1 / 86

Cosmologie relativiste

Modèles de Friedmann-Lemaître. Cosmologie relativiste. relativité générale principe cosmologique (homogénéité, isotropie) fluides parfaits. Représentation mathématique des univers de Friedmann-Lemaître. Les équations du champ • tenseur métrique g ab (a, b = 0, 1,2,3) --> symétrique

mahina
Download Presentation

Cosmologie relativiste

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Modèles de Friedmann-Lemaître Cosmologie relativiste relativité générale principe cosmologique (homogénéité, isotropie) fluides parfaits

  2. Représentation mathématique des univers de Friedmann-Lemaître Les équations du champ • tenseur métrique gab(a, b = 0, 1,2,3) --> symétrique • intervalle ds : • équations du champ d’Einstein

  3. observations Les simplifications cosmologiques A - Homogénéité et isotropie • homogénéité • isotropie

  4. galaxies (Las Campanas survey) quasars Homogénéité : répartition uniforme

  5. Isotropie : comptage des radiosources

  6. Isotropie Fond micro-ondes à 2.728 K

  7. Autre forme : Les simplifications cosmologiques A - Homogénéité et isotropie • homogénéité • isotropie ==> espace à courbure constante Métrique FLRW :

  8. B - Contenu matériel • fluide parfait Tenseur impulsion-énergie : Coordonnées comobiles :

  9. Les équations de Friedmann-Lemaître • 3 fonctions inconnues ==> trois relations indépendantes (1) (2) (3) Équation d’état du fluide : • matière non relativiste (« poussière ») • matière relativiste (« rayonnement ») • constante cosmologique (« énergie noire »)

  10. Lemaître (1927) k=+1

  11. Solutions de Friedmann-Lemaître (1922-1931)

  12. Solutions particulières

  13. Univers sphérique de Lemaître-Eddington (1927) courbure: +1 Matière : variables Constante cosmologique : Dynamique : expansion perpétuelle accélérée (pas de big bang) Univers hésitant de Lemaître (1931) courbure: +1 Matière : variables Constante cosmologique : Dynamique : expansion perpétuelle décélérée puis accélérée

  14. Variantes exotiques

  15. Paramètre de Hubble-Lemaître Paramètre de densité de matière Paramètre de densité d’énergie noire Paramètre de densité Valeurs d’aujourd’hui : Paramètres cosmologiques

  16. Modèles de big bang ouvert fermé

  17. Décalage vers le rouge !

  18. Exemples : • z varie de 0 à ~ 6 pour les galaxies • z ~ 1100 pour le rayonnement de fond

  19. 1929

  20. 1995

  21. 2004

  22. Pour résumer… •Effet Doppler: conduit à des paradoxes • Lumière "fatiguée » : conduit à des paradoxes • Expansion de l'univers : explication retenue N.B. Des mouvements "particuliers" de quelques centaines de km/s s'y superposent, dûs aux différences locales de densité.

  23. Exemple : les amas de galaxies restent liés

  24. • âge théorique : dépend de H0, k, W0, L Age de l’univers • âge des étoiles / éléments (radiochimie, âge des amas globulaires, refroidissement des naines blanches…) ==> t* ~ 14 - 16 109 ans

  25. temps de regard en arrière Facteur d’échelle Âge de l’univers Age et décalage vers le rouge 0 = temps présent

  26. • L’essentiel de l’entropie de l’univers se trouve dans le rayonnement Injectons dans (2): L’expansion de l’univers est adiabatique Thermodynamique cosmique Dérivons (1) par rapport au temps

  27. Aujourd’hui T ~ 3 K à t = 1 seconde T = 1 MeV Les éléments légers (D,He, Li) formés dans les 3 premières minutes ! Le big bang est chaud Fusions nucléaires possibles Donc l’univers se refroidit: comme

  28. Abondance des éléments dans l’univers • Composition quasi-identique dans toutes les directions • Domination extrême de l'hydrogène (90% des noyaux) et de l'hélium (10%), les autres éléments ne sont présents qu'à l'état de traces Gamow : Tous les éléments sont synthétisés lors du big bang. Hoyle : Tous les éléments sont synthétisés dans les étoiles.

  29. Nucléosynthèse primordiale & neutrinos

  30. Rayonnement de fond

  31. z = 1100 z = 0

  32. Corps noir cosmologique Arno Penzias & Robert Wilson (1965)

  33. Projection de Mollweide

  34. T = 2.728 K

  35. Direction du mouvement : plus chaud Plan galactique Dipôle : DT +/- 3.353 mK

  36. Plan galactique Dipôle soustrait

  37. Fluctuations : 10-5 K

  38. Anisotropies de Température • COBE/DMR (1992) • WMAP (2003) Resolution 10’ T = 2.728 K, fluctuations 10 mK Resolution 7°

  39. WMAP (2003)

  40. Accélération de l’expansion (1998)

  41. Amas de galaxies, lentilles gravitationnelles Le contenu en matière/énergie de l’univers • Supernovae • Anisotropies du fond diffus

More Related