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  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011 1

    Le Big Bang: Zones dombre et de lumire

    O sommes nous? CartographieA quelle distance? Importance historique du transit de Vnus

    Do venons nous? Le Big Bang:bien tabli!Remonter le temps-> le rayonnement cosmologiqueGomtrie: un univers plat et infini!Composition: 5% de matire, 95% de quelque chose dautre

    Le cot sombre de lunivers: efforts pour lclairerLa mystrieuse matire noireUn convive non invit: Lnergie noire

    Conclusions

    Bernard SadouletDept. of Physics /LBNL UC BerkeleyUC Institute for Nuclear and ParticleAstrophysics and Cosmology (INPAC)UC Dark Matter Initiative

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    O Sommes Nous?

    Toutes les grandes civilizations se sont poses cette question.

    2

    !

    Carte de Tupaia trace par le Capitaine Cook 1769from The Trial of the Cannibal Dog: The Remarkable Story of Captain Cooks Encounters in the South Seas, Anne Salmond, Yale University Press, 2003

    Carte de Tupaia traces par le Capitaine Cook 1769from The Trial of the Cannibal Dog: The Remarkable Story of Captain Cooks Encounters in the South Seas, Anne Salmond, Yale University Press, 2003

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Importance Pratique de lAstronomiePrcision remarquable (malgr une transposition due des difficults de

    traduction) : Importance de lastronomie pour les polynsiens

    3

    Carte micronsienne des directions, vents et vagues

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Notre Place Dans LUnivers

    4

    Un des examplesMangaia (Iles Cook)

    Prsent dans beaucoup dles

    Origine/Soutien de Toutes les Existences

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Vue Moderne

    5

    Notre systme solaire est dans une galaxie: La Voie Lacte

    observation en infrarougeDIRBE 2000: A 24,000annes lumire du centre

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    A Quelle Distance?Les lois de Kepler ne nous donnent pas la taille absolue du systme solaire,

    mais simplement des rapports

    Comment mesurer la distance au soleil? Premire pour mesurer la distance des etoiles, la taille de la galaxie, la distance des autres galaxies!

    6!

    Transit de Venus 1761-1769 1864-1872 2004-2012Capitaine Cook envoy Tahiti en 1769 pour avoir une mesure britaniqueMalheureusement inconclusif!

    Lalande: 153 millions de kilometres (1 million km)Valeur Moderne: 149.5.... 30m (Radar)

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Au del de la Voie Lacte

    Les nbulosits(=galaxies) sont elles au dedans ou en dehors de notre galaxie: La Voie Lacte?

    Grand Dbat de 1920

    7

    Curtis

    ShappleyGrand Nuage deMagellan

    Donnes dfinitives deHenrietta Leavitt

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Cartographie Cosmologique

    8

    SLOAN Digital Sky Survey15.000 degrs carrs900.000 galaxies

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Telescope Hubble (2004)

    9

    Limage la plus sensible que nous avons du ciel!

    >100 millions de galaxies visibles dans le ciel

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Plus nous observons loin, plus nous voyons lunivers il y a un grand nombre dannes: un univers de plus en plus jeune!

    Rayonnement cosmologique mis 300.000 ans aprs le Big Bang

    Une machine remonter le temps

    10

    Reminiscent des dix niveaux du ciel polynsien!

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Les origines: Le Big Bang!

    11

    Georges Lematre

    Dessiner la distance des objets en function du temps

    Trs forte vidence pour une convergence vers un point: Le Big Bang

    3 raisons principalesLa rcession des galaxies: Lexpansion de HubbleLe rayonnement cosmologique 3000K.

    Maintenant 3KUn fourneau nuclaire est ncessaire pour la

    formation de lhlium partir de lhydrogne primitif

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Lexpansion de lUnivers

    12

    Mount Wilson 2.5 m

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

    Einstein Hubble

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    De lInfiniment Petit lInfini Grand

    Blaise Pascal

    13

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Quelle Gomtrie?

    14

    Flammarion 1888 inspir par une gravuredu 15me?

    Depuis Pythagore (570-495 avant J.C.), comprhension progressive que la Terre est sphrique: disparition des bateaux lhorizon clipses lunaires

    Exemple:Les modles de la Terre plate Chef Paiore (Tuamotu) 1869

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Courbure positiveLe chemin le plus court densit critiqueest courbeLes geodesiques convergent >1 Univers finipar exemple une sphre

    Gomtrie de lUnivers?

    15

    Relativit GnraleGnralisation de la thorie de NewtonCourbure Densit dnergie: quantit de masse(=energie) par unit de

    volume Courbure univers fini Courbure 0 univers infini

    Espace PlatLe chemin le plus court densit dnergie = densit critique= geodesique= ligne droite =1 Univers infini

    Courbure negativeLe chemin le plus court

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011 16

    La Gomtrie de lUnivers

    WMAP : tot = 1.02 0.2

    La taille angulaire des oscillations du plasma implique que les geodesiques sont droites: => Luniverse est un espace plat et donc infini!

    Boomerang 2001

    Rayonnement cosmologique

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Le Contenu de lUnivers

    17

    Une autre carte de lUniversedaprs Praiore

    Ile dAnna

    Elements lourds 0.03%

    Neutrinos 0.3%

    Etoiles 0.5%

    Hydrogne et Hlium libres 4%

    Matire noire 25%

    Energie noire 70%

    d u

    Vue moderne

    >95% de lunivers est sombre!Il semble que P (=Obscurit) a le dessus sur Ao (= Lumire)

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Combien de Matire Ordinaire?

    18

    Oscillations du plasma primitifobserv dans le rayonnement cosmologique

    2 mthodesLabondance primordiale des lments lgers(avant la formation dtoiles)

    Les deux methodes sont compatibles Matter0.045 0.002O est le reste?

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Essayons de peser les galaxies!

    => bien plus de masse que contenue dans les toilesLa masse lintrieur continue augmenter avec la distance partir du

    centre alors quil ny a plus dtoiles

    Matire Noire DM >0.02

    19

    Bergstrom, Rept.Prog.Phys. 63 (2000) 793E. Corbelli & P. Salucci astro-ph/9909252

    Galaxies spiralesMeasurons les courbes de rotation

    Vitesse des objets-> force centrifugeDoit tre contre balanc par la gravitat=> Masse lintrieur de l orbite

    Vera Rubin Sandy Faber

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Peser les Amas de Galaxies

    20

    Amas de Coma

    Emission X

    Galaxies bougent beaucoup trop rapidement pour rester ensemble moins quil y ait une matire noire!

    1933

    Kent&Gunn 1982

    Fritz Zwicky

    Amas de Coma

    Matire Noire DM 0.25

    La masse des amas est si grande quils focalisent la lumire! On peut mesurer leur masse!

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    Quelque Chose manque!b+dm+?=0.04+.026+?1

    21

    Ide: mesurer lexpansion en function du temps Nous avans besoin dobjects extrmement brillant et de luminosit connueType 1A Supernovae

    Le convive non invit Les supernovae lointaines sont moins brillantes quattendu=> acclration de lexpansionUne substance bizarre: Lenergie noire Pression - densit

    RedshifttempsLum

    inos

    it ->

    faib

    le

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011 22

    Notre Manque de Comprhension Actuelle

    Quelle est la nature de ces deux composantes?La matire noire: des particles produits dans lunivers primitif?Lnergie noire: lenergie quantique du vide? mais pourquoi est elle si petite?

    Excellente description de la formation des structures grande chelle

    La matire noire est essentielle pour la formation des structuresLapparition rcente de lnergie noire importante pour larrter

    Elements lourds 0.03%

    Neutrinos 0.3%

    Etoiles 0.5%

    Hydrogne et Hlium libres 4%

    Matire noire 25%

    Energie noire 70%

    d u

    Une description coherente mais surprenante !

    0.0 0.5 1.00.0

    0.5

    1.0

    1.5

    FlatBAO

    CMB

    SNe

    Supernova Cosmology ProjectKowalski, et al., Ap.J. (2008)

    m

    Union 08SN Ia

    compilation

    O sommes nous?Les originesLe cot cach

  • B.SadouletBigBang Tahiti Septembre 2011

    ConclusionsDans notre dmarche scientifique, nous retrouvons

    bien des thmes des chants de la crationO sommes nous? Les cartes de lunivers, les distancesLorigine de luniversLa gomtrieLe contenu, lombre et la lumire

    Succs importants dans notre comprhension de lunive