fond diffus cosmologique

[BACHIR2023]

SALUT

Une question est simple
Qu'est ce qui prouve que le fond diffus cosmologique est un rayonnement fossile?

a+
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[coussin]

Eh bien les observations sont confirmées par la théorie.
Pendant longtemps, les résultats expérimentaux de la mission COBE ont été les données "les plus en accord" avec la théorie et ce sans aucun ajustement.
Sur le fameuse courbe du spectre ( https://fr.wikipedia.org/wiki/Cosmic...chier:Cmbr.svg ) la différence expérience/théorie est complètement imperceptible.

[BACHIR2023]

Merci pour la réponse, en effet il s'agit bien d'un spectre de corps noir.
a+

[Lansberg]

Bonsoir,

et dans ce cas, la théorie est confirmée par les observations !
Ralph Alpher et Robert Herman à la fin des années 40, dans les pas de George Gamow, prédisent le rayonnement de fond cosmologique qui correspond aux "cendres" de la phase condensée et chaude des débuts de l'univers. La découverte sera faite par Penzias et Wilson de manière inattendue en 1965. Ils ont eu le prix Nobel pour cette découverte mais Alpher et Herman ont été quasiment oubliés...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut;

Notons que l'existence d'un rayonnement fossile fut une prédiction de la cosmologie, une des rares à cette époque où ce domaine n'était pas du tout pris au sérieux (ce qui a évidemment beaucoup changé suite à l'observation de Penzias et Wilson).

Les théories alternatives avaient bien du mal à retrouver les résultats observés. En particulier, la nucléosynthèse primordiale calculée et confirmée par l'analyse de nuages de gaz peu "pollués" par des étoiles. La cosmologie telle qu'on la décrit est la seule théorie qui colle admirablement bien avec tous les résultats.

Donc (presque) personne ne doutait de l'origine primordiale du fond diffus cosmologique. Depuis c'est encore plus vrai car très vite on s'est posé la question de la parfaite isotropie de ce rayonnement. On devait forcément observer des fluctuations car l'univers, même s'il respecte bien le principe cosmologique, n'est pas strictement homogène : il y a des superamas, des galaxies, des planètes, des humains très curieux, de tout quoi, pas du tout homogène à petite échelle. Mais les calculs montraient que ces fluctuations devaient être très faibles, trop pour les instruments de l'époque. Cela a changé avec COBE cité plus haut et PLANCK. Capable d'observer les fluctuations. Et les calculs (ou plutôt les simulations numériques) ont montré que cela reproduisait fort bien la structure de l'univers observable (l'ensemble des superamas et même les "filaments" qui les rejoignent, ces filaments ne sont pas des fils hein c'est juste des galaxies éparses).

Mieux encore, suite aux difficultés conceptuelles, Alan Guth posa l'hypothèse de l'inflation : https://fr.wikipedia.org/wiki/Inflat...xte_historique
Cette inflation permettait même de calculer les fluctuations du rayonnement fossile !!!! En fait une "amplification" à l'échelle cosmologique des fluctuations quantiques primordiales.
Cela permet de prédire un spectre des fluctuations (la corrélation entre fluctuations selon la distance angulaire) dit spectre en puissance ou invariant d'échelle
(en anglais : https://en.wikipedia.org/wiki/Scale_...ance#Cosmology )
Et Planck le confirma de manière éblouissante.

S'il reste bien des choses à comprendre :
- Le tout début des formations des galaxies. Extrêmement complexe (c'est pas un petit objet ponctuel une galaxie et quasi tous les phénomènes physiques interviennent). Mais le JWST s'approche
- La tension sur la mesure de la constante de Hubble, bon, un écart qu'on ne comprend pas mais quand même très faible. On finira pas trouver d'où ça vient.
https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble...Hubble_tension
- les machins noirs
- et des petits trucs de ci de là (surtout en astrophysique, par exemple les sursauts radios courts, les hypothèses restent à vraiment confirmer, le coeur des étoiles à neutrons : fluide, cristallisé, superfluide, coeur "étranges" avec les quarks du même nom ??? Etc...)

Par contre, les grandes lignes du modèle (dit modèle standard ou lambda-CDM) sont tellement bien étayées par des milliers de données qui s'étayent les unes les autres, qu'il serait vain de nier l'origine "fossile" du rayonnement cosmologique. Même l'expansion confirmée de plusieurs manière y compris la vitesse de récession par dilatation du temps apparente (non relativiste !) grâce aux SN Ia.

S'il reste des choses à comprendre donc, prenons garde de ne pas jeter le bébé avec l'eau du bain. Y a pleins de choses très sures maintenant.

Je trouve d'ailleurs merveilleux de vivre à une époque ou en un siècle on est passé de "les étoiles qu'on voit sont-telles tout l'univers où y a-t-il des univers iles (les galaxies)" à la structure globale de l'univers avec tous ces détails fantastiques. Et vu l'avalanche des progrès théoriques en physique et expérimental/observation en (astro)physique, en vérité je vous le dit , quand on se passionne pour ça : on est des privilégiés

[ThM55]

Devant ce merveilleux enthousiasme, j'ai envie de faire un peu l'avocat du diable. Ce n'est pas parce qu'une théorie "prédit" quelque chose et que ce quelque chose est observé que la théorie est validée! Il faut tout de même rappeler ce fait épistémologique élémentaire. D'ailleurs dans le cas du fond de rayonnement, Gamow avait prédit 7 Kelvin, pas 2,7 K. Mais bon, il suffit d'ajuster le modèle et il devient bon, hein?

Mais pour moi attribuer le fond diffus à un état super-chaud dans le passé reste une spéculation. Cela fait partie d'un modèle, c'est-à-dire une théorie qui dépend de plusieurs hypothèses non validées individuellement mais qui ne peut être réfuté que globalement par ses prédictions. Dans ce genre de situation, il est souvent possible de ranimer un modèle en défaut sur un point en modifiant certains de ses paramètres ou en lui ajoutant des accessoires. En l'état, le modèle standard de la cosmologie ne peut expliquer pourquoi la température actuelle est 2.7 K. Tout ce qu'il peut faire est injecter cette donnée et en tirer la température à un instant antérieur de plusieurs milliards d'années dans le cadre du modèle. L'inflation, c'est génial: elle résout un "problème" qui avant son invention n'était vu comme un problème par personne (trouvez moi des références avant Guth, je n'en ai trouvé aucune).

Il ne s'agit pas ici pour moi d'exprimer mon scepticisme devant le modèle cosmologique standard (prenez cela comme un procédé de rhétorique), mais rappeler que dans le cadre d'un modèle dépendant de plusieurs hypothèses simplificatrices il faut rester prudent, on ne peut pas logiquement affirmer qu'un modèle est confirmé par l'observation. Un modèle reste toujours une spéculation, même s'il est très convaincant.

[Deedee81]

SAlut,

Ce n'est pas parce qu'une théorie "prédit" quelque chose et que ce quelque chose est observé que la théorie est validée!

Il y a bien entendu "validé" et "validé" Tout dépend de ce qu'on entend par là (j'ai d'ailleurs précisé l'existence d'une série de problèmes, dont on ignore bien évidemment où ils vont nous conduire).

Mais bon, il suffit d'ajuster le modèle et il devient bon, hein?

Ca c'est autre chose. Il y a les théories d'un coté : RG, MQ, Mécanique des fluides, Physique nucléaire, etc....
Et les modèles : je n'ai jamais aimé d'ailleurs l'expression "théorie du big bang" (tant à cause du mot "big bang" que pour le "théorie") : c'est le modèle standard de la cosmologie.

Une théorie se doit être la plus "réductrice" possible : un minimum de postulats et de paramètres libres. Et elle s'applique à une large variété de systèmes/phénomènes.
Un modèle est un édifice, mélangeant théories, données, observations et donc le but est de décrire une classe restreinte de phénomènes/systèmes. Et là au contraire on va avoir un maximum de paramètres pour les adapter aux observations. Un autre exemple est donné par les modèles d'étoiles, ce n'est pas des théories (les théories c'est la gravitation, la physique nucléaire et tout ce qui concerne le magnétisme, le transport de chaleur etc....)

Ces terminologies ne sont pas tout à fait "officielle" mais ces deux façons de décrire (théorie v.s. modèle) étant vraiment opposées je préfère les distinguer.

Ajuster un résultat n'est donc pas une bizarrerie (pour un modèle).

Il n'en reste pas moins que le modèle ne peut que décrire que ce qu'on connait : il est perfectible et évolue en permanence.
De même les théories sur lesquels il se base peuvent s'améliorer selon les validations/réfutations (qui souvent fixent juste le domaine de validité, un peu comme la gravité newtonienne versus la RG). Mais il reste que c'est assez différent : une réfutation et ajouter de nouvelles données ne suivent pas la même "logique".

Mais comme le modèle décrit ce qui est observé, on peut considérer qu'il a une base particulièrement solide (ce qui est observé et confirmé observé est solide). Et delà certaines conclusions.

Et là je suis plus sûr (ou moins prudent) que toi : pour moi le début chaud n'est pas une spéculation mais quelque chose de confirmé et extrêmement solide (il reste que je pourrais me tromper, je ne suis pas une divinité ) (*). Par contre pour l'inflation, je considère ça comme solide mais avec un grain de sel, surtout qu'au niveau théorique il y a plusieurs possibilités, et donc là je suis beaucoup plus prudent. Avant les observations de Planck je considérais même ça comme douteux !!!! Et je n'aimais pas. Là, je me plie aux observations et donc je dis "plausible". Faut savoir changer son fusil d'épaule en science

(*) il me semble qu'il n'y a que sur ce petit point là qu'on est en partie en désaccord. Non ? Il me semble d'ailleurs qu'il est difficile de trancher, c'est plus une question d'opinion et d'attitude que de vérité scientifique. C'est mon impression du moins.
De même mon attitude pour les théories extrêmement bien validées (MQ, théorie des champs, RG,...) on attitude est "correct et à accepter en l'état..... jusqu'à preuve du contraire"

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Devant ce merveilleux enthousiasme, j'ai envie de faire un peu l'avocat du diable. Ce n'est pas parce qu'une théorie "prédit" quelque chose et que ce quelque chose est observé que la théorie est validée! Il faut tout de même rappeler ce fait épistémologique élémentaire. D'ailleurs dans le cas du fond de rayonnement, Gamow avait prédit 7 Kelvin, pas 2,7 K. Mais bon, il suffit d'ajuster le modèle et il devient bon, hein?

Oui. Personnellement, je trouve qu'il a eu beaucoup d'ajustement,un peu trop même. JWST, et peut être Euclide, devraient encore en nécessiter d'autres. Si c'est le cas, il va bien falloir sortir un autre modèle.

Stéphane

[Deedee81]

Oui. Personnellement, je trouve qu'il a eu beaucoup d'ajustement,un peu trop même.

Relit mon message. C'est normal et plus il y en a mieux c'est

JWST, et peut être Euclide, devraient encore en nécessiter d'autres. Si c'est le cas, il va bien falloir sortir un autre modèle.

Non, un modèle qui évolue
(j'insiste, un modèle n'est pas une théorie)

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Relit mon message. C'est normal et plus il y en a mieux c'est



Non, un modèle qui évolue
(j'insiste, un modèle n'est pas une théorie)

bon ok : un modèle basée sur une théorie plus profonde que la RG ou un théorie de cosmologie quantique

on a bien fait un saut avec la RG par rapport Newton

[pm42]

bon ok : un modèle basée sur une théorie plus profonde que la RG ou un théorie de cosmologie quantique

Oui, on est au courant et il y a beaucoup de recherche sur le sujet, très bien documentée.
Sauf que pour le moment, on n'a pas les moyens de valider les théories spéculatives et que chaque fois qu'on teste avec plus de précision la RG pour trouver la limite de son domaine de validité, elle tient.

Si tu as quelque chose à proposer qui soit solide, testable et qui dépasse la RG, n'hésite pas à publier : le Nobel est à la clé.
Sinon c'est yakafokon.

P.S : tu pourrais aussi remarquer qu'entre Newton et la RG, il s'est passé quelques siècles. Et que les 2 physiciens a avoir fait ces sauts conceptuels n'étaient pas vraiment des rigolos.

[Deedee81]

bon ok : un modèle basée sur une théorie plus profonde que la RG ou un théorie de cosmologie quantique
on a bien fait un saut avec la RG par rapport Newton

Ah ça, qui sait Bon, à mon avis ça ne viendra pas de JWST ou Euclid mais ça finira bien par arriver. Mais je ne ferai aucun pronostic sur "quand". Ca peut-être dans un an comme dans cent ans.

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...t.

Si tu as quelque chose à proposer qui soit solide, testable et qui dépasse la RG, n'hésite pas à publier : le Nobel est à la clé.
Sinon c'est yakafokon...

Je tente une publication en tant que co auteur en ce moment dans une revue pas trop mal classée. Le papier est passée à l'étude Maintenant c'est du wait and see.

ne jamais dire jamais

[Lansberg]

Le modèle de concordance résiste très bien pour la simple et bonne raison que l'analyse du spectre de puissance du CMB et des autres mesures ont permis d'éliminer des centaines de modèles possibles. Avec ses 19 pics acoustiques, ce spectre de puissance permet de dégager 6 paramètres cosmologiques fondamentaux. Il permet aussi de valider les 3 espèces de neutrinos que la théorie prédit. La valeur de l'indice spectral scalaire est d'une précision telle, qu'elle est parfaitement en accord avec l'intervalle serré que prévoit l'inflation. On peut ajouter la courbure de l'univers, les périodes de ré-ionisation, les effets des amas de galaxies, des galaxies et l'émission de notre galaxie.
Remettre en cause profondément le modèle de concordance est devenu une tâche bien difficile.
Qu'il y ait encore des ajustements, c'est certain.

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Le modèle de concordance résiste très bien pour la simple et bonne raison que l'analyse du spectre de puissance du CMB et des autres mesures ont permis d'éliminer des centaines de modèles possibles. Avec ses 19 pics acoustiques, ce spectre de puissance permet de dégager 6 paramètres cosmologiques fondamentaux. Il permet aussi de valider les 3 espèces de neutrinos que la théorie prédit. La valeur de l'indice spectral scalaire est d'une précision telle, qu'elle est parfaitement en accord avec l'intervalle serré que prévoit l'inflation. On peut ajouter la courbure de l'univers, les périodes de ré-ionisation, les effets des amas de galaxies, des galaxies et l'émission de notre galaxie.
Remettre en cause profondément le modèle de concordance est devenu une tâche bien difficile.
Qu'il y ait encore des ajustements, c'est certain.

ça c'est la théorie est quasi finie avec 2 autres auteurs. la publication porte sur une autre chose que l'on pensait impossible jusqu'à maintenant ce qui a mis plein d'alternatives à la poubelle.
probable que se sera pas publié, donc je m'emballe pas. pour l'instant. on verra

[ThM55]

(*) il me semble qu'il n'y a que sur ce petit point là qu'on est en partie en désaccord. Non ? Il me semble d'ailleurs qu'il est difficile de trancher, c'est plus une question d'opinion et d'attitude que de vérité scientifique. C'est mon impression du moins.
De même mon attitude pour les théories extrêmement bien validées (MQ, théorie des champs, RG,...) on attitude est "correct et à accepter en l'état..... jusqu'à preuve du contraire"

Si je réponds, je révèle vraiment mon scepticisme devant le modèle standard de la cosmologie, ce que je ne souhaite pas car mon opinion n'a pas vraiment d'intérêt . Disons que j'ai suivi certains auteurs (Padmanhaban, hélas décédé prématurément en 2021, Narlikar, Andrzej Krasinski,...) qui proposent des modèles très différents et sans être convaincu par aucun, je ne trouve pas cela sans intérêt. Ce que je pense toutefois est qu'un modèle dépendant d'une série d'hypothèses non directement testables (comment vérifier l'homogénéité de l'espace? impossible) a toujours un statut scientifique un peu inférieur. Bien sûr, on peut le considérer à bon droit comme un interprétation de ce qu'on observe, recoupée par beaucoup de données. C'est clair que le big bang donne une interprétation plausible de ce qu'on observe quand on pointe une antenne vers le fond de l'espace. Mais cela me semble toujours sujet à caution.

Pour faire une comparaison et mieux expliquer ce que je veux dire: on déterre des fossiles de grands animaux comme des iguanodons, des tyrannosaures, des brontosaures. Je suppose que des créationnistes purs et dur imagineraient volontiers que des sculpteurs fous ont enterré leurs oeuvres un peu partout sur terre. Mais en fait personne de scientifiquement sérieux ne conteste l'interprétation courante avec un modèle qui dit que la terre a été peuplée de grands animaux apparentés aux reptiles, qui ont disparu, et que certains individus sont fossilisés. C'est une interprétation qui s'impose il me semble et je ne vois vraiment pas comment la contester, le modèle finalement ne dépend d'aucune hypothèse vraiment exotique et difficile à tester. Il me semble simplement que le modèle standard de la cosmologie n'a pas un statut aussi ferme. Mais je suis peut-être mal informé. A 66 ans je pense que je reste un étudiant, je lis, je m'informe mais mon temps et mes moyens sont limités.

[pm42]

je révèle vraiment mon scepticisme devant le modèle standard de la cosmologie, ce que je ne souhaite pas car mon opinion n'a pas vraiment d'intérêt . Disons que j'ai suivi certains auteurs (Padmanhaban, hélas décédé prématurément en 2021, Narlikar, Andrzej Krasinski,...) qui proposent des modèles très différents et sans être convaincu par aucun, je ne trouve pas cela sans intérêt. Ce que je pense toutefois est qu'un modèle dépendant d'une série d'hypothèses non directement testables (comment vérifier l'homogénéité de l'espace? impossible) a toujours un statut scientifique un peu inférieur.

Il est clair qu'on sait que le modèle est imparfait, on ignore beaucoup de choses, on a des mesures divergentes sur la constante de Hubble et effectivement, il y a eu au fil du temps des propositions intéressantes.
On verra ce qui se passe et c'est comme ça que la science avance. On peut toutefois être admiratif de constater qu'on est passé en un siècle à "est ce que l'Univers se limite à la Voie Lactée et est ce que M31 est dedans" à un modèle qui essaie de couvrir toute l'histoire d'un Univers devenu beaucoup plus vaste et compliqué.
Même si c'est imparfait, même si on l'invalide plus tard, c'est du beau boulot.

Mais plus haut, on parlait surtout de "dépasser la RG" qui est un tout autre sujet. Parce que bien sur, c'est le but et on travaille dessus depuis pas mal de décennies et que dire "il faudrait construire un modèle sur autre chose" est une évidence si on avait l'autre chose et surtout si on pouvait le valider.

[Deedee81]

Salut,

qui proposent des modèles très différents et sans être convaincu par aucun, je ne trouve pas cela sans intérêt.

Moi non plus C'est toujours utile d'explorer les différentes possibilités.

Il est clair qu'on sait que le modèle est imparfait

C'est sûr. Et bien entendu, c'est toujours le cas des modèles. Et pas qu'en astrophysique d'ailleurs (même si c'est souvent dans ce domaine qu'on en utilise : divers modèles d'étoiles, de galaxies).

Je n'en connais pas qui soient irréprochables. Ce n'est que des "constructions ad hoc". Que ce soient les défauts que j'avais relevé ou ceux notés par ThM55, c'est évident qu'il y a beaucoup d'imperfections. Mais on fait avec ce qu'on a. Et quand je défends certains aspects comme étant extrêmement solides (comme le début chaud) je ne nie certainement pas ces défauts. Et il ne me viendrait certainement pas à l'idée de dire "arrêter de chercher, le modèle est bon"

Je ne crois pas qu'on soit tellement en désaccord d'ailleurs. On a peut-être tous des philosophies un peu différentes sur la manière de voir les choses, on a peut-être tendance à être plus ou moins confiant en certains résultats. Mais ça s'arrête-là. De toute façon je ne crois pas qu'aucun de nous ici (en tout cas ceux de cette discussion) ne soit fanatique. Je n'ai jamais hésité de dire "ça c'est bon, c'est indéniable" pour rajouter plus tard "ha bé non, c'était pas bon" Y a pas de honte à ça. Et c'est aussi comme ça qu'on fait tous je pense. Faut savoir retourner sa veste en science.

[pm42]

De toute façon je ne crois pas qu'aucun de nous ici (en tout cas ceux de cette discussion) ne soit fanatique

Pareil : si demain on dit "le modèle X ou la théorie Y est mieux validé", je dis "super". Si on me dit au contraire "oups, en fait, ça ne colle pas et on doit trouver mieux" ou "et on a trouvé mieux", c'est super aussi : c'est comme ça que la science avance.

Et effectivement, c'est difficile d'en parler avec des gens qui veulent absolument "croire" ou "ne pas croire" dans une théorie ou un modèle. Et encore plus quand on arrive dans les théories perso (cf. le fil de ce matin qui remet l'ether sur le tapis).

[Deedee81]

Pareil : si demain on dit "le modèle X ou la théorie Y est mieux validé", je dis "super". Si on me dit au contraire "oups, en fait, ça ne colle pas et on doit trouver mieux" ou "et on a trouvé mieux", c'est super aussi : c'est comme ça que la science avance.

Ca me rappelle le Higgs, mon attitude étai que c'était une prédiction extrêmement solide mais j'espérais qu'on ne le trouve pas.... histoire d'avoir enfin un résultat allant contre le S pour pouvoir avancer Faut être un peu maso en science

Bon, je tchatte un peu là, désolé

[Deedee81]

La caractéristique première du crank est qu'il n'a jamais tort

(cf. le fil de ce matin qui remet l'ether sur le tapis).

Aie, je viens de le voir, pas encore lu, je regarde