Dernières nouvelles du CMB
Salut,
Les dernières observations du CMB confirment-elles la nécessité d'avoir recours à une période inflationnaire? Avions-nous besoin de confirmation?
A-t-on des données plus précises (s'il était besoin, toujours) confirmant l'homogénéité et l'isotropie de l'univers?
D'ailleurs, Est-ce que l'étude du CMB est suffisante pour valider l'hypothèse d'un univers "aujourd'hui", homogène et isotrope?
Merci et bonne journée.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Pour expliquer les anisotropies, la période inflationnaire est la meilleure explication!Envoyé par jojo17
Beh il suffit de regarder les relevées de galaxies à grande échelle, la distribution des quasars, des radio sources pour voir que ça l'est... Pour le CMB, on sera plus précis dans les anisotropies, mais l'homogénéité reste toujours là.
Le CMB nous dit que l'univers 380000 ans après le Big Bang était homogène et isotrope. Il ne nous dit rien sur aujourd'hui! Par contre les distributions de galaxies, quasars etc nous le dit!
Bonjour,
Evidemment, une hypothèse se doit d'être vérifiée expérimentalement un jour ou l'autre, donc oui, nous avons besoin de le vérifier et normalement Planck devrait peut-être nous le permettre.
Bonsoir,
Et d'abord merci pour ce recadrage...ceci dit, est-ce que l'on pourrait faire un petit récapitulatif?
Si je considère, A l'événement "émission du CMB" :
-A quoi correspondent les intervalles de genre lumière, dans le cône futur?
Est-ce " l'univers observable" (ie l'univers observable est-il "confondu" avec le cône de lumière futur de A?)?
-A quoi peuvent correspondre les intervalles de genre temps?
Merci et bonne soirée.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Salut,
Pour répondre à cette question, l'événement en question n'est pas assez précis. Ce doit être un point et un instant bien précis. Or l'émission du CMB ne s'est pas produite en un seul point mais partout, dans tout l'univers (connu).
Les intervalles de genre lumière relient simplement les points d'émission avec l'endroit atteint par le rayonnement.
Mais attention tout de même. La notion d'intervalle lumière est une notion de la relativité restreinte. Ici, vu la taille et les périodes immenses considérées, on risque de devoir raisonner en relativité générale et ça peut être nettement plus tordu.
L'univers observable correspond à la lumière émise par l'univers et que nous observons maintenant. Ce sont donc tous les événements dont le cone de lumière du futur est en intersection avec "nous maintenant".
Tu peux faire de petits schémas. Ca aide
L'univers observé à travers le CMBR ne correspond en fait pas à tout l'univers même observable mais seulement à une fille coquille sphérique située à un peu plus de 13 milliards d'années lumière (au moment de son émission).
Une telle "tranche" d'univers est toutefois suffisante que pour se faire une idée de l'univers complet. Saus si l'univers est pervers (certains envisagent que nous soyons, par hazard, presque au centre d'une zone un peu spéciale, avec un "gradient" radial par exemple de densité de matière, d'un univers plus vaste et pas tout à fait homogène, cela, dans certaines circonstantes du style coincidence, pouvant expliquer l'accélération de l'expansion. Je n'y suis pas très chaud, du moins pas sans une autre bonne raison de croire à de telles coincidences)
Aux intervalles reliés par des signaux plus lent que la lumière, par exemple des particules.
Lorsque nous recevons une particule sur Terre, par exemple un rayon cosmique, il a été émis depuis plus longtemps que la lumière correspondante puisqu'il a voyagé plus lentement.
Mais ça ne nous renseigne pas beaucoup sur l'état plus ancien de l'univers car ces rayons cosmiques sont des protons, des électrons,... C'est-à-dire des particules chargées. Or celles-ci sont déviées par les champs magnétiques (terreste, solaire, galactique). Donc, outre une image quelque peu "déformée", ces rayons cosmiques ne viennent jamais de très très loin.
Il y a aussi les neutrinos mais eux : sont extrêment difficiles à détecter et voyagent presque aussi vite que la lumière. (par contre, il existe des neutrinos émis avant le CMBR. Si on pouvait un jour les détecter ce serait surement une mine d'informations).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci deedee!
Mais j'ai encore un peu de mal...Le CMBR est-il bien visible sur l'ensemble de la voute céleste? si oui, et c'est ce que j'ai du mal à piger, comment distinguer le "front" (je m'imagine un front d'onde électromagnétique) de l'univers observable et le CMBR, puisque (logiquement?) les deux couvrent, lors de l'observation, l'ensemble de la voute céleste, non?
Merci et bonne journée.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
On ne distingue pas le front de l'univers observable, parce que le CMB correspond à la première lumière de l'Univers (avant ça il était opaque), donc le CMB est la limite (dans le passé) de ce qu'on peut observer en rayonnement électromagnétique.
Ah, oui, évidemment, j'aurais du y penser. Il faut ditstinguer "univers observable" de "univers observé".
Merci de la précision,
Jojo,
Au-delà de ce "front opaque" qu'est la naissance du rayonnement fossile, c'est observable mais avec des moyens actuellement hors de notre portée (neutrinos, ondes gravitationnelles).
Pour ce qui est de "toute la voute céleste". Une image / analogie.
Imagine qu'au jour J (l'époque de la recombinaison) chaque ville sur Terre envoie des porteurs de lettres (le rayonnement fossile) dans toutes les directions. Ils marchent tout droit sans s'arrêter.
10 jours plus tard, dans la ville de WmapCity, on voit arriver des porteurs de toutes les directions (toute la voute céleste). Evidemment, les habitants ne recoivent des infos, en lisant les lettres, que des endroits situés à 10 jours de marche. Ceux plus prêt, les porteurs sont déjà passés et sont partis. Et plus loin, ils ne sont pas encore arrivé. Ils ont donc, à cet instant, des informations de ce qui s'est passé au jour J dans un cercle de rayon égal à 10 jours de marche.
C'est la même chose avec le rayonnement fossile (mais sous forme sphérique et avec des chiffres un peu plus grands).
Avec ou sans expansion c'est la même chose (sauf que l'expansion fait que le rayonnement fossile a été décalé vers le rouge et a "refroidi", heureusement pour nous. Un rayonnement à 3000 degrés nous aurait provoqué de sérieux coups de Soleil)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Et la nuit serait bien lumineuse! Je me demande d'ailleurs si on verrait ne serait-ce qu'une étoile...Avec ou sans expansion c'est la même chose (sauf que l'expansion fait que le rayonnement fossile a été décalé vers le rouge et a "refroidi", heureusement pour nous. Un rayonnement à 3000 degrés nous aurait provoqué de sérieux coups de Soleil
Salut,
Et merci pour vos efforts de vulgarisation.
Une question cependant, comment connait-on la "taille" de l'univers observable?
Est-ce la "distance" qui nous sépare du rayonnement fossile? Ça m'étonnerait, parce que je dis cela sans vraiment comprendre, alors...comment la calcul-t-on?
Une autre question, à quoi correspond l'horizon cosmologique?
Merci et bonne journée.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Salut,
C'est une estimation.
D'une part on mesure la constante de Hubble. D'autre part, les modèles d'univers permettent de calculer la taille de l'univers observable.
A noter que, quels que soient les modèles, cela ne varie pas des masses (l'ordre de grandeur reste 1/H).
Oui, en pratique, non, en principe.
En pratique puisque au-delà de cette distance, c'est opaque.
En principe puisque d'autres choses pourraient venir de plus loin (neutrinos, ondes gravitationnelles).
Il faut donc aussi ajouter un "petit bout" (de l'ordre de 300000 AL), là aussi tiré des modèles (et de ce qu'on sait des gaz pour savoir à quelle température/pression s'est produite la recombinaison).
C'est la distance parcoure par la lumière depuis la "naissance" de l'univers.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci deedee de poursuivre....Tu vas me dire que je suis un peu c.., mais je n'arrive pas à "remettre à l'endroit", la taille de l'univers observable et l'horizon cosmologique.
L'horizon cosmologique ne correspond-t-il pas au "rayon" de l'univers observable, puisque c'est la distance parcourue par la lumière depuis qu'elle se propage, jusqu'à aujourd'hui?
Quelles sont les correspondances entre horizon cosmologique et "distance" du CMBR?
Désolé, je comprend vite, mais il faut m'expliquer longtemps!
Merci et bonne journée.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Mais si, tu comprends très bien, c'est en effet la même chose.
L'univers observable a pour taille l'horizon cosmologique actuel (on réserve normalement le terme de "univers observable" à celui qu'on voit maintenant).
A moins que je ne dise une grosse co..ie. Quelqu'un pour confirmer ou me reprendre ?
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Effectivement l'univers observable et l'horizon cosmologique c'est la même chose en fait! On définit l'univers observable comme étant la distance qu'a parcouru la lumière en un temps égal à l'age de l'univers, et l'horizon cosmologique comme étant la distance au delà de laquelle la lumière (vitesse finie) n'a pas pu encore nous parvenir car l'age de l'univers est fini aussi! C'est exactement la même chose!!
Par contre la taille de l'univers observable est pratiquement égale à la taille de l'univers jusqu'au CMB, car dans l'intégrale pour calculer la distance parcourue par la lumière à un redshift de z, que tu intègres de z=0 à l'infini (depuis le Big Bang) ou de z=0 à z=1100 (redshift du CMB), c'est pratiquement la même chose!!
Salut,
Et merci à vous deux!
une autre question toutefois...il était question plus haut de l'anisotropie (éventuelle) du CMBR, si c'est le cas, pourra-t-on toujours considérer un temps cosmologique, étant donné qu'il est obtenu dans une "configuration" où le principe cosmologique est "ce qui doit-être respecté"?
Et alors, si on ne peut plus considérer un temps cosmologique, quid de l'age de l'univers?
Merci et bonne journée.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Salut,
C'est une excellente question.
En effet, tu as raison, le temps cosmologique nécessite le respect de certaines symétries, par exemple le principe cosmologique, pour que sa définition soit unique et sensée.
L'univers n'étant pas parfaitement homogène et isotrope (et ça on le sait depuis toujours, après tout il existe des galaxies, des planètes,.... ce n'est pas strictement homogène) il y a un problème.
MAIS ces "irrégularités" sont faibles par rapport à l'univers moyen.
Il reste donc sensé de parler d'un temps cosmologique même si d'un point à l'autre, "l'age d'un repère comobile local", il peut y avoir une variation de quelques dizièmes de pourcents.
On peut aussi parler de l'age de l'univers "de notre point de vue".
Enfin, n'oublions pas que le temps s'écoule plus lentement près d'un corps massif. Par exemple, sur Terre. Même si la différence est (généralement) faible.
Ce n'est donc pas tellement ça qui est important mais surtout l'univers considéré dans son ensemble comme un tout, presque homogène et avec un paramètre global permettant de décrire son évolution, paramètre appelé temps cosmologique, même si ce "temps" n'est pas totalement identique à celui indiqué par ta montre.
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Merci deedee!
Tu vas me trouver vicieux, mais comme tu l'indiques le temps s'écoule différemment selon l'importance du champ gravitationnel.
D'où ma question, quelle accélération est considérée dans le cadre du temps cosmologique?
Peut-on obtenir un champ gravitationnel moyen pour l'univers pris dans son ensemble? est-ce ce champ moyen que l'on prend en compte lorsque l'on se place dans le cadre du temps cosmologique?
Merci.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Oui.
Dans la plus part des calculs on ne considère pas la présence de corps massifs entrainant un champ gravitationnel élevé.
On considère l'univers remplis d'un fluide continu et parfaitement homogène de densoté égale à la moyenne.
Le champ gravitationnel est donc uniforme.
Après, on sait bien sûr que localement il y a des écarts.
A noter que dans les simulations numériques on a des situations plus réalistes avec des amas etc. mais où le paramètre "T" devient très formel (une simple horloge artificielle dictant le rythme des étapes de calcul).
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Bonjour,
Et merci!
Une remarque, un truc qui m'étonne, on a, en tant qu'observateur, tendance à considérer que la relativité a révolutionné les concepts de temps et d'espace. Le fait de se placer de façon "à cadrer" avec le principe cosmologique, et donc "obtenir" une description en "temps constant" de l'univers ne revient-il pas, en quelque sorte, à se placer "de la même" façon que se placer Newton, la physique "classique" en général?
Y a-t-il, en terme de description, une similitude entre le temps cosmologique et "le" temps de Newton?
Sinon, quels intérêts de décrire l'univers en "espace constant"? Dans ce cadre, quelle "distance" reste constante? Est-ce ce une intervalle dit de genre espace?
Merci et bonne journée.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Salut,
Un tout petit peu. Un tout petit peu seulement.
On utilise ce principe cosmologique car il est constaté. Tout bêtement. Mais tout en sachant, bien entendu, qu'il n'est exact qu'en première approximation.
Non. Pour une raison toute bête. Une description de l'univers dans sa globalité avec la physique newtonienne ne marche pas du tout. La RG reste incontournable. Et s'il est possible de choisir un temps privilégié (le temps cosmologique) grâce au fait que la variété d'espace-temps possède des symétries (grâce au principe cosmologique), cela n'en fait pas un temps newtonien.
En espace constant ?
S'il existe bien un temps privilégié global et approximatif cela ne signifie pas que l'espace reste rigide et constant. Il y a l'expansion de l'univers.
(d'ailleurs "temps constant" est une appellation trompeuse car elle signifie "temps qui ne varie pas avec le temps", il est mieux de parler de temps global unique et identique pour tous, et donc cela ne signifie pas "espace constant").
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Je me suis effectivement mal exprimé. Exactement, ce serait, au lieu d'étudier l'univers selon un axe temporel (temps cosmologique) peut-on l'étudier, selon un axe spatial? Cela devrait-être possible, puisqu'il y a en quelque sorte une symétrie entre espace et temps en relativité, étant donné que l'on prend en compte un espace-temps.En espace constant ?
Y a-t-il un intérêt à étudier l'univers sous cet angle?
Merci.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
D'accord, j'ai compris.
Oui, c'est possible, on peut considérer tous les points correspondant à une valeur de T donnée.
On appelle cela aussi "feuilleter" l'espace-temps.
Pour les calculs, par exemple les simulations numériques, oui.
Et même pas seulement pour les calculs sur l'univers entier. On fait ça aussi pour les trou noirs (calcul des effondrements, des fusions de TN,...) (mais avec un feuilletage totalement arbitraire). On calcule alors "de proche en proche" (par incrément de temps, pas nécessairement identique en chaque point) en utilisant les outils du calcul hamiltonien.
D'un point de vue "intuitif", oui, ma foi, quand on parle des différentes époques de l'univers, c'est ainsi qu'on se l'imagine. Tu te tends compte si le temps variait de manière totalement cahotique d'un point à l'autre ? Je te dis pas le mal de crane
Par contre, d'un point de vue "observation" ce n'est pas très utile puisque les lieux lointains que l'on peut voir sont aussi plus anciens. C'est plutôt un découpage "cône de lumière" (à noter qu'on utilise aussi parfois ça dans les calculs, on appelle cela des "coordonnées nulles").
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Ok! Merci.
Une autre question toutefois...toujours dans un cadre "cosmologique", la valeur du champ gravitationnel en un "point" de l'espace-temps varie-t-elle lorsque l'on remonte le long de l'axe du temps cosmologique?
Peut-on voir l'époque de la recombinaison comme le seuil à partir duquel la valeur du champ de gravitation est telle que la lumière puisse "se libérer de l'attraction", à la manière du processus à l'approche de l'horizon d'un trou noir?
Quel rapport entre densité énergétique et valeur du champ gravitationnel?
Merci.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Cela dépend de la manière exacte de définir le champ gravitationnel.
Je dirais que oui (par exemple, la courbure scalaire diminue au cours du temps).
A, par contre, là, non. La lumière pouvait déjà "s'échapper", voyager librement (dans le sens "gravitation") à l'époque. Simplement il y avait trop de gaz ionisé et la lumière se faisait absorber presque aussi tôt émise.
La recombinaison est simplement le moment où l'univers s'était assez refroidi pour que les électrons se combinent avec les noyaux (avant, du fait de la température élevée, les chocs entre atomes étaient trop fort et arrachaient les électrons).
Et un gaz neutre est nettement plus transparent que du gaz ionisé. La lumière émise (rayonnement thermique) s'est donc simplement découplée de la matière mais elle ne s'est pas éloignée de la matière (il y en a partout).
Compliqué.
L'équation d'Einstein est particulièrement simple G=T (à une constante près) où G est le tenseur de courbure d'Einstein et T le tenseur énergie-impulsion (T_00 est la densité d'énergie).
Malheureusement G ne contient qu'une partie de l'information sur la courbure complète (décrite par le tenseur de Riemann-Christoffel).
Ou plutôt, heureusement, sinon la courbure serait nulle dans le vide et on voit mal comment la gravité pourrait agir à distance !
Il faut donc introduire des conditions aux limites et, dans le cas de l'univers vu comme un tout, plusieurs solutions sont possibles. Suivant la densité, l'univers peut être fermé, ouvert,...
Tu as déjà eut la curiosité d'aller voir dans Wikipedia ? Il y a carrément un portail sur le sujet de la cosmologie :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Portail:Cosmologie
Tous les sujets y sont abordés.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Le champ gravitationnel est directement reliée à la densité d'énergie (cf post de Deedee) et la densité d'énergie diminue avec l'expansion, donc celle-ci augmente quand on remonte le long de l'axe du temps cosmologique, donc le champ gravitationnel aussi!
Je veux juste précisé par rapport à ce qu'à dit Deedee (et au risque de t'embrouiller) qu'il faut distinguer 2 choses:
- La recombinaison, est l'époque où 90% des électrons se recombinent aux noyaux. Mais ça veut pas dire que l'univers devient transparent pour autant.
- Le découplage, correspond à l'époque où le libre parcours moyen des photons devient supérieur au rayon de hubble (tiens on le retrouve celui là). En gros ça veut dire que la dilution des électrons libres (qui sont responsable de la diffusion thomson des photons et donc de l'opacité de l'univers) par l'expansion devient suffisante pour que les photons puissent traverser des distances de l'ordre de l'univers observable avant d'être diffusé. En clair n'importe où dans l'univers on pourra recevoir un photon avant qu'il ne soit diffusé et donc l'univers devient transparent. Juste avant le découplage (univers opaque), les photons diffusent une dernière fois, et juste après ils partent en ligne droite (univers transparent), voilà pourquoi on appelle cette "première lumière" la surface de dernière diffusion.
Or il s'avère que l'époque de la recombinaison et du découplage ont lieu pratiquement en même temps (la recombinaison a lieu légèrement plus tôt quand même) et voilà pourquoi on mélange souvent les deux phénomènes qui pourtant sont bien distincts.
Salut,
J'y pensais vaguement en écrivant mon message. Je suppose qu'on a déjà calculé le libre parcours moyen d'un photon au cours du temps lors de cette transition.
As-tu déjà vu une telle courbe quelque part ? Ca devrait être assez instructif.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
J'ai jamais vu une telle courbe, mais le libre parcours moyen est directement inversement proportionnel à la densité d'éléctron libre. On connaît la densité de baryons au fil du temps et on peut calculer aussi le taux d'ionisation des baryons au fil du temps, donc ça doit se calculer...
salut,
Et merci pour ces explications.
j'aurais quand même une autre question...L'univers observable croît-il à la vitesse de la lumière? Ou bien sa croissance est fonction d'un "mix" du taux d'expansion et de la vitesse de la lumière?
Je sais pas si vous voyez mon incompréhension...
Merci.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Suffit de regarder son age: 13,7 milliards d'années, puis son rayon: 46 milliards d'années lumières, pour voir qu'il a grandit à une vitesse moyenne de 3,35 fois la vitesse de la lumière!
En fait la vitesse de la lumière n'intervient pas dans la croissance de l'univers observable. Seul compte le taux d'expansion...
