La cosmologie moderne: Le Big Bang

Présentation au sujet: "La cosmologie moderne: Le Big Bang"— Transcription de la présentation:

1 La cosmologie moderne: Le Big Bang
Martin GIARD, CESR-CNRS

2 L’expansion de l’Univers:
Hubble (1929) mesure la « récession » des galaxies lointaines grâce au télescope de 1,5 mètres du Mt Wilson

3 L’expansion de l’Univers:
Hubble (1929) mesure la « récession » des galaxies lointaines

4 L’expansion de l’Univers:
67 ans plus tards grâce aux Supernovae de type Ia, et le télescope spatial Hubble : Riess, Press and Kirshner (1996)

5 L’expansion de l’Univers:
(x, y, z) = R(t) (x0, y0, z0); R(t) croissant Une homothétie continuelle => Le centre est arbitraire

6 R(t) : le facteur d’expansion
-10 milliard d’années Aujourd’hui +10 milliard d’années

7 L’expansion de l’Univers:
La relativité générale permet de calculer R(t) en fonction du contenu de l’Univers, p (pression), r (densité) : La grosse équation de Friedman et Lemaître

8 R(t) : le facteur d’expansion
Valeur de la densité lorsque t = 1 nano-seconde: g/cm3 Changement de 1g/cm3 en + ou en - => Univers ouvert ou fermé !

9 2,73 Kelvin ans Formation des étoiles et des galaxies Univers neutre 3000 Kelvin ans Univers ionisé K 30 minutes Univers nucléaire Matière / Antimatière Quarks 1032 Kelvin 10-43 secondes ????

10 Le futur de l’Univers

11 L’Univers vu depuis la terre: => Preuves et prédictions du Big-Bang
=> Le scénario de nos origines Univers neutre Univers ionisé Structuration de l’Univers Big bang Photons cosmologiques : T = 2,73 K Surface de dernière diffusion La Galaxie Distance (années lumière)  z =

12 Preuves et prédictions du Big-Bang:
L’expansion de l’Univers L’expansion de l’Univers Le rayonnement fossile La formation des galaxies et des amas de galaxies Les abondances de H, He, D

13 Ciel visible un soir d’été

14 La Voie Lactée = Notre Galaxie:

15 Ciel visible

16 La Galaxie NCG 891

17 L’Univers vu depuis la terre: => Preuves et prédictions du Big-Bang
=> Le scénario de nos origines Univers neutre Univers ionisé Structuration de l’Univers Big bang Photons cosmologiques : T = 2,73 K Surface de dernière diffusion La Galaxie Distance (années lumière)  z =

18 Surface de dernière diffusion
L’Univers vu depuis la terre: => Preuves et prédictions du Big-Bang => Le scénario de nos origines Univers neutre Univers ionisé Structuration de l’Univers Big bang Photons cosmologiques : T = 2,73 K Surface de dernière diffusion La Galaxie Distance (années lumière)  z =

19 Le rayonnement fossile:
Ciel micro-onde: 30 GHz à 300 GHz

20 Le rayonnement fossile:
Détecté par Penzias et Wilson (1965)

21 Le rayonnement fossile:
Spectre de corps noir a 2,725 Kelvin, mesuré très précisement par le satellite COBE (1996)

22 Image du ciel micro-onde : satellite WMAP 2002

23 Image du ciel micro-onde : satellite WMAP 2002
La Voie Lactée + Le Rayonnement fossile -270,4252° -270,4248°

24 Températures en échelles de couleur:
océans continents 5° 25° -55° 35° ciel -270,4252° -270,4248°

25 Image du ciel micro-onde : satellite WMAP 2002
=> Rayonnement Fossile

26 Image du ciel micro-onde : satellite WMAP 2002
=> Analyse en fréquences de l’image (Projection sur la base des harmoniques sphériques)

27 Preuves et prédictions du Big-Bang:
L’expansion de l’Univers L’expansion de l’Univers Le rayonnement fossile Le rayonnement fossile La formation des galaxies et des amas de galaxies La formation des galaxies et des amas de galaxies Les abondances de H, He, D

28 Structuration de l’Univers
L’Univers vu depuis la terre: => Preuves et prédictions du Big-Bang => Le scénario de nos origines Univers neutre Univers ionisé Big bang Photons cosmologiques : T = 2,73 K Surface de dernière diffusion La Galaxie Structuration de l’Univers Distance (années lumière)  z =

29 La Galaxie NCG 891

30

31 Il y a des milliards de milliards de galaxies !

32 Parfois les galaxies sont regroupées en amas :
Les endroits qui étaient un peu plus denses que le reste après le big-bang.

33 Les galaxies sont regroupées en amas de galaxies et grandes structures filamentaires:
Relevé australien 2dF

34 Les fluctuations de densité: galaxies locales  rayonnement fossile !
Echelle (106 années lumière)

35 Fluctuations de densité dans l’Univers à 380 000 ans
=> Les galaxies et les super-amas par gravitation Simulation

36 Fluctuations de densité dans l’Univers à 380 000 ans
=> Les galaxies et les super-amas par gravitation Simulation

37 Preuves et prédictions du Big-Bang:
L’expansion de l’Univers L’expansion de l’Univers Le rayonnement fossile Le rayonnement fossile La formation des galaxies et des amas de galaxies La formation des galaxies et des amas de galaxies Les abondances de H, He, D Les abondances de H, He, D

38 Nucléosynthèse des 30 premières minutes:
76 % Hydrogène 24% Hélium 4 + Deutérium, Hélium 3 et Lithium

39 5% de matière normale seulement !
Le reste ? Matière Sombre = 33% Energie Sombre = 62 %

40 Sites WEB à visiter: Ned Wright :
Cambridge University (UK) : Waine Hu : Max Tegmark :