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Cosmologie et astrophysique

Fond diffus cosmologique (CMB)

Lisez une carte de température de tout le ciel du fond diffus cosmologique. Identifiez le fond quasi isotrope T0≈2,725T_0 \approx 2{,}725 K et les infimes anisotropies ΔT/T∼10−5\Delta T/T \sim 10^{-5} en examinant les taches chaudes et froides.

Recherche

⚠ Modèle simulé, sans risque matériel. Notez que les vraies cartes satellite n'apparaissent qu'après soustraction de l'émission galactique d'avant-plan.

Matériel

  • Carte simulée de tout le ciel en projection type Mollweide
  • Curseur d'amplitude des anisotropies (accentuant le contraste de température)
  • Curseur d'angle de vue et bouton Pause

Protocole

  1. Régler l'amplitude des anisotropies au minimum

    Abaissez le curseur d'amplitude : la carte devient presque uniforme — proche de l'anisotropie réelle ΔT/T∼10−5\Delta T/T \sim 10^{-5}, quasi invisible sur une échelle de température linéaire sans amplification.

  2. Amplifier pour compter les taches chaudes et froides

    Augmentez progressivement l'amplitude et tournez la vue. Observez la taille caractéristique des taches et leur distribution aléatoire autour de la température moyenne ; les taches chaudes et froides sont à peu près équilibrées, reflet des oscillations quasi symétriques du plasma primordial.

  3. Relier au spectre du corps noir

    Gardez à l'esprit que cette carte repose sur un spectre de corps noir quasi parfait à T0≈2,725T_0 \approx 2{,}725 K — preuve que l'univers fut un plasma chaud et dense en équilibre thermique. Prédisez : avec l'expansion, comment évolue la température de fond ?

Simulation

Histoire de l’expérience

En 1948, Ralph Alpher et Robert Herman — s'appuyant sur la théorie du Big Bang de George Gamow — prédirent que l'univers conserverait un rayonnement de fond de quelques kelvins. La prédiction fut largement oubliée jusqu'à ce que Robert Dicke et Jim Peebles à Princeton la redécouvrent indépendamment et préparent sa mesure en 1964. Parallèlement, Arno Penzias et Robert Wilson aux Bell Labs découvrirent un bruit d'antenne inexpliqué d'environ 3,5 K en calibrant l'antenne cornet de Holmdel — le rayonnement de fond lui-même ; ils partagèrent le Nobel 1978. En 1992, le satellite COBE (John Mather, George Smoot ; Nobel 2006) mesura le spectre de corps noir le plus parfait connu et cartographia pour la première fois les anisotropies d'environ 10⁻⁵.

Physiciens associés

Albert EinsteinArno Allan PenziasRobert Woodrow WilsonJohn Cromwell MatherGeorge Fitzgerald Smoot IIIJames PeeblesEdwin Powell Hubble

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