L'Univers observable | |||||||||||||||||||||||||||||
Le rayonnement fossile en 1992 | Mise à jour 26 octobre 2013 | ||||||||||||||||||||||||||||
Le rayonnement électromagnétique fossile ou Fond du ciel, est un rayonnement naturel de micro-ondes à basse température arrivant à la surface de la Terre depuis toutes les directions du cosmos. On l'appelle ainsi parce qu'il forme un arrière-plan à toutes les sources radio ponctuelles qui ont été détectées par les radiotélescopes. Il fut détecté pour la première fois par Arno Penzias et Robert W. Wilson, en 1965, aux Laboratoires de Bell Telephone, dans le New Jersey. La découverte du rayonnement fossile sans source spécifique est le résidu des conditions extrêmes qui prévalurent dans les premiers instants de l'univers. Cela a permis de conclure que l'Univers, il y a 13,8 milliards d'années, a été à une température d'au moins 3000°C. Ce rayonnement de fond du ciel est à 2,7 K c'est-à-dire -270° Celsius. Il n'a pas été émis à la naissance de l'Univers mais au moment où l'Univers passe d'un état opaque à un état transparent, c’est à dire lumineux. Avant on ne voit pas l'Univers, il est opaque mais il existe d'autres fossiles comme l'abondance relative de certains éléments (Hélium, Hydrogène, Lithium lourd). | Dans cet état il n'est pas composé de noyaux de neutrons et de protons, mais d'une soupe de quarks et de gluons. Les quarks s'attirent et se repoussent en échangeant des gluons comme les électrons dégagent des photons dans les champs électromagnétiques.
Tableau : équivalences entre les unités de distance. | Image : Le rayonnement du fond du ciel est un rayonnement naturel de micro-ondes fossile à 2.73 K. | |||||||||||||||||||||||||||
L'univers en vidéo |
A quoi ressemblerait un voyage imaginaire à travers l'univers connu ? | Image : Vidéo sur un voyage spatial, aller retour, entre la Terre et l'horizon cosmique de l'Univers connu. |
L'Univers observable | ||||
L'âge de l'Univers a été précisé grâce aux observations de la sonde WMAP. Les paramètres cosmologiques indiquent une valeur probable pour l'âge de l'univers d'environ 13,7 milliards d'années avec une incertitude de 0,2 milliard d'années. Ceci est en accord avec les données issues de l'observation des amas globulaires et des naines blanches. L'univers observable contient environ 7×1022 étoiles, répandues dans environ 1011 galaxies, elles-mêmes organisées en amas et superamas de galaxies. Le nombre de galaxies pourrait être encore plus grand. | Comme la lumière ne se déplace pas à une vitesse infinie, les observations que nous faisons proviennent donc du passé. En regardant de plus en plus loin, nous voyons les objets tel qu'ils étaient dans le passé, à une époque de plus en plus proche du Big Bang. Puisque la lumière se déplace à la même vitesse dans toutes les directions, tous les observateurs de l'univers vivent au centre de leur univers observable. L'Univers contient par définition tout ce qui existe, y compris l'espace-temps, il n'a donc pas de « bord ». Image : Vue de l'Univers en lumière infrarouge. Cette image révèle 1,6 millions de galaxies parmi les dizaines de millions de sa structure locale. (source Center/Caltech et l'université de Massachussetts). | |||
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe ou WMAP en 2003 | ||||
La sonde Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) a été lancée le 30 juin 2001. Elle est destinée à l'étude de l'anisotropie c'est-à-dire selon la direction, du fond diffus cosmologique. | L'image a été publiée le 11 février 2003. Cette image représente une cartographie de l'Univers dans l'état où il se trouvait à sa création, à l'âge de 380 000 ans alors qu'il devenait transparent. | Image : Les analyses du ciel avec WMAP indiquent que l'Univers est vieux de 13,7 milliards d'années (avec une précision de 1%), il est composé de 73 % d'énergie sombre, 23 % de matière sombre froide, et de seulement 4 % d'atomes. Il est actuellement en expansion au taux de ≈71 km/s/Mpc (avec une précision de 5 %). Il est passé par des épisodes d'expansions rapides, appelées inflations et grandira pour toujours. Crédit : WMAP, NASA. | ||
Observatoire Planck en 2011 | ||||
L'observatoire spatial Planck de l'ESA capture le rayonnement cosmologique ou cosmic microwave background (CMB). La CMB est la «première lumière» de l'univers, publiée peu après le Big Bang, il y a environ 13,8 milliards d'années, lorsque la lumière a commencé à voyager librement pour la première fois. La gigantesque boule de feu qui suivit le Big Bang s'est lentement refroidie pour devenir une toile de fond de micro-ondes. Planck observe et mesure les variations de température à travers cette toile de fond à micro-ondes, avec une sensibilité beaucoup plus élevée, une meilleure résolution angulaire et une gamme plus étendue de fréquences, que tous les observatoires précédents. La mission Planck va donc nous montrer à quoi ressemble l'Univers à travers sa première lumière émise lorsque celui-ci n’avait que 380 000 ans. Le 3 juillet 2009, Planck a atteint le point de Lagrange L2 et a été placé suivant une trajectoire appelée orbite de Lissajous. | Planck mesure avec une très grande précision le rayonnement cosmique fossile ou fond diffus cosmologique (trace du Big Bang) afin d'établir une cartographie des inhomogénéités de température et de polarisation de ce rayonnement. | Image : Les premiers résultats de Planck ont été dévoilés lors d'une conférence internationale qui s'est déroulée à Paris, en janvier 2011. Image du bruit de fond cosmique dans l'infrarouge. Crédit : Planck Collaboration | ||
L'univers de Planck en 2013 | ||||
Voici le meilleur plan jamais représenté de l'Univers observable (mars 2013). Cette carte montre le plus vieux phare cosmique rayonnant de notre univers. C'est grâce à la mission Planck que cette trace des premiers objets cosmiques, a été détectée avec autant de précision. | En 2013, les astrophysiciens européens, canadiens et américains ont affiné la composition de l'Univers à partir des données recueillies par le satellite Planck. | Image : Les premières lueurs de l'univers observable vues par la mission Planck (mars 2013). Cette image représente les traces des premiers instants de la création environ 380 000 ans après le Big Bang. Les astrophysiciens européens, canadiens et américains de Planck ont travaillé ensemble pour analyser les données du télescope. |