Cosmologie 2 : forme et destin de l’Univers

11 mai 2015

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Après une petite interruption, je continue ma série de billets consacrés aux bases théoriques de la cosmologie.

Résumé de l’épisode précédent : Si vous avez lu mon premier billet sur le Big-Bang, vous savez déjà que l’équation d’Einstein appliquée au cas d’un Univers isotrope et homogène se réduit à une équation différentielle assez simple, l’équation de Friedmann.

\left(\frac{da}{dt}\right)^2=\frac{8\pi G\rho_0}{3}\frac{1}{a(t)}

Cette équation permet en particulier de décrire le fait que l’Univers est en expansion, ce que l’on constate en observant les galaxies s’éloigner de nous. Grâce aux mesures expérimentales de son taux d’expansion actuel, il est possible de rembobiner l’équation de Friedman pour reconstituer la jeunesse de l’Univers. Et c’est ainsi qu’on en arrive à l’idée du Big Bang, cette période dense et chaude où l’Univers était extraordinairement courbé.

Aujourd’hui nous allons nous intéresser non pas au passé mais à l’avenir de notre Univers, et voir en quoi son destin est irrémédiablement lié à sa forme. Et pour ça, il faut d’abord vous avouer que je vous ai menti sur l’équation de Friedmann. La version que je vous ai donnée est en réalité incomplète, et voici pourquoi. Lire la suite »


Cosmologie 1 : le Big-Bang

13 avril 2015

Cela fait maintenant quelques semaines que mon temps et mon énergie vont plutôt dans la réalisation de vidéos que dans l’écriture de billets de blog. Pour ceux qui préfèrent la forme écrite à Youtube, j’ai décidé de me rattraper en vous proposant en alternance avec les vidéos une petite série de 3 billets consacrés aux éléments de base de la cosmologie théorique, une discipline pas si imbitable qu’on le croit ! Comme d’habitude, l’idée est que ces billets soient lisibles avec des connaissances de lycée.

Le billet de cette semaine commence avec le Big-Bang, et les deux suivants seront consacrés respectivement au destin de l’Univers, et au mystère de l’énergie noire.

L’équation d’Einstein

Toute la cosmologie moderne est fondée sur la théorie de la relativité générale d’Einstein. J’ai déjà eu l’occasion de l’écrire de nombreuses fois ici, la grande idée d’Einstein a été d’expliquer l’attraction gravitationnelle non pas par une « force » comme le faisait Newton, mais en disant que si les objets massifs s’attirent, c’est parce qu’ils courbent l’espace-temps autour d’eux.

courbure

Pour pouvoir concrétiser cette idée, Einstein avait besoin d’une équation qui permette de quantifier ce lien, c’est-à-dire qui relie la courbure de l’espace-temps à la masse. Cette équation, il la trouva en 1915 après de nombreuses tentatives infructueuses. Là voici, et on l’appelle tout simplement l’équation d’Einstein

R_{\mu\nu} - \frac{1}{2}Rg_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu} Lire la suite »


Stephen Hawking et la Théorie du Tout [Vidéo]

26 janvier 2015

Une nouvelle vidéo à l’occasion de la sortie du film consacré à la vie de Stephen Hawking…


Ondes gravitationnelles ? Inflation ? Ou les deux ?

24 mars 2014

BICEP2_300La découverte a été annoncée, la nouvelle a fait le tour du monde et les gros titres des journaux. Tout le monde en a déjà parlé, et les blogs scientifiques bien évidemment ne sont pas en reste (voir à ce sujet les billets de mes collègues cafetiers des sciences Ca se passe là-haut et Dr Goulu)

Mais qu’est-ce que je vais bien pouvoir raconter qui n’a pas déjà été dit ?

Eh bien je vais tenter de vous expliquer dans le détail ce que toute cette agitation signifie !

Quand je dis « dans le détail », je veux aller jusqu’à vous montrer les figures qui ont été publiées par les auteurs, et que vous compreniez vraiment ce qu’elles signifient. Et aussi vous faire sentir pourquoi il est légitime de s’enthousiasmer, mais aussi pourquoi il est légitime d’être prudent.

Les concepts que l’on va croiser (inflation cosmique, ondes gravitationnelles, fluctuations de la polarisation…) peuvent paraître franchement intimidants, mais je vais prendre le temps d’expliquer tout ça tranquillement. Alors je vous promets que le voyage ne sera pas si compliqué, par contre il sera un peu plus long que d’habitude ! C’est l’avantage de raconter les choses dans un blog, on dispose de toute la place qu’on veut. Lire la suite »


Le rayonnement fossile, et ce que Planck nous en révèle

25 mars 2013

planck-carte-CMBSi vous suivez l’actualité, l’image ci-contre doit vous être familière. Il s’agit de la carte du rayonnement fossile de l’Univers, publiée cette semaine en grande pompe par l’Agence Spatiale Européenne, et qui a été établie grâce aux données collectées depuis 4 ans par le satellite Planck.

Après la découverte du boson de Higgs par le CERN en juillet dernier, c’est donc la deuxième fois en moins d’un an qu’une avancée scientifique fait la une des journaux. Mais tout comme le boson de Higgs, pas forcément facile de comprendre vraiment de quoi il s’agit et pourquoi c’est important.

Je vais donc essayer de faire la lumière sur le rayonnement fossile ! Lire la suite »


L’équation de Drake

22 octobre 2012

Sommes-nous seuls dans l’Univers ? C’est pour répondre à cette obsédante question que de nombreux scientifiques ont participé depuis les années 60 au programme SETI : Search for ExtraTerrestrial Intelligence.

Une des principales méthodes d’observation du programme SETI consiste à utiliser un radio-téléscope. Ces télescopes géants (comme celui d’Arecibo en photo ci-dessous) permettent de capter des ondes, mais pas dans le domaine de la lumière visible. Au contraire d’une bonne vieille lunette astronomique, ces télescopes détectent les ondes radios.

La première observation en radio-astronomie du programme SETI fut réalisée en 1960 par l’américain Francis Drake, alors jeune astronome à l’observatoire de Green Bank en Virginie. Pour justifier sa tentative et estimer ses chances de pouvoir détecter une civilisation extra-terrestre, il a proposé un calcul approché, connu maintenant sous le nom d’équation de Drake. Voyons un peu le raisonnement derrière cette équation. Lire la suite »


Y-a-t-il autant d’étoiles dans l’Univers que de grains de sable sur Terre ?

23 juillet 2012

L’été est une bonne saison pour aller à la plage. Aussi pour s’adonner à l’astronomie. Voire les deux !

Tout ça me rappelle une phrase que m’avait dite mon père au cours de vacances estivales, alors que je devais avoir dans les 6 ans : « Il y a autant d’étoiles dans l’Univers que de grains de sable sur Terre ! »

J’imagine qu’à l’époque je n’avais pas dû trop le croire. J’étais déjà perplexe devant l’immensité du nombre des grains de sable de la plage du Grau-Du-Roi, alors sur toute la Terre, pensez-donc !

Aujourd’hui, j’ai décidé de voir si mon père avait raison. Lire la suite »


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