Rayonnement fossile

[Rann]

Bonjour,

Le rayonnement de 3°K découvert par des téléphonistes grâce à une antenne , le fût, dans toutes les directions de l'espace.
Il s'agit, d'après ce que j'ai compris, de photons très fatigués vestige du Bing Bang.

Quelle est la différence entre ce rayonnement fossile et un autre à la même température?
Et comment les radioastronomes font la différence
merci

[Coincoin]

Salut,

Quelle est la différence entre ce rayonnement fossile et un autre à la même température?

Aucune ! Si tu prends un objet à 2,7 K, il émettra le même spectre.

Et comment les radioastronomes font la différence

Difficilement. C'est un domaine de recherche très actif d'éliminer ce qu'on appelle les "avant-plans" du fond diffus, notamment l'émission radio de la Voie Lactée.

[Jiav]

Est-ce que des analyses en composantes indépendantes appliquées au spectre espace/fréquence sont utilisées?

[physeb]

Aucune ! Si tu prends un objet à 2,7 K, il émettra le même spectre

Ouai mais aux fluctuations prés , celles-ci mêmes qui nous intéressent essentiellement dans les expériences.

[Rann]

Envoyé par physeb

Ouai mais aux fluctuations prés , celles-ci mêmes qui nous intéressent essentiellement dans les expériences.

Peux tu développer un peu plus

[Calvert]

Le fond cosmologique n'est pas parfaitement uniforme, il présente toute une série de petite variation (de l'ordre du micro-kelvin). L'étude de ces petites perturbations permet de contraindre toute une série de paramètre, notamment les paramètres "clé" de la cosmologie: densité de baryon, de matière noir, et la constante cosmologique. On peut aussi, moyennant quelques modèles, en tirer les abondances originelles des éléments tels qu'ils ont été produit peu de temps après le Big Bang.

[alain_r]

Le fond diffus cosmologique représente dans les 96 à 98% de la densité d'énergie électromagnétique de l'univers. Si on se place dans le domaine de fréquence où il se situe (aux environs de 100 GHz), la proportion des photons de ce domaine de fréquence qui n'appartiennent pas au fond diffus cosmologique est extrêmement faible. Maintenant, il existe tout un ensemble de processus qui produisent en faible quantité (comparativement au FDC) des photons d'"avant plan" dans cette bande là. Cependant, ce qui nous intéresse, ce ne sont pas tous les photons du FDC, mais les petites fluctuations de ceux ci résultant du fait que le FDC n'est pas uniforme (plus il est chaud dans une direction, plus il envoie de photons, en gros). Ce sont les fluctuations du FDC qui sont en nombre de l'ordre de ceux des avants plans. Bref, non seulement ces fluctuations sont faibles et donc difficiles à observer, mais en plus, elles sont "bruitées" par des avant-plans.

En pratique, il n'est pas possible de distinguer *individuellement* les photons du FDC ou de ses fluctuations des autres. Par contre, si on sait modéliser ces différentes sources, l'observation sur plusieurs fréquences permet en principe d'estimer la part des photons (des fluctuations ) du FDC et la part des photons issus des autres processus. En soustrayant ce que l'on observe (la somme des deux) de la part d'avant plans ainsi reconstitués, on en déduit la "vraie carte" du FDC.

Petit exemple simple : Le FDC est un corps noir, on peut ainsi prédire que le nombre de photons de 20 à 21 GHz est (par exemple, je n'ai pas les chiffres en tête) 5 fois moindre que le nombre de photons de 30 à 31 GHz. Si la modélisation des avant plan dit que les avant plans produisent autant de photons entre 20 et 21 GHz que de photons entre 30 et 31 GHz, alors si on observe qu'il y a 4 fois plus de photons dans la bande 30-31 GHz que de photons dans la bande 20-21 GHz, alors on déduit que 75% des photons dans la bande 20-21 GHz sont issus du FDC et 93,75 de ceux de la bande 30-31 GHz en sont aussi issus.

En pratique, il existe tout un ensemble d'avant plans. Ces avant plans ont chacun une certaine dépendance spectrale (l'un rayonne plus à basse fréquence qu'à haute fréquence, l'autre plus à haute fréquence qu'à basse fréquence, etc). Des conditions très générales permettent de montrer que si on a N types d'avant plans, il faut observer le ciel dans N+1 bandes de fréquence pour espérer les enlever et récupérer ainsi le FDC. C'est la raison pour laquelle Planck va observer le ciel dans tout un ensemble de fréquences... où le FDC est complètement absent ! Car ainsi, on a une meilleure maîtrise de ces avants plans. Evidemment, on va aussi observer dans des bandes de fréquences où le FDC domine, mais il est crucial d'observer aussi dans des bandes où ce sont les avant-plans qui dominent.

En réalité, on utilise aussi des propriétés attendues des avant plans. Par exemlpe, le rayonnement synchrotron provient surtout de notre galaxie, et on va imposer qu'il soit faible aux hautes latitudes galactiques, et ainsi de suite. C'est là toute une industrie extrêmement complexe, mais cela fait 15 ans qu'elle se perfectione, au même rythme que la précision des observations augmente.

[Rann]

D'abord merci à alain_r pour son explication

Envoyé par alain_r

Le fond diffus cosmologique représente dans les 96 à 98% de la densité d'énergie électromagnétique de l'univers. Si on se place dans le domaine de fréquence où il se situe

Je pensais qu'on pouvais le trouver sur quasiment toutes les fréquences?

il faut donc en passer par Planck et sa formule du rayonnement du corps noir en considérant que le rayonnement fossile est un équilibre thermodynamique (fluctuation?).

D'après ce que j'ai compris, pour cette T° de 3°K environ, on va trouver une densité d'energie qui va en augmentant vers les hautes fréquences et qui chute vers les plus hautes fréquences, est ce lié au nombres de photons?
et c'est dans ces photons qu'il y a une part de fond de rayonnement et une part d'"avant plan"???
Il est donc , comme le dit Alain-r impossible de les differencier individuellement

Envoyé par alain_r

Petit exemple simple : Le FDC est un corps noir, on peut ainsi prédire que le nombre de photons de 20 à 21 GHz est (par exemple, je n'ai pas les chiffres en tête) 5 fois moindre que le nombre de photons de 30 à 31 GHz. Si la modélisation des avant plan dit que les avant plans produisent autant de photons entre 20 et 21 GHz que de photons entre 30 et 31 GHz, alors si on observe qu'il y a 4 fois plus de photons dans la bande 30-31 GHz que de photons dans la bande 20-21 GHz, alors on déduit que 75% des photons dans la bande 20-21 GHz sont issus du FDC et 93,75 de ceux de la bande 30-31 GHz en sont aussi issus.

Je n'ai pas compris çà! Il y a une difference car la modélisation des "Avant plans" n'est pas un corps noir?

[Coincoin]

Envoyé par physeb

Ouai mais aux fluctuations prés , celles-ci mêmes qui nous intéressent essentiellement dans les expériences.

Les fluctuations aussi ont un spectre de corps noir... à une température légèrement différente.

il faut donc en passer par Planck et sa formule du rayonnement du corps noir en considérant que le rayonnement fossile est un équilibre thermodynamique (fluctuation?).

Oui, c'est ça.

Je n'ai pas compris çà! Il y a une difference car la modélisation des "Avant plans" n'est pas un corps noir?

Il y a une différence car le spectre des avant-plans n'est pas le même que le spectre du fond diffus. Même si c'est un corps noir à une température différente, on peut voir la différence, en comparant différentes fréquences. Mais il faut bien connaître la forme du spectre de chacun des avant-plans.

[Rann]

Envoyé par Coincoin

Les fluctuations aussi ont un spectre de corps noir... à une température légèrement différente.

Salut,
Dans ce cas si la T° est différente il n'y a pas de problème de confusion...

Envoyé par Coincoin

Il y a une différence car le spectre des avant-plans n'est pas le même que le spectre du fond diffus. Même si c'est un corps noir à une température différente, on peut voir la différence, en comparant différentes fréquences. Mais il faut bien connaître la forme du spectre de chacun des avant-plans.

Le R.Fossile étant à quelques pico° près à 2,7°K, ayant son pic d'énergie max à environ 2,6cm,
un autre corps qui émettrait à 2°7K pourrait avoir ce pic décallé sur une autre fréquence et c'est cela qui ferait la différence?