Download - Nouvel élan de la cosmologie Deuxième partie De 1970 à 1998 Joëlle Pire1

Nouvel élan de la Nouvel élan de la cosmologiecosmologie

Deuxième partie Deuxième partie De 1970 à 1998De 1970 à 1998

Joëlle PireJoëlle Pire 11

Vera Rubin 1970Vera Rubin 1970Des vitesses à problèmeDes vitesses à problème

Etude de la Etude de la vitesse devitesse de rotationrotation des des étoiles au sein des étoiles au sein des galaxies spiralesgalaxies spirales La vitesse devrait diminuer à mesure que La vitesse devrait diminuer à mesure que

la distance au noyau galactique augmentela distance au noyau galactique augmente Les prédictions de vitesse sont calculées à Les prédictions de vitesse sont calculées à

partir de la masse des objets visibles partir de la masse des objets visibles (Newton et Kepler)(Newton et Kepler)

Au contraire la vitesse dans les bras Au contraire la vitesse dans les bras spiraux est quasi constante.spiraux est quasi constante.

Problème similaire à celui relevé par Problème similaire à celui relevé par Fritz Zwicky et Sinclair Smith en 1933 Fritz Zwicky et Sinclair Smith en 1933


http://wwwlapp.in2p3.fr/~taillet/dossier_matiere_noire/images/m74_gemini_big.jpg

John Lanoue, photo de M31, galaxie d'Andromède

Galaxie d'AndromèdeGalaxie d'Andromède


Orbite étoile

Etoile

Noyau de la galaxie

Vitesse

Newton :

Loin du centre, la force de gravitation et la vitesse

diminuent.

Vitesse

Observations :

Les vitesses sont constantes


Newton

R/M.GV =R = distance au centre du noyau

M = masse du noyau

G = 6,67. -11 N . m2/kg2


Supposition : matière Supposition : matière noirenoire

Pour expliquer cette dynamique, on Pour expliquer cette dynamique, on suppose la présence d'un halo de suppose la présence d'un halo de matière matière noirenoire autour des galaxies spirales dont la autour des galaxies spirales dont la masse serait 5 à 10 fois plus importante masse serait 5 à 10 fois plus importante que celle des galaxies. que celle des galaxies.

90% de la matière de l'Univers90% de la matière de l'Univers serait serait composé de cette matière noire, invisible composé de cette matière noire, invisible par nos instruments dont la nature reste par nos instruments dont la nature reste encore inconnue. encore inconnue.

L'étude sur plus de 200 autres galaxies L'étude sur plus de 200 autres galaxies confirme ces résultats. confirme ces résultats. Joëlle PireJoëlle Pire 66

Matière noireMatière noire Les lourds Les lourds grumeauxgrumeaux sont sont trop trop

légerslégers pour expliquer l’existence pour expliquer l’existence des galaxies etc.…des galaxies etc.… grumeaux doivent être 10 fois grumeaux doivent être 10 fois

plus lourdsplus lourds existence matière « noire » existence matière « noire »

invisibleinvisible


Répartition hétérogène Répartition hétérogène des galaxiesdes galaxies

D'autre part, la matière noire D'autre part, la matière noire semble requise pour réconcilier les semble requise pour réconcilier les observations avec la théorie observations avec la théorie canonique selon laquelle les canonique selon laquelle les grandes structures, galaxies et grandes structures, galaxies et amas, se forment à partir de petites amas, se forment à partir de petites fluctuations primordiales de densité fluctuations primordiales de densité qui croissent ensuite par instabilité qui croissent ensuite par instabilité gravitationnelle. gravitationnelle.


Balances cosmiquesBalances cosmiques La « masse lumineuse »La « masse lumineuse » = masse = masse

déduite de la présence des étoiles déduite de la présence des étoiles et des gaz qui émettent un et des gaz qui émettent un rayonnement électromagnétiquerayonnement électromagnétique

La masse dynamiqueLa masse dynamique = masse = masse véritable, déduite de son véritable, déduite de son influence gravitationnelle.influence gravitationnelle. Lentille gravitationnelleLentille gravitationnelle

Masse dynamique = 100 . Masse lumineuse !Joëlle PireJoëlle Pire 99

Observateur


Détail

NASA/ESA/STSCI/HST.


L’essentiel de la masse des L’essentiel de la masse des galaxies est invisible galaxies est invisible

En analysant les images déformées En analysant les images déformées des galaxies, on construit un carte des galaxies, on construit un carte de densité de matière noirede densité de matière noire

Masse cachée = matière noire Masse cachée = matière noire

= 10. masse des = 10. masse des galaxiesgalaxies


Observation de Observation de l'explosion d'une étoile l'explosion d'une étoile

en supernova en supernova Phénomène difficilement observable Phénomène difficilement observable

depuis la depuis la TerreTerre (8 observations en (8 observations en presque 2000 ans) presque 2000 ans)

L’explosion propulse dans l’espace L’explosion propulse dans l’espace des atomes synthétisés au sein de l’étoile des atomes synthétisés au sein de l’étoile des hautes énergies qui engendrent des hautes énergies qui engendrent

l’apparition de nouveaux atomes plus l’apparition de nouveaux atomes plus lourds que le fer tels le Cu, Pb, Hg, Au. lourds que le fer tels le Cu, Pb, Hg, Au.

Accroissement considérable de son Accroissement considérable de son éclat durant quelques jours à quelques éclat durant quelques jours à quelques semainessemaines


Etoile avant

explosion

Février 1987, époque Février 1987, époque de son maximum de son maximum

d'éclatd'éclat

Grand Nuage de Magellan

Supernova SN 1987A


Expansion accélérée de Expansion accélérée de l’Universl’Univers

En 1998, les supernovae lointaines apparaissent moins En 1998, les supernovae lointaines apparaissent moins lumineuses que prévu.lumineuses que prévu.

Leur distance est supérieure à celle déduite de leur Leur distance est supérieure à celle déduite de leur décalage vers le rouge (Redshift)décalage vers le rouge (Redshift)

L’Expansion de l’ Univers accélèreL’Expansion de l’ Univers accélère Résultats confirmés par l’observation du télescope spatial Résultats confirmés par l’observation du télescope spatial

Chandra d’une supernova loin de 10 milliards d’ années lumièreChandra d’une supernova loin de 10 milliards d’ années lumière

De 0 à 4 milliards d’années : expansion freinée par la De 0 à 4 milliards d’années : expansion freinée par la gravité gravité

De 4 à 13,7 milliards d’années : accélération de De 4 à 13,7 milliards d’années : accélération de l’expansionl’expansion


Explication de Explication de l’accélérationl’accélération

Il existerait d’une Il existerait d’une force répulsiveforce répulsive à à grande échelle, capable de contrer la grande échelle, capable de contrer la force d’attractionforce d’attraction des corps célestes. des corps célestes.

Cette force théorique mystérieuse est Cette force théorique mystérieuse est nommée « nommée « énergie sombreénergie sombre » »


Carte d’identité de l’ Carte d’identité de l’ UniversUnivers Age connuAge connu : 13.7 milliards d’années : 13.7 milliards d’années EvolutionEvolution : en expansion accélérée : en expansion accélérée TailleTaille : Univers a priori infini : Univers a priori infini

Taille de la partie visible : horizon est Taille de la partie visible : horizon est à 50 milliards d’année-lumièreà 50 milliards d’année-lumière

ContenuContenu : : tout ce qui a de l’ énergie contribue tout ce qui a de l’ énergie contribue

à la gravitationà la gravitation


ContenuContenu Rayonnement (photons, Rayonnement (photons,

neutrinos) = particules neutrinos) = particules sans masse ou presquesans masse ou presque

Matière : les particules Matière : les particules connues (matière connues (matière ordinaire) et matière noire ordinaire) et matière noire (nature inconnue)(nature inconnue)

Energie noire ( nature Energie noire ( nature inconnue) : responsable inconnue) : responsable de l’expansion de l’ de l’expansion de l’ Univers, donne lieu à une Univers, donne lieu à une gravité répulsivegravité répulsive


2020

Bosons de Higgs

•Agents provoquant des ruptures de symétrie

•Agents donnant de la masse

Origine de la masse

Joëlle PireJoëlle Pire

Tel un personnage connu qui entrerait dans une foule, le boson de Higgs ralentirait au fur et à mesure de sa progression créant une certaine inertie

2121Joëlle PireJoëlle Pire

Le modèle standardLe modèle standard

Bibliographie et Bibliographie et ressourcesressources

Sébastien GUERET http://www.astropolis.fr/articles/Biographies-des-grands-savants-et-astronomes/Edwin-Hubble/astronomie-Edwin-Hubble.htmlhttp://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-creation3.htmQuand l’Univers fait boum ! Elémentaire N°7, de l’infiniment petit à Quand l’Univers fait boum ! Elémentaire N°7, de l’infiniment petit à l’infiniment grand, l’infiniment grand, http://elementaire.web.lal.in2p3.fr/http://wwwlapp.in2p3.fr/~taillet/dossier_matiere_noire/matiere_noire3c.php

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_noirehttp://www.astropolis.fr/articles/histoire-de-l'univers/le-destin-de-http://www.astropolis.fr/articles/histoire-de-l'univers/le-destin-de-l'univers/le-destin-de-l'univers.htmll'univers/le-destin-de-l'univers.htmlhttp://www.astropolis.fr/articles/histoire-de-l'univers/le-destin-de-http://www.astropolis.fr/articles/histoire-de-l'univers/le-destin-de-l'univers/le-destin-de-l'univers.htmll'univers/le-destin-de-l'univers.htmlhttp://www.ulb.ac.be/sciences/astro/cd/stellaire/http://www.ulb.ac.be/sciences/astro/cd/stellaire/stellaire.htm#SN1987Astellaire.htm#SN1987A« Les étoiles on leur doit tout »« Les étoiles on leur doit tout » Sciences et vie Junior , Hors série N° 81 avril 2010Sciences et vie Junior , Hors série N° 81 avril 2010« Energie sombre. La cosmologie peut-elle s »en passer ? »« Energie sombre. La cosmologie peut-elle s »en passer ? » Pour la science, août 2009, N°382Pour la science, août 2009, N°382Cosmologie, Pour la science, juin 2003, Cosmologie, Pour la science, juin 2003, « le nouvel élan de la cosmologie »« le nouvel élan de la cosmologie » Pour la science, novembre 2007, N° 361, Pour la science, novembre 2007, N° 361,


A la recherche de la « particule de Dieu », Guy Duplat, 16/08/2008A la recherche de la « particule de Dieu », Guy Duplat, 16/08/2008

http://www.lalibre.be/societe/sciences-sante/article/439477/a-la-http://www.lalibre.be/societe/sciences-sante/article/439477/a-la-recherche-de-la-particule-de-dieu.htmlrecherche-de-la-particule-de-dieu.html

Pourquoi l’ Univers accélère-t-il ? Dossier cosmologie; La r’echerche, Pourquoi l’ Univers accélère-t-il ? Dossier cosmologie; La r’echerche, mars 2005 N°384mars 2005 N°384

Les 44 étages de l'Univers , René Cuillierier in Science & vie junior, Les 44 étages de l'Univers , René Cuillierier in Science & vie junior, 213 (Juin 2007).213 (Juin 2007).

Le Modèle standard, élémentaire N°6, de l’infiniment petit à Le Modèle standard, élémentaire N°6, de l’infiniment petit à l’infiniment grandl’infiniment grand

(CERN) (CERN) Top Ten Mysteries of the Universe. Top Ten Mysteries of the Universe.

edu-resources.web.cern.ch/EDU-Resources/Top10Mysteries_2006.pptedu-resources.web.cern.ch/EDU-Resources/Top10Mysteries_2006.ppt On croyait l’Univers fixe, il granditOn croyait l’Univers fixe, il grandit

Science & vie junior N°197, février 2006Science & vie junior N°197, février 2006


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