Fond de rayonnement cosmologique
La petite histoire
Comprendre simplement
Domaines de présence
Son interprétation dans l'avenir
Les références
Mais encore
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La petite histoire  Up Page
L'atome primitif
Selon Lemaître, une des conséquences de l'hypothèse de l'atome primitif (existence du Big Bang), est l'existence de particules chargées, hautement énergétiques, produites lors des premières désintégrations de cet atome. Après une rencontre avec Robert Millikan, Lemaître se persuade que ces particules ne sont autres que les rayons cosmiques que l'on capte à haute altitude et dont on ignore encore, au début des années 1930, la nature précise et l'origine.
La détection et l'étude des rayons cosmiques présentent pour lui une importance cruciale, car il s'agit, selon ses propres termes, de "hiéroglyphes" qu'il faut déchiffrer pour connaître les tout premiers instants de l'Univers. Lemaître est l'un des premiers physiciens à proposer l'existence d'un fond diffus cosmologique susceptible de donner une base expérimentale à la cosmologie.

Comprendre simplement  Up Page
Un passé chaud
Il a fallu attendre 1965 pour que deux ingénieurs des Laboratoires Bell, Arno Penzias et Robert Wilson, découvrent, par hasard, les preuves directes du passé chaud de l'Univers. Sans le savoir, ils confirmaient une prédiction faite par le physicien Georges Gamow au milieu des années 1950. Reprenant les travaux de Lemaître et de Friedmann, Gamow a postulé qu'un Univers, ayant été extrêmement dense et chaud dans son passé, devait avoir contenu un plasma (un gaz où les électrons sont arrachés aux atomes) à l'équilibre thermique (aujourd'hui, en raison de l'extrême raréfaction de la matière cosmique, des étoiles chaudes, des nuages de plasma brûlants ou des nébuleuses glaciales coexistent sans que leur températures ne s'équilibrent). Un tel plasma devait rayonnait suivant la loi dite du "corps noir" décrite par Max Planck, c'est-à-dire que son spectre devait avoir une forme caractéristique, une sorte de courbe en cloche dont l'allure et la position du maximum ne dépendent que de la température du plasma.

Domaines de présence  Up Page
Effet de l'expansion
Gamow expliqua alors qu'en se diluant sous l'effet de l'expansion, le plasma s'était refroidi au point de descendre en dessous de sa température d'ionisation et de se transformer en gaz électriquement neutre et transparent (les électrons rejoignent les protons). Les astrophysiciens nomment cet événement la "re"-combinaison. Le gaz neutre avait alors libéré le rayonnement de corps noir caractéristique de cette température critique - environ 3 000 kelvins - et, l'Univers étant resté transparent par la suite, nous devrions le recevoir dans toutes les directions du ciel.
 
Effet Doppler
L'expansion cosmique a décalé ce rayonnement vers les grandes longueurs d'onde, mais cet effet, dit Doppler, déplace sans la modifier la forme du spectre de corps noir. Au final, l'expansion n'a fait qu'abaisser la température apparente du fond du ciel auquel Gamow attribua une "couleur" micro-onde correspondant à une température de l'ordre de cinq kelvins. la découverte de ce rayonnement et la confirmation qu'il s'agit bien d'un spectre de corps noir correspondant à une température de 2,73 kelvins, selon les mesures les plus récentes, ont confirmé la validité des modèles de Big Bang. Que ce rayonnement soit quasi identique dans toutes les directions confirme que l'Univers à grande échelle est homogène et isotope et que l'hypothèse initialement posée par Friedmann et Lemaître est proche de la réalité.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page
Polarisation
Outre la température du fond diffus et les fluctuations de cette température, les cosmologiques cherchent également à mesurer la polarisation de ces ondes. En effet, en 1968, l'astrophysicien Martin Rees avait prédit qu'une infime fraction du rayonnement cosmologique devait être polarisée - c'est-à-dire composée d'ondes électromagnétiques oscillant dans un plan fixe.
 
L'équipe du radiotélescope américain Cosmic Background Imager présente le premier spectre de polarisation de la lumière émise 380 000 ans après le Big Bang. Il est corrélé avec les différences de température observées par diverses expériences et confirme les modèles d'inflation invoqués dans la théorie du Big Bang. Selon ceux-ci, l'Univers, alors âgé de 10-36 seconde, aurait connu une phase exponentielle d'expansion.
 

Les références  Up Page
Réseau Pepe
Pour la Science octobre / décembre 2004 L'histoire de l'Univers n45

Recherche janvier 2005 n382
Science & Avenir mai 2007 n723
 
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Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.
 
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Mais encore  Up Page
Ce que vous avez toujours voulu savoir
Le point de Lagrange 2
La sonde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) scruta l'Univers en 2003 (figure b) d'un point, nommé point de Lagrange 2, situé à environ un million de kilomètres de notre planète. Tournant en permanence le dos au Soleil (afin d'échapper à l'environnement magnétique perturbé de notre planète), il enregistra les rayonnements micro-ondes à 2,73 kelvins qui constituent le fond diffus cosmologique.
 
Le fond diffus cosmologique fut pris la première fois par le satellite COBE (acronyme de Cosmic Background Explorer) en 1992 (figure a). L'ensemble des résultats a fourni des cartes de tout le ciel dans cinq bandes de fréquences, allant de 20 à 90 gigahertz.



 
Un point de Lagrange est une position de l'espace où la gravité de deux corps s'équilibre), situé sur l'axe Tere-Soleil à environ un million de kilomètres de notrer planète.