Cosmologie et astrophysique

Fond diffus cosmologique (CMB)

Le CMB est la lumière fossile libérée lorsque l’Univers est devenu transparent, environ 380 000 ans après le Big Bang. Ses faibles fluctuations de température ont servi de germes aux structures cosmiques。

Le CMB est la lumière fossile libérée lorsque l’Univers est devenu transparent, environ 380 000 ans après le Big Bang. Ses faibles fluctuations de température ont servi de germes aux structures cosmiques。

Modèle et observations

Les couleurs indiquent de minuscules écarts à la température moyenne, après retrait du dipôle dû à notre mouvement et des émissions d’avant-plan. Ce n’est pas une photo de matière lumineuse。

Lorsque le plasma primordial s’est refroidi, électrons et protons se sont combinés en hydrogène neutre et les photons ont commencé à voyager librement. Nous observons la surface de dernière diffusion vers $z\sim1100$, sans pouvoir voir par la lumière l’époque opaque antérieure. L’expansion étire les longueurs d’onde proportionnellement au facteur d’échelle $a$ et refroidit le spectre de Planck initial, de milliers de kelvins à environ $2.725\,\mathrm K$ aujourd’hui. Ce spectre presque parfaitement thermique constitue un test fort d’une histoire chaude de l’Univers.

Les faibles anisotropies ne sont pas un simple bruit : les pics acoustiques du spectre de puissance angulaire $C_\ell$ codent les oscillations photon–baryon avant la dernière diffusion et l’horizon sonore. La position du premier pic contraint la géométrie, tandis que les hauteurs relatives dépendent des densités baryonique et de matière noire. L’interprétation exige de séparer poussière galactique, sources radio et dipôle cinématique ; la polarisation renseigne aussi sur la réionisation. Une carte du CMB contraint donc plusieurs paramètres conjointement, et non une seule composante isolément. Penzias et Wilson ont découvert le signal de fond micro-onde en 1965, une confirmation observationnelle historique.

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