coincés entre les constituants de la matière, matière qui nous constitue actuellement

alors déjà faudrait faire le point sur les mesures. Depuis cette news, je me méfie des corrélations faites entre intensité lumineuse (ce qui permet de déterminer la distance) et redshift (la mesure de la longueur du spectre entre le bleu et le rouge, ce qui permet de déterminer précisément la vitesse). Soit on prend l'un en valeur absolue et l'autre en relatif (on compare des rapports par exemple), soit l'inverse
On apprendra peut-être à l'avenir qu'il faudra corriger le redshift en fonction de la distance pour connaître sa vraie valeur

Ce que je te conseille, dans un premier temps, c'est d'essayer de comprendre la cosmologie avant d'essayer de prendre en compte la dernière news qui créent du débat. Laisse le débat aux spécialistes, et commence par assimiler les résultats classiques. Là c'est comme tu essayais te trouver une faute d'orthographe dans un hiéroglyphe égyptien sans comprendre l'alphabet.

que je comprenne bien, le redshift, mesuré comme une température, représente la disparité des vitesses autour d'une vitesse moyenne indiquée par la température moyenne du CMB, c'est bien ça?

Déjà, voilà : cesse de parler de vitesses. Pour un z de 0,1 ça colle, pas de soucis mais pour un z de 1100 c'est n'importe quoi. Évacue cette notion d'effet Doppler de ta tête. Base toi sur la véritable relation :

1+ z = a₀/a

Le redshift est proportionnel au ratio des facteurs d'échelle, avec a₀ le facteur d'échelle aujourd'hui (conventionnellement on pose a₀=1) et a le facteur d'échelle à l'émission du rayonnement. On mesure un z de 1100 ça signifie que l'univers était 1100 fois plus petit que maintenant à l'émission du CMB. Ça, c'est du solide, et tu peux te baser dessus.

Est-il par exemple possible de parler du CMB sans parler de redshift, ou du moins peut-on se contenter de la comparaison entre deux rapports de deux mesures de redshift? Quel serait par exemple l'impact sur les conclusions faites sur le CMB si les variations de T°C étaient, au hasard, 10fois plus faibles (10^-6°K au lieu de 10^-5°K)? Est-ce qu'alors les rapports entre les pics du diagramme d'anisotropie du CMB, obtenu par Planck et consorts, indiqueraient des rapports de proportion différents entre masse baryonique, masse noire et énergie noire? Si oui, je vais avoir du mal à continuer la conversation, et plutôt attendre que le résultat de la news pré-citée soit con/infirmée

Je me fais comprendre ou je dis n'importe quoi?

K et non °K

Pour commencer, faisons bien la part des choses : il n'y a aucun rapport immédiat entre les variations du champs de température ΔT/T du CMB et son redshift.

Le redshift du CMB c'est le fait qu'on avait un gaz à T=3000 K qui émettait à λ[µm] = 3000/T = 1 µm à l'émission. On sait que la température d'émission était de 3000 K par la relation de Saha qui nous donne la fraction ionisée d'un gaz en fonction de son énergie d'ionisation et de la température. La longueur d'onde du rayonnement a crû exactement dans les même proportion que le reste de l'univers, on le détecte donc à λ ~ 1 mm, ce qui correspond à une température de ~3K

Ensuite, c'est une histoire beaucoup plus subtile qui se joue, pour passer du spectre d'anisotropie du CMB à la proportion de matière baryoniques et noires, mais c'est néanmoins de la physique des plasma bien comprise. On ajuste parfaitement tous les pics spectraux avec ces deux paramètres et c'est un résultat majeur en cosmologie.

[Murmure-du-vent]

j ai regardé l article sur l equation de Sahe
la temperature y est reliée a d autres parametres dependant du temps ou non.
le fait de deduire la temperature initiale du cmb signifie t il qu ils sont mieux connus que la temperature?

[Gilgamesh]

Une remarque préliminaire : soigne un peu la forme. Les majuscules, ponctuations, accents, tiret et apostrophes ne sont pas optionnels en français.

Équation de Saha. C'est quand même pas compliqué de recopier un mot de quatre lettres.

Sur le fond, ta question est un poil nébuleuse, je ne suis pas sûr d'avoir compris sur quoi portait ton interrogation.

De façon générale, il faut retenir que l'état du plasma dépend à la fois des espèces chimiques (énergie d'ionisation ε), de l'énergie interne (kT) et de la fréquence des collisions (densité n). Dans les conditions du jeune univers, la recombinaison commence à 4000 K mais il reste assez d'espèces ionisées pour que le plasma reste opaque jusqu'à 3000 K.

[Gilgamesh]

Et pour compléter la température lors du découplage nécessite en effet de connaitre la physique des plasmas du jeune univers, via l'équation de Saha. Cette équation est certes peu connue du grand public mais très pratiquée en astrophysique, car tout l'univers est fait de plasma, à part le gaz neutre et les planètes.

Pour fixer le redshift, la température T et la densité ρ qui régnait à l'époque du découplage, on part de :

T = T₀(1+z)
ρ = ρ₀(1+z)³


Il faut un point d'ancrage à la fois pour la température (T₀) et pour la densité (ρ₀). Pour la température, c'est simple, on part de celle mesurée aujourd'hui avec une extraordinaire précision depuis COBE (T₀ = 2,728 K). Pour la densité c'est plus subtile. On ne connait pas ρ₀ (valeur actuelle). On parle de la densité de matière baryonique uniquement, et avant le modèle de concordance du CMB, je pense (sans en être certain) qu'on se basait sur les contraintes introduite par la nucléosynthèse primordiale. C'est à dire qu'on ancre ρ₀ à une période très antérieure. Le taux d'hélium et de deutérium mesuré dans l'univers est tributaire des conditions de température et densité qu'il régnait lors de ces fameuse trois première minutes de l'univers. la nucléosynthèse primordiale est bien ancrée au plan des température, donc du facteur d'échelle. Si la densité baryonique avait été très élevée, tous les protons et neutrons auraient réagit pour former de l'Hélium-4, et il ne serait plus rien resté pour les processus stellaire. En si elle avait été très faible, on n'observerait pas 1/4 d'Hélium-4 dans tous l'univers. Et le départ entre les deux extrême est très sensible à la densité, ce qui donne un belle et bonne contrainte à la densité baryonique. Ceci permet d'en déduire ensuite la densité en fonction du facteur d'échelle (1+z) et d'en déduire à quelle température aura lieu la recombinaison et le découplage. Tout ceci sans garantie du gouvernement, concernant le point d'ancrage de la densité.

Après Planck, je pense que c'est plus simple car le spectre des inhomogénéités est contraint de multiple manière et on ajuste tout d'un seul coup (courbure, densité baryonique, densité de matière noire).