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L’Univers L’Univers

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

• son évolution

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

• son évolution

Armel Boutard

L’évolution après le Big Bang

379 000 ans

La théorie du Big Bang

Le rayonnement fossile

(mm)

Intensité relative

T = 2,73 K

Arno Penzias (gauche) et Robert Wilson ont détecté le rayonnement fossile en 1965 (Prix Nobel)

L’a

bon

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densité actuelle de l’univers (g/cm³)

masse critique

c= 10-29g/cm³

mp = 1,67 10-24 g

Le rayonnement fossile

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

379 000 ans ou 1,2 1013s après le Big Bang = 53 GHz

T = 2,7 K

Le rayonnement fossile

= 53 GHz

T = 2,7 K

Fluctuations primordiales du rayonnement fossile au niveau de 0,001%

L’inflation cosmique, une croissance de 1024 du volume en 10-12 seconde

Les lignes donnent la direction de polarisation du rayonnement

Ce ciel qui nous entoure

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

L’ap

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temps après le Big Bang

températureénergie des particules

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le10-6 s 1013 K 1 Gev

maintenant, 4,3 1017s après le Big Bang

3 K 10-4 ev

10-43 s 1032 K 1019 Gev

force universelle

10-35 s

grav

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nel

le

1027 K 1014 Gev

force de la grande théorie unifiée

électrofaible

nu

cléa

ire

fort

e

10-12 s 1015 K 100 Gev

Les composants de l’UniversLa 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

La matière noire de l’Universéquilibre 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

La matière noire(la masse manquante)

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

L’énergie sombre

Forme inconnue d’énergie répulsive, uniformément distribuée dans l’Univers (densité de l’ordre de 10-26 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)

La densité critique et le futur de l’Univers

c ~ 10-26 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: cInterface, nov-déc. 1996, p.36

M0 masse solaire

Dossier, Pour la science, «Galaxies: fenêtres sur l’Univers», n0 56, juillet-septembre 2007, p.82

La hierarchie des structures cosmiques

Les univers multiples

la partie observée de notre univers : 3 1010

années lumières

notre bulle, un univers de 10 1012

années lumières

un nouveau Big Bang

La théorie des cordes et la création continue d’Univers

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

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

1. Deux univers «membranes» pratiquement vides, s’attirent mutuellement

1 cycle 10 9 ans

4. L’expansion est telle que la densité tombe et l’attraction continue entre les deux membranes va générer un nouveau cycle

Discover, mai 2005, p.14

Grande Ourse

Le LionCassiopée

maintenant

dans 100 000 ans

Les signes du Zodiac

La précession des équinoxes et les signes du Zodiac

La précession des équinoxes et les signes du Zodiac

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