température et redshift

[invite36dac211]

Bonsoir !
Ma question porte cette fois ci sur le rapport entre le rayonnement cosmisque diffus et le redshift.
Si j'ai bien compris, quelques 300 000 ans après le big bang, des photons ont commencé à traverser l'univers devenu transparent, se dirigeant dans toutes les directions. Une partie d'entre eux se dirigent donc vers nous. Du fait de l'expansion de l'univers, la fréquence de ces photons est fortement décalée : de gamma, ils passent dans l'IR.
Ce décalage du à l'expansion peut se modèliser avec un redshift, où z=1100.
Le rayonnnement émis correspond au rayonnement d'un corps noir à 3K, d'où l'appellation rayonnement 3K.
Ca, c'est ce que je pense avoir compris.

La "température" de l'univers serait donc de 3K. Mais ce n'est le cas que dans notre voisinage proche. On peut considèrer un lieu plus éloigné dans l'espace, donc dans le temps. Dans ce lieu, le redshift est moins important, et par conséquent, les photons moins décalés. La "température", si le rayonnement reste de type corps noir, est donc plus élevée.
Si la température est liée au redshift, donc à la distance, on doit pouvoir déterminer l'éloignement d'un corps en trouvant la tempéature de l'univers dans son voisinage.

Est ce que je me trompe quelque part ?

Merci d'avance !
Pen
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[invite36dac211]

Petite amélioration :
si j'ai compris ce que je viens de (re)(re)(re)lire, on a T(z)=T*(1+z),
où T(z) est la température d'une région à z donné, et T la température de notre région (2.73K).
Donc si on détermine la température, avec l'agitation moléculaire par exemple, d'un nuage froid autour d'un quasar, on peut déterminer z.
Inversement, si on connait le redshift d'un quasar, on peut prédire la température à proximité.
Proximité et vosinage relatifs bien évidemment : il n'agit pas de nuages chauffés par le quasar, mais par le FCD.

Remarque : z=1100 pour le FCD...
Ca veut dire que 300 000 ans après le big bang, T(1100)=T*(1100)=3000K ?

Est ce que je me plante dans le raisonnement ?

[invite88ef51f0]

Salut,
Tu as tout à fait raison. Sauf qu'on est myope !

Mis à part le fond diffus qui est à z=1100, on a bien du mal à voir très loin.
Par exemple, tu peux regarder l'actu toute fraîche sur la page d'accueil de l'IAP : www.iap.fr . Ils annoncent avoir vu le quasar le plus lointain jamais observé à z=6,43 (alors que le record était de 6,42 ). Et comme tu peux le voir sur l'image, c'est à peine quelques pixels.

Donc on en est pas à mesurer la température de l'univers lointain.

D'autant plus que la température du fond diffus n'est que celle du fond. Il a toujours du gaz chaud qui fait que la température d'une zone non-vide est bien au-dessus.

Je ne connais pas personnellement de méthode permettant de mesurer directement la température du fond diffus à distance.

[invite36dac211]

merci !
Une idée me travers l'esprit : et si le raisonnement était en sens inverse ?
Est ce que par hasart 3000K ne serait pas la température pour laquelle l'univers a pu redevenir transparant ?
Auquel cas, on aurait fixé z=1100 à partir des températures, et non l'inverse ... ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite88ef51f0]

Est ce que par hasart 3000K ne serait pas la température pour laquelle l'univers a pu redevenir transparant ?

Oui, c'est dans ce sens là. On détermine la température actuelle du CMB (à partir de son spectre de corps noire). Puis une étude théorique nous apprend à quelle température a lieu la recombinaison. Le rapport des deux donne le redshift du CMB.

[inviteae224a2b]

Oui au niveau du raisonnement c'est ça mais pas pour la valeur. En fait, la température du FDC au début énergétiquement équivalente à l'énergie d'ionisation de l'hydrogène soit, E=13,6 eV. Or thermiquement 1eV équivaut à peut près à 10.000K donc la température initiale du FDC est plutôt de l'ordre de 150.000K.

D'ailleurs la photosphère du soleil est environ de 4000K si je me souviens bien (du moins c'est de cet ordre de grandeur) et le pic du corps noir est plutôt dans le visible!!!

Donc je ne vois pas trop ou est l'erreur mais il y en a une.

[Gilgamesh]

l'énergie d'ionisation de l'hydrogène soit, E=13,6 eV. Or thermiquement 1eV équivaut à peut près à 10.000K donc la température initiale du FDC est plutôt de l'ordre de 150.000K.

D'ailleurs la photosphère du soleil est environ de 4000K si je me souviens bien (du moins c'est de cet ordre de grandeur) et le pic du corps noir est plutôt dans le visible!!!

Donc je ne vois pas trop ou est l'erreur mais il y en a une.

Il faut jouer avec l'équation de Saha (que je hais, ne me demande pas pourquoi ... ah si, c'est parce que j'arrive pas à l'utiliser).
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quation_de_Saha

Le plasma devient atomique bien avant le seuil fixé par l'énergie d'ionisation de l'hydrogène.

a+

[invite88ef51f0]

En fait, la température du FDC au début énergétiquement équivalente à l'énergie d'ionisation de l'hydrogène soit, E=13,6 eV

Non. Pour que ça découple, il faut que ce soit bien plus froid. Je ne sais plus combien c'est exactement, mais avant 1 eV voire 0,1 eV, l'équilibre reste suffisant pour coupler le plasma et les photons. Comme le dit Gilgamesh, techniquement ça vient de l'équation de Saha.

Seb, si tu n'as pas encore brûlé ton cours favori, c'était dedans...

[inviteae224a2b]

Non. Pour que ça découple, il faut que ce soit bien plus froid. Je ne sais plus combien c'est exactement, mais avant 1 eV voire 0,1 eV, l'équilibre reste suffisant pour coupler le plasma et les photons. Comme le dit Gilgamesh, techniquement ça vient de l'équation de Saha.

Seb, si tu n'as pas encore brûlé ton cours favori, c'était dedans...

Oui bien sur tu as raison, ce n'est pas à 13.6 eV, mais ce n'est pas si bas que celà quand même: à 0,3 eV 90% des électrons sont couplés à des noyaux donc c'est un petit peu plus haut. Je vais chercher l'équation de Saha pour voir les chiffres exacts. Toujours utile qu'en effet je me suis violemment trompé.

A+

(PS: Coincoin je viens d'apprendre que j'ai ma bourse!!!! , et non je n'ai pas encore brûlé ce cours sauf la partie nucléosynthèse donc je vais relire)