Fonds diffus cosmologique : une comprehension pas toujours facile

[physeb2]

Elle disait ques les galaxies les plus éloignées étaient plus visibles à cause de cet effet que des galaxies plus proches

A quoi réfère cette phrase? Je t'assure que les galaxies lointaines ne sont pas "plus visibles" que les galaxies proches.
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[Daniel1958]

Bonsoir

C'est très spécifique
Je vais reprendre mot à mot

plus une galaxie est loi plus elle parait petite. mais quelque part dans les environs du rayon de Hubble , ce rapport s'inverse au dela de cette limite plus une chose est loin plus elle nous parait grande alors que dans un univers "raisonnable", elle l'aurait l'aspect de points infinitésimaux. Cette inversion est dû au fait que nous voyons des choses qui s'éloignent plus vite que lumière. Dans le passé ces choses étaient plus proches de nous. Bien qu'elles soient aujourd'hui beaucoup plus loin l'instantané qu'elles nous ont envoyés a traversé tout le temps pour ne nous atteindre que maintenant, nous montrant l'image fantôme d'une chose beaucoup plus proche

En fait elle dit aussi que c'est lié à l'équilibre entre l'univers qui était plus petit dans le temps et la lumière met un certain temps à nous parvenir est tel (l'équilibre) qu'une galaxie plus lointaine qu'une autre aujourd'hui était peut-être plus proche au moment où sa lumière a été émise.

Tu comprends mon trouble sur la temporalité de la lumière qui nous parvient d'une galaxie.
Car on dit plus on voit loin plus on voit loin dans le passé. Bon j'ai compris que c'était une contrevérité il faudrait dire loin dans les distances.
J'avais du mal à exprimer mes idées mais j'ai vu avec Pio2001 grosso modo le pourquoi. En fait je n'acceptais (intellectuellement) l'idée que l'on peut recevoir en permanence des rayonnements (de galaxies lointaines) et de dire que l'on voyait leur passé.
On ne peut remonter le temps que pour son dernier rayonnement visible et non pas le rayonnement lors de la "creation" de la galaxie 500 Méga année après le CMB . Bon c'est un peu partiellement contredit par M. Mack mais pour raisons bien précises ?

C'est si compliqué (conceptuellement) que ça la cosmo. Là ça bat "le pompon".

[physeb2]

Ok, je me doutais bien que cela devait se référer a la distance angulaire qui décroit. Cependant il est très maladroit de transposer le fait que la distance angulaire diminue, ce qui correspond a une taille angulaire apparente qui augmente (mais reste raisonnablement petite dans le modele Lambda-CDM) et le fait qu'elle soit plus visible.

Le premier soucis pour voir une galaxie est sa magnitude, ou son flux (ou si tu préfère l'intentensité de la lumière que l'on reçoit). Or cette quantité diminue avec la distance de luminosité au carré , et cette distance augmente de manière très forte avec le redshift. Donc en terme d'observation on dirait plutôt que les galaxies lointaines (haut redshifts) sont très peu visible en comparaison des galaxies proches.

J'ai fait une réponse récente sur les distances en cosmologie dans cette discussion : https://forums.futura-sciences.com/q...ointaines.html (repose #4). C'est en effet très contre intuitif et c'est normal.

Le fait de voir les galaxies dans le passé est une chose importante a intégrer car en fait on voit tout (absolument tout) dans le passé. Le Soleil, que je te recommande de regarder directement , s'observa avec 8 minutes de retard, autrement dit nous voyons le Soleil tel qu'il était 8 minutes dans le passé. L'etoile la plus proche de notre système stellaire s'observe avec plus de 4 années dans le passé. Bref, je pense que tu as compris tout s'observe dans le passé. Même si quelqu'un te fait un signe de la main a 300 mètres de toi, tu le vois dans la passé. Si tu veux t'amuser un peu sur ces choses je te recommande de lire un peu sur le problème de synchronisation en relativité restreinte.

Mais bon, revenons aux galaxies. On les observe dans le passé, et plus on observe loin plus on observe dans le passé. C'est d'ailleurs tout le point pour comprendre qu'on observe le Fond Diffus cosmologique sur une sphère. Chaque coquille de sphere d'une taille donnée correspond a un temps dans le passé. Autrement dit, les sphere représentent des zone isochrones (au même temps). C'est bien pour cela qu'a une distance, correspond un temps et donc un état d'expansion de l'Univers et donc finalement un redshift.

La sphere du Fond Diffus a un rayon qui correspond au temps auquel a eu lieu le découplage entre photon et matière (ou aussi appelé recombinaison, ce que je n'aime pas pour sous entendre qu'il y eurent des atomes avant). Plus le temps passe et plus le rayon de cette sphere augmente pour correspondre au moment où l'Univers avait de l'ordre de 380,000 ans.

J'espere que tout ça t'aidera.

[Daniel1958]

Je te remercie mais je vais lire plusieurs fois ta réponse pour mieux l'assimiler. Pour les distances j'ai mis ton fil dans mes favoris.

Le fait de voir les galaxies dans le passé est une chose importante a intégrer car en fait on voit tout (absolument tout) dans le passé

Dans mon raisonnement

On voit le rayonnement d'une galaxie visible à 13 Gal située maintenant à 46,5 Gal. Oui dans ce cas aucun problème phénoménologique pour moi.

Mais on ne peut pas voir, selon moi, son rayonnement initial émis 0,5 Gal après le CMB

On voit ce rayonnement de cette galaxie à un autre moment ou alors notre Systeme Solaire aurait divergé (par rapport à la galaxie cible) à un taux proche de C (entre 8,8 et 13,8 G années) (comme l'échancrure d'un vase large).

C'est difficile car il faut mixer selon moi temporalité et distances. Pour voir mon désarroi au début de sa création la terre a reçu le rayonnement de cette galaxie qui était vielle de (8 années- expansion) et je ne peux croire que c'est le même rayonnement qui était âgé de 8 G années que nous avons reçu 5 G années plus tard) C'est ma pierre d'achoppement

[Deedee81]

Salut,

Ca arrive au fur et à mesure. Donc il n'y a rien d'étrange à ça. C'est comme recevoir du vieux courrier, aujourd'hui je reçois une lettre rédigée il y a deux ans, hier je recevais celle rédigée disons il y a deux ans plus une semaine. Etc....

Mais non ce n'est pas le même rayonnement (pas plus que les mêmes lettres), je te l'avais déjà dit d'ailleurs.
(pas étonnant que tu achoppes là dessus vu que c'est faux)

[Daniel1958]

Oui mais j'ai lu

Le fait de voir les galaxies dans le passé est une chose importante a intégrer car en fait on voit tout (absolument tout) dans le passé.

de physeb2
Le tout peut se comprendre (pour moi) dès les premiers instants .... (Bon n'exagérons rien 0.5 G années) après le CMB

[Deedee81]

Oui mais j'ai lu de physeb2

Oui, le "tout" est à prendre avec des pincettes. Quand je dis "je vois tout de cette jolie fille, absolument tout", ça ne veut pas dire que je la vois dans son berceau

[Lansberg]

Bonjour,

On voit le rayonnement d'une galaxie visible à 13 Gal située maintenant à 46,5 Gal. Oui dans ce cas aucun problème phénoménologique pour moi.

Mais on ne peut pas voir, selon moi, son rayonnement initial émis 0,5 Gal après le CMB

On voit ce rayonnement de cette galaxie à un autre moment ou alors notre Systeme Solaire aurait divergé (par rapport à la galaxie cible) à un taux proche de C (entre 8,8 et 13,8 G années) (comme l'échancrure d'un vase large).

C'est difficile car il faut mixer selon moi temporalité et distances. Pour voir mon désarroi au début de sa création la terre a reçu le rayonnement de cette galaxie qui était vielle de (8 années- expansion) et je ne peux croire que c'est le même rayonnement qui était âgé de 8 G années que nous avons reçu 5 G années plus tard) C'est ma pierre d'achoppement

On "sent" bien que ça coince quelque part.
Il faut déjà oublier l'histoire du rayonnement initial d'une galaxie émis 0,5 Giga-années après le CMB. On a l'impression que la galaxie nait à cette époque, ex-nihilo, et qu'il n'y avait rien avant.
Comme physeb2 l'a expliqué on peut découper l'univers en sphères centrées sur nous. Plus elles sont éloignées, plus on remonte dans le passé. A chaque sphère correspond un âge cosmique. La sphère la plus grande "actuellement" correspond au FDC à 46 Gal en distance comobile émis 380 000 ans après le bigbang. Les régions en question viennent d'entrer dans notre univers observable. Si on pouvait suivre ces régions dans les milliards d'années qui viennent on pourrait voir leur transformation progressive en étoiles et galaxies. Et il arriverait forcément un moment (un âge cosmique) où elles auraient 500 millions d'années à partir de maintenant. Puis le temps s'écoulant on continuerait de suivre leur histoire (600 millions d'années, 700.....).

Bon, maintenant est-il possible de voir des galaxies telles qu'elles étaient 500 millions d'années après le bigbang (âge cosmique = 500 millions d'années) ?
Réponse : OUI. Il faut rechercher la bonne SPHÈRE. Plus exactement celle pour laquelle les galaxies ont un redshift de 10,7. La lumière qui nous parvient de ces galaxies a voyagé pendant 13,3 milliards d'années. À partir de "maintenant" on va pouvoir les voir prendre de "l'âge" (600 millions d'années, 700....) ! Ces galaxies sont à environ 32 Gal en distance comobile mais nous les observons telles qu'elles étaient lorsqu'elles se trouvaient à 32 /11,7 = 2,7 Gal (distance angulaire). Avec un tel redshift elles sont aussi très faiblement lumineuses.

Est-il possible de voir des galaxies âgées de 500 millions d'années dont la distance comobile est inférieure à 32 Gal ?
Réponse : NON. On arrive trop tard.
Ces galaxies ont un redshift < 10,7 et on les voit telles qu'elles étaient dans un passé plus récent. Leur âge est supérieur à 500 millions d'années.

Est-il possible de voir des galaxies âgées de 500 millions d'années dont la distance comobile est supérieure à 32 Gal ?
Réponse : NON. C'est trop tôt. Ces galaxies ont un redshift > 10,7 et on les voit telles qu'elles étaient avant que l'âge cosmique de l'univers soit de 500 millions d'années.

J'espère que ça aide !

[Daniel1958]

Merci pour le mal que tu te donnes

Là c'est un vrai cours de cosmo. J'en comprends (globalement) le sens mais il faut que s'assimile ces notions qui dépassement le simple mécanisme de "grand horloger de l'univers". Il y a une vision géométrique à absorber pour moi

Est-il possible de voir des galaxies âgées de 500 millions d'années dont la distance comobile est inférieure à 32 Gal ?
Réponse : NON. On arrive trop tard.

Va falloir que je l'absorbe. J'aurais intuitivement pensé le contraire.
Faut vraiment que je réfléchisse à tête reposée. Je n'ai (encore) cette culture en cosmo.

Mais en tout cas c'est le mieux à faire pour fixer les idées et ne plus se poser ces questions basiques (les miennes).

[Deedee81]

Des petits schémas peuvent aussi aider

(faut juste éviter de les faire sur la nappe de Madame, sinon gare à la dispute )

[Lansberg]

Des petits schémas peuvent aussi aider

(faut juste éviter de les faire sur la nappe de Madame, sinon gare à la dispute )

Dès que j'ai 5 minutes. Je m'y colle !!
Sans m'attirer les foudres de madame

[Pio2001]

C'est si compliqué (conceptuellement) que ça la cosmo. Là ça bat "le pompon".

Je ne sais pas si cela peut te rassurer, mais tu butes sur le problème le plus simple. Les dates auxquelles les galaxies nous apparaissent, c'est un banal problème d'un train qui part à 16:34 de la gare A, qui accélère pendant une heure de 100 à 200 km/h, tandis qu'un autre train part de la gare B à 17:05 à la vitesse de 50 km/h, puis décélère pendant une heure etc.

Simple conceptuellement, après, les calculs sont assez longs. Mais si on a toutes les données, c'est à la portée d'un élève de première, je pense. Enfin, à condition qu'il ait 15 de moyenne en maths, évidemment
Là, dans la discussion on ne fait aucun calcul, car pour cela il nous faut l'historique de l'évolution du facteur d'échelle (c-à-d quand l'expansion a accéléré, quand elle a décéléré, de combien, pendant combien de temps).

Ce qu'il y a de difficile, c'est de comprendre la notion de dilatation de l'espace en relativité générale.

[Daniel1958]

Non pas si banal que ça en fait (bon il faut que je lise à tête reposée les posts excellents (des cours de cosmos quoi) de Lansberg et physeb2

Pour le fonds diffus là c'est clair : les explications sont convaincantes après ce sont des détails techniques pour les cosmologistes. Une question : quand on regarde ce CMB n'a-t-on pas oublié les neutrinos qui aurait dû representer un 1% du "rayonnement total" ou est-il compté avec les atomes. A partir de cette image en utilisant des répartitions statistiques est-il possible d'évaluer le nombre de nuages de gaz vs matière ?

[QUOTE]Je prends une étoile de la voie lactée qui à 13 G années (bien qu'elle soit relativement proche de nous) C'était une contemporaine d'une Galaxie du même age de 13 G années. On peut estimer qu'elle a reçu pendant 13 G années le rayonnement de la galaxie. (dans son cône de lumière) vu les courtes distances. Vu de l'étoile (qui a vieilli en même temps que la galaxie) on peut dire maintenant que la galaxie est âgée de 13 G années.

Notre terre (référence pour l'expérience de pensée) est vieille de 5 G années. Elle a donc été créée environ 8,8 G années après le Big Bang. Je reprends la même galaxie une galaxie âgée de 13 G années maintenant. La terre est proche de l'étoile âgée de 13 G années
On peut penser que le premier rayonnement reçu par la terre date de 8 G Années. Vu de la terre cette galaxie à 13 G années. Compte-tenu du trajet de lumière et de C à quelle période a été émis le rayonnent de la galaxie (que l'on évalue âgée de 13 G années) vers la terre
A-t-il été émis en même temps pour nous que pour l'étoile. Non je ne pense pas et là je bute .

[physeb2]

Bonjour Daniel,

je vois que tu n'as pas peur d'aller toujours plus loin Les neutrinos c'est pas super simple mais je peux essayer de donner des éléments.

Tout d'abord je tiens a clarifié que oui, ils sont pris en compte dans les études de précision sur le CMB mais qu'ils sont toujours assez compliqués a modéliser quand on s'intéresse a la formation des structures. Je vais commencer par lister une partie des choses a prendre en compte pour les neutrinos en cosmologie:

1. Ils dominent la densité d'énergie de l'Univers dans les premiers instants après la fin de l'inflation
2. ils sont couplés avec la matière et les photons durant les premières secondes a travers de la possibilité de transformer un proton en neutron quand les neutrinos ont une grande énergie
3. Le découplage laisse une trace que l'on peut mesurer dans le spectre de puissance angulaire des perturbations de température du CMB, en particulier a travers le paramètre N_eff, qui mesure le numero effectif du nombre de faimilles de particules ultra-relaivistes (énergie cinétique supérieur a l'énergie de masse)
4. La période de domination énergétique (jusqu'au moment qu'on nomme z_eq) a un impact sur l'expansion de l'Univers qu'il faut prendre en compte, en particulier pour le calcul de l'horizon sonore au moment du CMB.
5. Les neutrinos ont une masse (sinon pas de phénomène d'oscillation) et avec l'expansion de l'Univers l'energie cinétique finit par devenir plus faible que leur énergie de masse. Cette transition entre particule relativiste (comportement similaire aux photons) a particules non-relativistes (comportement type matière noire chaude) doit affecter la formation des structures a des redshifts aue l'on estime inférieur a z=100
6. Un des effets les plus rechercher a l'heure actuelle est la trace de l'échelle de free-streaming des neutrinos sur la formation des grandes structures. L'échellerai de Free-Streaming correspond a la taille la plus faible que peut former un halo de particules d'une masse donnée. En effet, en effondrant une structure, les particules gagnent de l'énergie cinétique et on arrive a un moment ou la dispersion des vitesses est telle qu'on ne peu pas effondrer plus petit. Cette échelle dépend de la masse des particules, plus la particule est massive et plus elle peut former des structures denses, compactes. Les neutrinos sont très légers et donc on attend qu'ils forment des halos bien plus grands que ceux de matière noire froide/tiede que l'on a besoin pour comprendre la formation des structures. C'est très compliqué a modéliser en théorie des perturbations, en grande partie pour l'apparition de l'échelle de free-streaming. C'est un sujet extrêmement étudier en ce moment, notamment en utilisant la Théorie des perturbations effectives, pour prendre en compte cette échelle.
7. Mettre des neutrinos dans les simulations est une vrai galère, ça se fait de plus en plus, mais c'est vraiment pas facile. (Voir un peu de simulations comme QUIJOTE https://quijote-simulations.readthedocs.io/en/latest/)
8. On peut aussi chercher la trace du découplage des neutrinos avec le reste des quantités dans la distribution des galaxies: voir cet article magnifique https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/289571 (Arxiv : https://arxiv.org/abs/1803.10741 )

Le sujet est très dense et jamais facile, donc je pourrais essayer de répondre sur certains sujets précis.

[Daniel1958]

Je garde ton post au chaud comme les autres il me faut du temps pour assimiler bien qu'ils soient simples (en apparence) et lumineux l'essentiel est dit mais la technicité est haute.

Je voulais faire une petite remarque ensuite ...en passant sur la cosmologie

Sur Kathie Mack

Ok, je me doutais bien que cela devait se référer a la distance angulaire qui décroit. Cependant il est très maladroit de transposer le fait que la distance angulaire diminue, ce qui correspond a une taille angulaire apparente qui augmente (mais reste raisonnablement petite dans le modele Lambda-CDM) et le fait qu'elle soit plus visible.
Le premier soucis pour voir une galaxie est sa magnitude, ou son flux (ou si tu préfère l'intentensité de la lumière que l'on reçoit). Or cette quantité diminue avec la distance de luminosité au carré , et cette distance augmente de manière très forte avec le redshift. Donc en terme d'observation on dirait plutôt que les galaxies lointaines (haut redshifts) sont très peu visible en comparaison des galaxies proches.

Il y a un graphique dans son livre on voit un droite oblique qui pointe vers le bas et elle s'incurve en remontant légèrement ce qui valide à 100% ton analyse. Après les détails sont trop complexes pour moi (en fait il faut être baigné dans la cosmologie) mais je sais ce qu'est une vitesse angulaire par opposition à une vitesse radiale

Je voulais dire que Kathie Mack est surtout une spécialiste des champs quantiques. Son credo les équations sont si belles. Ah je ne les ai pas vues exposées au musée d'Orsay ni à la galerie des offices à Florence. Faut arrêter avec ça et dire nos équations sont si bien ajustées. Le problème c'est que les champs ont envahi la cosmologie.
Mon fils qui a travaillé à la détection des nuages de gaz et les amas et super amas n'a pas eu besoin de la théorie des cordes ni de la gravité quantique ni même de la théorie quantique. Il a utilisé les équations de la RG et de Iakov Borissovitch Zeldovitch et beaucoup d'approches mathématique statistiques avec une élimination du bruit "parasite". Mais il n'a jamais côtoyé les théories quantiques des champs (qui s'offrent une place de choix en cosmologie). J'ai souri un peu quand je lui ai dit que les nuages de Gaz pouvaient être détecter par radiodétection sur une fréquence radio fixe. Mais lui travaillait exclusivement sur les rayons X (et il avait l'air étonné ??) par contre il se baladait sur les particules cosmiques.

[physeb2]

Le problème est qu'il ne faut pas confondre ce qui est écrit dans les livres de vulgarisation et la recherche.
Comme ton fils j'ai travaillé dans la recherche des amas de galaxies dans le CMB (effet Sunyaev Zeldovich). Si je me souviens bien tu m'as dit un jour qu'il a travaillé avec le CMB, donc j'imagine qu'il a aussi fait du SZ.

Kathie Mack travail sur la reionization et l'observation du rayonnement a 21cm. Elle ne parle certainement pas trop de ça dans son livre, car pour montrer la beauté de ces observations il faut d'abord expliquer tellement de choses compliquées. Je parle avec passion de la reionization et du rayonnement 21cm dans mes cours, j'en ai jamais parlé en vulgarisation (ou je ne m'en souviens vraiment pas, mais je vois pas trop comment).

La cosmologie est très loin d'être envahie par les champs, je te l'assure. La théorie des champs est importante pour l'Univers primordial et pour une raison que je ne comprends pas tellement elle fait vendre.
De la meme maniere la théorie des cordes qui dans l'esprit du grand public est quelque chose de fantastiques alors que c'est une théorie ultra mathématique incompréhensible sans faire des efforts hallucinants. Aujourd'hui la théorie des cordes est un échec total car ne peu pas produire de preuve falsifiable, en grande partie pour sa trop grande dimensionalité qui permet de produire tout et n'importe quoi. Il faut comprendre que la dimension du Bulk est tel qu'on seulement classifier les modeles est une torture.Je ne critique en rien la théorie des cordes et ceux qui travaillent dessus. Au contraire je les plains, ils ont fait un enorme travail pour arriver (pour le moment) dans un mur. C'est vraiment pas ouf comme situation. Pourtant dans le grand public je pense que la grande majorité voient la théorie des cordes comme une théorie ultime qui va unifier la gravité et le monde quantique.

Tout ça pour dire qu'il y a un monde de la vulgarisation et le monde de la recherche. Ce qui fait parler dans le grand public n'est pas forcément représentatif de ce qui se fait dans la recherche. Par exemple l'observation du rayonnement a 21 cm va ouvrir un nouveau champs d'observation incroyable sur les premieres dizaines de millions d'années après le CMB. On va observer l'évolution des structures e la reionizaion de l'Univers durant ce qui s'appelle les Darks Ages (période entre le CMB et la formation des premieres galaxies/AGN). Mais bon ça fait pas autant vendre qu'une banale étude permis des milliers de modeles qui donnent un futur different a l'Univers et qui donne lieu a une répercussion médiatique gigantesque. Je me réfère par exemple a cet article avec soit disant l'expansion qui va s'arrêter dans 65 millions d'annees. Si tu savais comme on s'en contre fout de cette publication, ce travail nous intéressera le jour où avec ce modèlent pourra expliquer une observation qu'on ne peut pas encore expliquer.

Pour conclure, la cosmologie est dans son âge d'or des observations. Comment SKA, CHIME et pleins d'observatoire pour le 21 cm. Commence LSST, une révolution pour le sondage de l'Univers en photométries avec des mesures sur de la distribution de la matière noire par effet de lentillage gravitationnel faible. LSST va observer tout les 4 jours plus de galaxies qu'on en a observé dans l'Histoire de l'humanité. DESI qui vient de commencer a prendre des données spectroscopique et qui seulement en 3 mois a dépasser ce qu'on fait en 20 ans avec BOSS et eBOSS. Les futures observations CMB, les observations prometteuses avec les ondes gravitationnelles qui pourraient ouvrir tout un nouveau champs avec LISA.

Je t'assure, meme les théoriciens durs de la cosmologie travaillent dans ces collaborations.

[Daniel1958]

Tiens son thème

Détection de structures par combinaison des données Planck et BOSS et détection simultanée d’amas de galaxies dans les données Planck et ROSAT

Comme ton fils j'ai travaillé dans la recherche des amas de galaxies dans le CMB (effet Sunyaev Zeldovich). Si je me souviens bien tu m'as dit un jour qu'il a travaillé avec le CMB, donc j'imagine qu'il a aussi fait du SZ.

oui

Les données Planck, adaptées à la détection du SZ . .

Aprés pour ton rayonnement radio à 21 cm j'ai trouvé ça sur Futura

On peut faire remonter la naissance de la radioastronomie à l'annonce faite en 1933 par Karl Jansky qu'il existait un rayonnement radio en provenance de la Voie lactée. Comme il n'avait rien détecté de semblable en provenance du Soleil, Jansky en avait aussi déduit que ce rayonnement radio devait provenir des nuages de gaz

Je fais du sophisme mais il y a de quoi se tromper

Kathie Mack travail sur la reionization et l'observation du rayonnement a 21cm. Elle ne parle certainement pas trop de ça dans son livre

Pas du tout même. Ou alors cela m'a échappé

Pourtant dans le grand public je pense que la grande majorité voient la théorie des cordes comme une théorie ultime qui va unifier la gravité et le monde quantique.

C'est dû au charisme de Brian Greene et à l'approbation de Hawking. Ils ont un boulevard sur les médias pour faire rêver et exposer leurs théories. J'ai lu que Witten est le génie des génies. Il serait trop puissant mathématiquement et c'est Galfard thésard avec l'équipe de Hawking qui le dit.


Je pense que contrairement à ce que dit Smolin si la physique a des problèmes la cosmologie "entre autres" se porte bien. Mais que la théorie des champs au niveau des grandes énergies et des particules patine un peu. La théorie du tout (tous à l'égout selon Michel Cassé) n'est pas indispensable. Les théories peuvent coexister sans fusionner. Aprés dans des dizaines d'années on y verra plus clair.

[Deedee81]

Smolin n'avait pas entièrement tort mais il critiquait seulement un minuscule bout de la physique théorique.

La théorie du tout (tout à l'égout selon Michel Cassé)

La théorie du tout à l'égout Celle-là je la retiens

[Daniel1958]

Oui ça m'a été dit par son ami.

Attention Casse n'a pas fait que de l'exobiologie. Il a été un grand astrophysicien sur l'étude du Soleil.

[Daniel1958]

Ah je voulais te remercier pour tes importantes remarques concernant le facteur d'échelle.
Je ne sais pas pourquoi mais j'avais un biais cognitif qui me bloquait avec la constante de Hubble comme image (simple pourtant).
Là ça va mieux. Je dirais que la constante de Hubble est trop subordonnée au temps mais que seule compte le rapport du rayon (univers ou autres) par rapport au rayon pris à un autre moment.

Pourquoi les livres de vulgarisation ne disent pas que la taille de univers augmente de façon régulière (Ex le rayon de l'univers a été multiplié par trois de x à y donc la densité volumétrique moyenne qui était de 1 à x est de 1/ 4/3Pi R3 soit 0,0265 à y). Dans l'avenir la matière noire pourrait faire baisser légèrement le taux moyen d'augmentation de la taille de l'univers pour se stabiliser définitivement. La constante de Hubble est surtout utile pour apprécier les vitesses d'évasions des galaxies par rapport à leur distance.

[physeb2]

Aprés pour ton rayonnement radio à 21 cm j'ai trouvé ça sur Futura

"On peut faire remonter la naissance de la radioastronomie à l'annonce faite en 1933 par Karl Jansky qu'il existait un rayonnement radio en provenance de la Voie lactée. Comme il n'avait rien détecté de semblable en provenance du Soleil, Jansky en avait aussi déduit que ce rayonnement radio devait provenir des nuages de gaz"

Le rayonnement a 21-cm vient de la transition de spin de l'électron dans l'atome d'hydrogène. On dit toujours que l'atome d'hydrogène est dans son état énergétique le plus fondamental (ce qui veut aussi dire son état non excité) lorsque l'électron est dans l'état d'énergie fondamentale E₀. C'est correcte mais il y a encore un petit détail a prendre en compte: le spin du proton et le spin de l'électron peuvent être parallèle et anti-parallèle (en fait c'est une appellation un peu troublante car c'est le sens qui nous intéresse, ça reste parallèle dans les deux cas: orientés dans le meme sens ou dans le sens opposé). L'image du wikipedia est une représentation assez intuitive:
https://upload.wikimedia.org/wikiped...inFlip.svg.png

En clair quand les spins sont orienté dans le même sens, ce n'est pas un état totalement stable. Cet état correspond a une énergie du système tres légèrement supérieur au cas où les spins sont dans les sens opposés. Cette différence d'énergie est de l'ordre de 10^-6 eV. Cependant, la nature cherche toujours a minimiser l'énergie et donc l'état "même sens des spins" va a un moment transiter vers l'état "spins en sens opposés" accompagné par l'émission d'un photon avec une longueur d'onde de l'ordre de 21cm (ce qui correspond a l'énergie 10^-6 eV). Cette transition, se nomme la transition hyperfine, et en realité existe pour tous les états d'anergies mais c'est tout de meme dans la position d'état d'énergie la plus basse de l'électron que c'est le plus probable (juste par le fait que le temps moyen pour la transition hyper fine est plus grand que pour les transitions électroniques ).

Donc si on observe des nuages de gaz d'hydrogène neutre on doit s'attendre a voir des photons avec une longueur d'onde de 21 cm en sortir.

Apres le CMB, 90% de la matière standard est sous forme d'atome d'hydrogène neutre et donc si on est capable de voir des longueurs d'ondes de l'ordre de 21cm * (1+redshift) avec le redshift entre 6 et 1000 alors on doit pouvoir observer ce rayonnement émis avent la formation massive des objets astrophysique.

Pour la cosmologie, ça va être dément!

[Daniel1958]

Je commence à comprendre. J'avais juste dit une des astuces pour la recherche de nuages de gaz >>>> toi ça va juste après le CMB dans une période totalement inconnue la naissance des premiers nuages de gaz des premières étoiles et les premières formations galactiques ?

Cependant, la nature cherche toujours a minimiser l'énergie et donc l'état "même sens des spins"

il eut été plus simple de n'avoir que des spins de sens opposés


Deux inconnues pour moi :

La transition hyperfine est-elle stable ou instable (tendance naturelle de revenir à la position de départ en absorbant un photon ?)?
Ces photons sont vraiment très peu énergétiques >>>faut-il encore la radioastronomie ou un dispositif satellitaire nouveau pour les "détecter" (mais là il doit y avoir du bruit) Ah le bruit (un gros travail statistique pour l'éliminer). La détection ne doit pas être facile.

Comment SKA, CHIME et pleins d'observatoire pour le 21 cm

radioastronomie ? Quel est le % estimé d'atomes hydrogène dont le spin du proton et celui de l'électron sont orientés dans le meme sens où ils sont tous comme ça ?

Cela semble encore un domaine à défricher. J'avais entendu parler d'une période de 500à 800 Méga années. Pour une fois on n'entendra pas parler d'énergie du vide et on se recentrera sur l'essentiel la connaissance par la découverte (théorisée et documentée). Avec ça et les ondes gravitationnelles. La cosmologie "observationnelle au sens large" reprend ses droits de .....noblesse;

[Daniel1958]

(Ex le rayon de l'univers a été multiplié par trois de x à y donc la densité volumétrique moyenne qui était de 1 à x est de 1/ 4/3Pi R3 soit 0,0265 à y).

j'ai honte c'est de 1 à x et de 1/R³ à y pour la densité soit une densité moyenne 27 fois plus faible alors que le rayon univers a été multiplié par trois

[physeb2]

il eut été plus simple de n'avoir que des spins de sens opposés

Heureusement que non, sinon on perdrait cette information très utile pour l'étude des nuages de gaz neutre et maintenant pour étudier les Ages Sombres de l'Univers

La transition hyperfine est-elle stable ou instable (tendance naturelle de revenir à la position de départ en absorbant un photon ?)?

Très bonne question même si tu n'utilise pas complètement les bons mots. Je comprends que ta question se réfère au fait "qu'une fois l'électronographie dans l'état fondamental avec spin opposé au spin du proton, peut il absorber un photon de longueur d'onde de 21cm pour remettre son spin dans le même sens que le proton?" . Dans ce cas la réponse est OUI et c'est une chose a prendre en compte de manière très sérieuse cela. En effet pour interpréter correctement l'intensité du flux 21cm en terme de densité de matière correspondante, il faut estimer la fraction d'électrons qui sont dans l'état de spin parallèle a celui du proton. Le fait que les photons du CMB ont une partie qui a une longueur d'onde de 21cm, il y a en permanence la possibilité de "recharger" les électrons anti-parallèle en parallèle et qui pourront de nouveau émettre en 21 cm ensuite.

Ces photons sont vraiment très peu énergétiques >>>faut-il encore la radioastronomie ou un dispositif satellitaire nouveau pour les "détecter" (mais là il doit y avoir du bruit) Ah le bruit (un gros travail statistique pour l'éliminer). La détection ne doit pas être facile.
Comment SKA, CHIME et pleins d'observatoire pour le 21 cm
radioastronomie ?

Tout a fait.

Quel est le % estimé d'atomes hydrogène dont le spin du proton et celui de l'électron sont orientés dans le meme sens où ils sont tous comme ça ?

Ça dépend de l'époque (pour la partie Dark Ages, dépend uniquement de l'absorption du CMB a 21cm), et de l'environnement quand les objets astrophysiques sont formés et émettent des photons qui peuvent ioniser le gaz alentour ou "recharger le spin". C'est une des choses les plus compliqués a bien estimer dans les études de gaz, et chose que tu peux retrouver dans les mesures utilisants la foret d'absorption Lyman-alpha (je te titille pour que tu puisse voir un nouveau truc sympa dans les prochains jours ).

J'avais entendu parler d'une période de 500à 800 Méga années

tu parle pour avoir la formation des galaxies? Dans ce cas tu as raison. Entre le CMB (z=1080) et la formation des premieres galaxies (z=11 en prenant la plus distante qu'on est observé, pour mettre une liimite basse) ça correspond a une durée de 415 Mega années. Donc si c'est pour revenir sur mon propos "premieres dizaines de Mega années" tu as raison c'est plutôt "plusieurs centaines de Mega années" que j'aurai du écrire.

Pour une fois on n'entendra pas parler d'énergie du vide et on se recentrera sur l'essentiel la connaissance par la découverte (théorisée et documentée). Avec ça et les ondes gravitationnelles. La cosmologie "observationnelle au sens large" reprend ses droits de .....noblesse;

En réalité, la recherche majoritaire n'a jamais cessé d'aller dans ce sens, je te rassure.

[Daniel1958]

Ça dépend de l'époque (pour la partie Dark Ages, dépend uniquement de l'absorption du CMB a 21cm), et de l'environnement quand les objets astrophysiques sont formés et émettent des photons qui peuvent ioniser le gaz alentour ou "recharger le spin". C'est une des choses les plus compliqués a bien estimer dans les études de gaz, et chose que tu peux retrouver dans les mesures utilisants la foret d'absorption Lyman-alpha (je te titille pour que tu puisse voir un nouveau truc sympa dans les prochains jours ).

Non pour moi c'est la complexité sur une base déjà complexe. On peut en comprendre" le schéma basique mais le nombres d'interférences possibles est trop important et les erreurs statistiquement doivent peser Etre à chaque fois sur le fil du rasoir (vu le nombre de données à gérer avec la bonne théorie au départ) doit être stimulant mais stressant (les échecs peuvent nombreux au départ). C'est vraiment complexe au niveau théorique mathématique et instrumental. Mais bon les cosmologistes auront assumé du CMB à nos jours. Aux théoriciens des particules d'assumer ensuite. Toutefois je pense que tous vous savez à quoi vous attendre (je pense que les théories sont prêtes). Ce serait étonnant d'avoir une chose totalement imprévue à 6 sigmas

[physeb2]

Non les théories ne sont pas prêtes. On ne sait pas ce qu'est la matière noire ni l'énergie noire. Nous n'allons pas avoir des observations qui sortent complètement de ce qu'on attends, mais on est dans une époque de cosmologie de précision. Par exemple on vient de parler des neutrinos et qu'ils passent d'un état ultra-relativiste a non relativiste certainement durant la période des âges sombres. Et bien avoir une tomographie de l'évolution des perturbations a grande échelle durant cette période nous apporterait des détails inestimables sur les neutrinos (je rappelle qu'on ne connait pas leur masse) et donc aussi améliorer les modeles a contraster avec les observations. Il faut savoir qu'on ne sait pas comment traiter correctement (il y a enormement de travail de la communauté, mais encore beaucoup a faire) les effets des neutrinos ou les feedbacks de la matière ordinaire sur beaucoup de mesures.

Encore une fois ,les modeles ont toujours la part belle dans la vulgarisation et les medias quand la grande majorité des efforts de la communauté est sur les effets bien plus terre a terre, qui sont très compliqués. Par exemple le modele qui fait sensation dans la presse avec Steinhardt alors qu'on s'en fout royalement dans la communauté C'est juste un proceeding de conférence qui présente un travail d'étudiant niveau maitrise sur les équations de backgrounds. C'est juste insultant que ce genre de chose sorte dans les medias, moi ça me révulse. C'est juste incompréhensible. Personne dans la communauté n'a parlé de ce papier. Ça ne solutionne rien, ça s'occupe d'aucune observation en dehors de H_0 et point barre. C'est tres bien pour un étudiant de maitrise, ce serait tout a fait acceptable pour un travail de doctorat, mais c'est tout.

[Daniel1958]

Comme on dit être humble (on ne pas tout savoir) et sans cesse se remettre à l'ouvrage.

Paul Joseph Steinhardt, né le 25 décembre 1952, est un cosmologiste américain actuellement en poste à l'université de Princeton.

Bon ce n'est pas l'Advanced Studies . Mais one of the best tout de même. Après cela lui donne du crédit auprès du public

[Lansberg]

Bonjour,

Par exemple on vient de parler des neutrinos et qu'ils passent d'un état ultra-relativiste a non relativiste certainement durant la période des âges sombres. Et bien avoir une tomographie de l'évolution des perturbations a grande échelle durant cette période nous apporterait des détails inestimables sur les neutrinos (je rappelle qu'on ne connait pas leur masse)

Cette masse d'une faiblesse extrême serait, pour les physiciens travaillant sur l'expérience KATRIN, inférieure à 0,8 eV soit 1,4 x 10^-36 kg (1 milliard d' eV pour le proton) . Cette expérience qui se poursuit devrait peut-être déterminer la masse du neutrino électronique, sinon annoncer qu'elle est inférieure à 0,2 eV.
L'adaptation de cette expérience pourrait en théorie détecter les neutrinos émis au tout début de l'univers (les premières secondes) et qui constituent le fond diffus cosmologique de neutrinos avec l'espoir de capter une centaine d'événements par an. On est très loin d'une "cartographie" complète du ciel mais qui aurait pensé qu'un jour on pourrait détecter des ondes gravitationnelles , là aussi d'une faiblesse extrême, pour "observer" des fusions de trous noirs ou d'étoiles à neutrons.
Dans le même registre, on ne sait toujours pas si le photon a vraiment une masse nulle. Si ce n'est pas le cas, la vitesse limite, c, ne serait plus celle de la lumière !

[Daniel1958]

Merci

J'en parle car j'ai entendu une vieille conférence de Michel Spiro qui évoquait le sujet du CMB et émettait l'idée que les neutrinos représenteraient 1% de l'"Energie" du CMB. 1 % ce n'est pas rien. Et depuis RAS au niveau des médias

[Deedee81]

Salut,

L'adaptation de cette expérience pourrait en théorie détecter les neutrinos émis au tout début de l'univers (les premières secondes)

Etonnant vu leur faible énergie, mais ce serait fabuleux. Tu aurais une référence ?