la création de l’Univers selon la théorie du «Big Bang»

Présentation au sujet: "la création de l’Univers selon la théorie du «Big Bang»"— Transcription de la présentation:

1 la création de l’Univers selon la théorie du «Big Bang»
son évolution La galaxie spirale M33 dans le Triangle, à 2 millions d’années lumière de notre galaxie Le grand livre de l’Astronomie, Ian Ridpath , Éd. Princesse, 1978, 95 p. Armel Boutard

2 L’évolution après le Big Bang
ans

3 La théorie du Big Bang

4 Le rayonnement fossile
Intensité relative T = 2,73 K Arno Penzias (gauche) et Robert Wilson ont détecté le rayonnement fossile en 1965 (Prix Nobel) Le rayonnement fossile Tiré de : «Le Big Bang» , Joseph Silk, Éd. Odile Jacob, 1997, 448 p. p.86 La taille des symboles représente l,incertitude de la mesure multipliée par un facteur 10  (mm)

5 L’abondance relatrive des éléments légers
mp = 1, g masse critique c= 10-29g/cm³ L’abondance relatrive des éléments légers densité actuelle de l’univers (g/cm³)

6 La Recherche, hors série, avril 1998, p.53

7 Le rayonnement fossile
ans ou 1,2 1013s après le Big Bang = 53 GHz T = 2,7 K Tiré de : «Le Big Bang» , Joseph Silk, Éd. Odile Jacob, 1997, 448 p. Cartes du ciel obtenues par le satellite Cobe après 4 années d’observations à une fréquence de 53 GHz Composante dipolaire de l’effet Dopler dû au mouvement de la Terre par rapport au rayonnement fossile, v = 400km/s, somme vectorielle du mouvement de la Terre autour du Soleil, du soleil autour de la Galaxie et de la Galaxie dans le groupe local et le super amas de la Vierge

8 Le rayonnement fossile
Fluctuations primordiales du rayonnement fossile au niveau de 0,001% Tiré de : «Le Big Bang» , Joseph Silk, Éd. Odile Jacob, 1997, 448 p. = 53 GHz T = 2,7 K

9 L’inflation cosmique, une croissance de 1024 du volume en 10-12 seconde
Les lignes donnent la direction de polarisation du rayonnement

10 Croissance des fluctuations de densité
Les premières étoiles: ans ou 6,3 1015s après le Big Bang Tiré de : «Le Big Bang» , Joseph Silk, Éd. Odile Jacob, 1997, 448 p., p.169

11 Vue en profondeur des galaxies

12 La structure hiérarchisée de l’Univers
les super-amas de galaxies (cinq à six amas), 1016 mS les amas (des milliers de galaxies), 1010 mS les groupes de galaxies (une dizaine), 109mS les galaxies (100 à 1000 milliards d’étoiles) les étoiles, < 100 mS les planètes Astronomy oct. 1998, p.84 Ce ciel qui nous entoure

13 L’apparition des forces de la nature
temps après le Big Bang température énergie des particules 10-43 s 1032 K 1019 Gev force universelle 10-35 s gravitationnelle 1027 K 1014 Gev force de la grande théorie unifiée électrofaible nucléaire forte 10-12 s 1015 K 100 Gev L’apparition des forces de la nature électromagnétique nucléaire faible 10-6 s 1013 K 1 Gev maintenant, 4,3 1017s après le Big Bang 3 K 10-4 ev

14 La Recherche, hors série, avril 1998, p. 117

15 Les composants de l’Univers
La matière «ordinaire» ( protons, neutrons et électrons) qui interagit par le biais des grandes forces en particulier la gravitation et les rayonnements électromagnétiques. Les neutrinos ont aussi une masse La matière «noire», car elle n’interagit pas avec les rayonnements électromagnétiques, de nature inconnue, interagit par le biais de la gravitation (85% de toute la matière) L’énergie sombre, forme inconnue d’énergie répulsive

16 La matière noire de l’Univers
équilibre d’une masse (m) en rotation : GM m/d² = m v²/d d’où: v = (GM/d)½ courbe A mais: mesures  courbe B Conclusion: existence d’une grande quantité de matière «noire» dans les régions extérieures des galaxies Distribution: dans les galaxies naines , la matière noire prédomine partout, même au centre dans les galaxies spirales, la matière noire réside principalement dans les régions extérieures; elle est plus prépondérante dans les galaxies spirales qui ont formé moins d’étoiles et qui possèdent encore une fraction significative de leur masse sous forme gazeuse Interface, nov-déc. 1996, p.34

17 La matière noire (la masse manquante)
Discover, janv. 2007, p.25 Collision entre deux amas de galaxies: en rouge la matière «visible» telle que délimitée par le rayonnement R-X et en bleu la matière «sombre» déduite de la mesure de la masse totale telle que définie par l’effet de lentille subie par la lumière déviée de galaxies lointaines

18 L’énergie sombre Forme inconnue d’énergie répulsive, uniformément distribuée dans l’Univers (densité de l’ordre de kg/m³), à l’origine de l’accélération du mouvement d’expansion (observation récente) Elle affecte également les étoiles, galaxies et amas de galaxies Autre conclusion possible, à l’échelle des galaxies et au-delà, la loi de la gravitation diffère de celle que nous connaissons aux plus petites échelles (rejetée actuellement)

19 La densité critique et le futur de l’Univers
c ~ kg/m³ de l’ordre de 10 atomes d’hydrogène /m³ d’univers évaluations actuelles matière visible :  = 0,01 c masse des neutrinos : 0,03 c Matière noire :  0,23 c énergie sombre:  0,73 c évolution de l’Univers ouvert:   c plat:   c fermé:   c Interface, nov-déc. 1996, p.36

20 La hierarchie des structures cosmiques
M0 masse solaire La hierarchie des structures cosmiques Dossier, Pour la science, «Galaxies: fenêtres sur l’Univers», n0 56, juillet-septembre 2007, p.82

21 Mesures de supernovae à différents redshift
M densité de matière  densité d’énergie noire Courbe de lumière d’une supernova «Énergie noire, matière noire» Michel Cassé, Édit. Odile Jacob, 2004, 304

22 Les univers multiples la partie observée de notre univers : années lumières notre bulle, un univers de années lumières un nouveau Big Bang

23 La théorie des cordes et la création continue d’Univers
1 cycle  10 9 ans 1. Deux univers «membranes» pratiquement vides, s’attirent mutuellement 3. L’univers naissant prend de l’expansion. L’anisotropie propre au processus initial se retrouve alors et l’évolution reprend les séquences de la théorie du Big bang 4. L’expansion est telle que la densité tombe et l’attraction continue entre les deux membranes va générer un nouveau cycle 2. Les deux «membranes» rentrent en collision par leurs «vaguelettess», l’énergie collossale générée par ces interactions donne naissance à un bébé univers, les deux membranes se repoussent violemment

24 Discover, mai 2005, p.14

25 Les signes du Zodiac maintenant dans 100 000 ans Le Lion Cassiopée
Le grand livre de l’Astronomie, Ian Ridpath , Éd. Princesse, 1978, 95 p. Grande Ourse dans ans

26 La précession des équinoxes et les signes du Zodiac
«Naissance de la Physique, de la Sicile à la Chine», M. Soutif, EDP, 264 p., p.92

27 L’astrologie : science exacte ou énoncés de lieux communs ?
«Devenez sorciers, devenez savants», Geoges Charpak, Henri Broch, Odile Jacob, avril 2002