L'Age Sombre de l'Univers

L'Age Sombre de l'Univers

SAlut a tous

il y a 14 Milliards d'années, le Big Bang remplit l'Univers naissant de particules telles que électrons, noyaux d'Hydrogène d'Hélium etc…
L'Univers se dilate et donc se refroidit; les électrons et les ions commencent à se combiner pour former des atomes et la première lumière correspondant au bruit de fond cosmologique vers les 300.000 ans. (période appelée improprement la recombinaison)
De cette lumière il reste le bruit de fond cosmologique ou CMB (Cosmic Microwave Background).

Mais ces atomes de plus en plus nombreux vont absorber cette lumière fossile comme un brouillard, aucune étoile n'illumine encore l'espace,(d'où l'adjectif sombre) et l'Univers va entrer dans une période que l'on appelle les ages sombres (dark ages); cette période va durer plusieurs centaines de millions d'années, jusqu'à ce que les premières étoiles et galaxies produisent d'intenses rayonnements UV.

Ces premières étoiles et leurs radiations commencent à percer le brouillard, mais les UV ont la propriété d'ioniser les atomes (les séparer en charges + et -) c'est la raison pour laquelle cette phase est appelée ré-ionisation car la première ionisation était primordiale au moment du BB.

En vérité, ces atomes (pas vraiment de plus en plus nombreux) n’absorbent pas la lumière fossile, mais la laissent passer, sans aucune interaction. Cependant, dans cette soupe neutre, aucun événement énergétique n’a lieu : il n’y a pas encore de sources lumineuses.
C’est pour cela que cette période s’appelle Ages Sombres.

C'est de cette période, située entre le CMB (approx 300.000 ans) et la ré-ionisation (approx de 500.000 ans) Notez que l’on ne sait pas encore quant la ré ionisation commence ! On sait qu’elle s’est terminée aux alentours de z=6.5, soit approx 857 millions d’années,



Illustration de cette chronologie de l'évolution de l'Univers par NASA/WMAP.

La période des ages sombres est située après le CMB (afterglow light) et avant les premières étoiles.


En cliquant sur l'image vous l'aurez en Haute Résolution.



Avec un peu plus de détails des différentes époques.

Les points bleus du CMB sont des zones froides, les rouges des zones chaudes.

Les zones chaudes sont des zones de surdensité, elles seront les graines des futures galaxies.

Les relevés de WMAP après trois années d'opérations, conduisent à la détermination des différents paramètres cosmologiques.

Densité de matière totale (par rapport à la densité critique) : 0,3 (oméga m)
Densité mat. visible (baryonique) : 0,04 (oméga b)
Constante cosmologique : 0,7 (oméga lambda)

On peut aussi consulter ce graphe de l'ESO contraignant ces trois paramètres. La zone jaune correspondant à un Univers plat euclidien, ce qui semble être notre cas actuellement.

La matière (visible et noire) forme des halos; celle ci interagit par gravité, les surdensités les plus fortes s'effondrant plus rapidement que les autres.



Il y a formation hiérarchiques de structures comme pour un arbre, l'épaisseur de la branche étant proportionnelle à sa masse (cela s'appelle d'ailleurs "merger tree" en anglais), les plus petites structures rencontrent des plus grandes .

Les petits d'abord!

Le temps se déroule du haut vers le bas, to est le temps présent.

(dessin tiré de Lacey & Cole 1993)

Ces formations ont été testées avec des simulations dans des calculateurs puissants comme ceux de Kravtsov et Klypin que l'on peut trouver sur Internet à l'Université de Chicago.



Les filaments de matière se créent, à l'intersection de ces filaments, naissent les premiers amas de galaxies.

On peut voir une vidéo en streaming (on ne peut donc pas la mémoriser) sur le site du magazine Allemand Der Spiegel.

À l'époque du début de l'Univers, on peut décrire commodément ce milieu par la mécanique des fluides, comme indiqué sur la diapo :



Et notamment le film de 10MB en format mpeg qui va de z=28 à z=0.



K est les nombre d'onde (inverse de la longueur d'onde) et c la vitesse du son dans le milieu, a le facteur d'échelle lié au temps.
On aboutit à l'équation ci dessus.
C'est en fait une compétition entre l'effet thermique de la pression (le premier terme de la parenthèse) et l'effet gravitationnel (le deuxième terme).

Il y a donc une limite qui sépare ces deux régimes, caractérisée par la longueur d'onde de Jeans lJ :

Si la longueur d'onde est > lJ la gravité fait effondre l'ensemble, nous sommes à grande échelle;
Si la longueur d'onde est < lJ la pression provoque un régime d'oscillations.




À cette longueur de Jeans correspond une masse de Jeans, qui est la masse d'une sphère de diamètre lJ :

Cette masse de Jeans est proportionnelle à T 3/2 x r-1/2 donc en fonction de l'expansion on a des structures différentes.


Ce qui nous amène au graphe suivant.

Ce graphique représente en ordonnée l'évolution de la masse de Jeans en fonction en abscisse du temps.



La courbe verticale pointillée bleue correspond à la période où il y a eu égalité entre matière et rayonnement (au début).

La courbe horizontale pointillée rouge représente la masse d'une galaxie typique (1012 masses solaires).

On remarque que la densité d'énergie du rayonnement diminue plus vite que ne diminue la température, et qu'à un moment se produit la recombinaison (courbe pointillée jaune) qui sépare la courbe d'évolution de la masse de Jeans en deux, à gauche oscillation, à droite effondrement gravitationnel.

La courbe rouge correspond aux petites structures à l'amortissement de Silk (Silk damping en anglais).

L’enveloppe de la partie jaune délimite donc les structures suffisamment massives pour s’effondrer (« Instabilité ») de celles qui en sont empêchées par la pression de radiation (« Oscillations »).
Dès que le rayonnement est découplé de la matière (i.e. à la recombinaison, pour simplifier), la pression du fluide baryonique seul n’est plus suffisante, les fluctuations de petites masses aussi peuvent s’effondrer (du moins, celles qui n’ont pas été entièrement lavées par l’amortissement de Silk).

source;

http://www.planetastronomy.com/special/ ... re-saf.htm

amicalement

Bonjour,

je voulais rectifier une coquille dans l'extrait ci-dessus.

Dans l'état actuel des connaissances, la ré-ionisation ne serait pas arrivée quand l'univers avait un âge de 500 000 ans, mais plutôt quand il était âgé entre 200 et 500 millions d'années, suivant les sources.
Je sais que l'erreur s'est glissée dans le site que tu cites (je viens de signaler l'erreur à l'administrateur du site concerné). On peut d'ailleurs bien voir que cet âge (500 000 ans) est erronné en regardant certaines images sur le site proposé ou dans les liens fournis en fin d'article.

Une petite remarque au passage : je ne vois pas trop l'intêret de recopier mot pour mot l'article du site cité dans ton message. Il aurait mieux valu en faire un résumé et une synthèse (au passage, ça habitue à exposer - et donc à mieux comprendre- des notions avec ses propres mots); le lien ne servant que pour approfondir ton résumé.


Cordialement.

Salut juste une question tu tiens ca d'ou ca serait bien de savoir car rien ne me certifie que tu a raison

Bonjour,

Tout à fait, mais un examen plus détaillé, comme je l'avais suggéré, de l'article dont tu t'inspires t'aurait permis de confirmer ce que j'avance. Il y a des figures très parlantes, que l'on retrouve d'ailleurs un peu partout dans la littérature scientifique. De plus, une simple recherche sur Google t'aurait rapidement permis de confirmer par toi-même ce que j'avançais.

Comme je l'avais dit dans mon post précédent, j'ai signalé la coquille à l'auteur de l'article que tu cites. Lequel a reconnu immédiatement l'erreur, car il a les connaissances requises, et l'a corrigée. Cet article était un compte-rendu d'une conférence dont j'ai retrouvé [url+http://www-cosmosaf.iap.fr/Fin_des_Ages_Sombres.pdf]la présentation du conférencier[/url]
même où l'on peut regarder p.26 et 39 les illustrations qui mettent le début de la ré-ionisation à environ 200 à 500 millions d'années.

D'autres sources vont dans le même sens, comme par exemple, un cours de Françoise Combe (astrophysicienne, membre de l'académie des sciences) à l'X et Normale Sup (voir p. 14) ou sur le site du CNRS et dont Futura Sciences donne une définition des Ages Sombres qui terminent avec le début de la re-ionisation.

Bien entendu, la marge d'erreur est encore assez grande, puisque le début de la ré-ionisation se situe entre 200 et 500 millions d'années, mais en aucun cas, c'est 500 000 ans qui est finalement très peu après le CMB (recombinaison). Peut-être que les futures sondes (Planck et le James Webb Space Telescope) pourront nous en dire plus sur cette période.

J'espère que, maintenant, tu es plus convaincu !

Cordialement.