Température de l'Univers primitif

[cosmos]

Bonsoir,

Je me suis amusé à faire un calcul. Dans ce calcul je suppose que l'univers est statique, et que les galaxies se sont formée par accrétion d'un gaz d'hydrogène. Connaissant la masse moyenne des galaxies et la densité galactique, je peux estimer la temperature d'un gaz d'hydrogène qui remplirait l'Univers primitif. Pour ce calcul j'ai utilisé un modèle thermodynamique avec la Jeans mass (http://burro.cwru.edu/Academics/Astr221 ... jeans.html) en disant que la jeans mass doit être à peu près égale à la masse moyenne des galaxies.

Ce calcul donne une température de l'Univers primitif de 30 million de Kelvin (en incluant la matière noire), et 18 millions de Kelvin (en prenant que la matière ordinaire)!

La température au coeur du soleil est estimée à 15 millions de Kelvin. Je ne sais pas si les molécules d'hydrogène fusionnent à cette température, mais la pression n'est pas la même qu'au coeur du soleil..

Vos impréssions et commentaires sont les bienvenus.

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Ce calcul donne une température de l'Univers primitif de 30 million de Kelvin (en incluant la matière noire), et 18 millions de Kelvin (en prenant que la masse visible)!

L'Univers primitif ça veut dire avant l'expansion?

[cosmos]

J'ai considéré un univers sans expansion entre le moment ou les galaxies se forment et aujourdhui avec un scenario big bang pour la formation des galaxies. L'univers primitif c'est un Univers formé de gaz d'hydrogène qui précède la formation des structures (en termes plus précis c est l'Univers primordial). D'après moi il ne faudrait pas que cet univers primitif soit trop chaud, sinon tout le gaz d'hydrogène fusionnerait en éléments plus lourds... On peut relier cette température de l'univers primordial avec le fond diffus cosmologique en se basant sur la loi de radiation des corps noirs pour un gaz. Vu la température les atomes doivent être ionisées.

Par contre je ne sais pas si le gaz d'hydrogène se trouve sous forme H2 ou H à ces températures. Si il est sous forme d'hydrogène libre H, la température de l'Univers primordial serait de 9 millions de Kelvin en considérant que la matière ordinaire. D'après ce lien: http://www.wag.caltech.edu/home/jsu/Thesis/node31.html à haute température les liens entre H2 de l'hydrogène se brisent pour former de l'hydrogène libre H puis se ionise (on a donc un plasma d'hydrogène).

L'hypothèse que les grande structures se sont formées à partir de plasma pourrait expliquer la structure filamentaire des amas de galaxies (du aux charges electriques dans le plasma).

Après pour la nuclésynthèse primordiale, je suppose que les conditions de fusion sont réunies lors de l'accrétion du disque qui forme une galaxie.

[bongo]

La température est bien trop élevée, largement suffisante pour allumer les réactions thermonucléaires. De plus sans expansion, l’univers ne peut pas se refroidir, donc il doit être possible de calculer avec un modèle de physique nucléaire le taux des éléments.
Ensuite, s'il n'y a pas expansion, tu dois être capable d'expliquer pourquoi l'univers s'est refroidi, sans l'expansion, bon courage. En plus rien n'arrête la fusion, puisque c'est exothermique. Finalement tu arrives au fer, et c'est ça qui fait refroidir ton modèle. Donc le monde est fait entièrement de fer.

L'hydrogène n’est ni sous forme atomique ni moléculaire. Il est plutôt sous forme de plasma... je te rappelle juste que l'énergie d'ionisation de l'hydrogène est 13.6 eV, ce qui correspond à 200 000 K...

[cosmos]

Ensuite, s'il n'y a pas expansion, tu dois être capable d'expliquer pourquoi l'univers s'est refroidi, sans l'expansion, bon courage.

Oui dans mon modèle les atomes d'hydrogène implosent en formant un trous noir ce qui est endothermique. Une explosion qui est l'opposé est exothermique. C'est pour ca qu'il y a une énergie collosale dans un trous noir. Il suffit de prendre le cas d'étoile en fin de vie qui finissent en trous noir en absorbant toute la chaleur (je ne sais plus quel type d'étoiles finit comme ca). Est ce que E=mc^2 est toujours valable dans un trous noir?

Dans la cosmologie en expansion il me semble qu'il faudrait un taux d'expansion de l'Univers collosal pour refroidire l'Univers primitf.

En plus rien n'arrête la fusion, puisque c'est exothermique. Finalement tu arrives au fer, et c'est ça qui fait refroidir ton modèle. Donc le monde est fait entièrement de fer.

Très bon point, j'ai aussi pensé à ce problème dans la cosmologie classque du big bang en aurait aussi un monde de fer. Par contre mon scenario a un petit avantage. D'après les expérience sur terre dans les Tokamaks, les conditions ne sont pas réunies pour enclencher la fusion de l'hydrogène à 9 million de Kelvin (température que je calcule en ne prenant que la matière ordinaire avec des atome H libres).

Autre point, la Jean's mass est calculée à partir du théorème de virial et l'énergie cinétique du gaz. Est ce que le théorème de virial est valable dans un mileu isotrope et infini comme l'Univers primordial? D'après ce que j'ai lu il faudrait des perturbations de tailles dépassant la longueur de Jeans pour enclencher un collapse du gaz (différences de chaleur et densités locales).

[bongo]

Ensuite, s'il n'y a pas expansion, tu dois être capable d'expliquer pourquoi l'univers s'est refroidi, sans l'expansion, bon courage.

Oui dans mon modèle les atomes d'hydrogène implosent en formant un trous noir ce qui est endothermique. Une explosion qui est l'opposé est exothermique. C'est pour ca qu'il y a une énergie collosale dans un trous noir. Il suffit de prendre le cas d'étoile en fin de vie qui finissent en trous noir en absorbant toute la chaleur (je ne sais plus quel type d'étoiles finit comme ca). Est ce que E=mc^2 est toujours valable dans un trous noir?

Comment l'hydrogène peut s'effondrer pour former un trou noir ? Sachant que même dans un nuage de gaz froid l'hydrogène ne peut pas se condenser comme ça, l'hydrogène doit se refroidir pour dissiper son énergie potentielle pour pouvoir s'effondrer... donc déjà ton modèle ne peut pas s'effondrer.
Ensuite l'effondrement d'un trou noir est forcément exothermique, pourquoi ça serait endothermique ??
Tu vois bien que la matière qui se fait absorber par un trou noir forme un disque d'accrétion qui émet du rayonnement sous forme X, d'ailleurs les trous noirs sont les sources les plus importantes d'énergie...

Les étoiles qui finissent en trou noir finissent en supernovae de type II en général... tu es sûr de tout ce que tu racontes ??

Je suis peut-être allé un peu loin en parlant du fer, pour synthétiser le carbone il faut une réaction particulière dont les conditions ne sont réunies que dans les étoiles. Ca dépend de la densité et de la température. Dans ce cas, aucune raison pour que le monde ne soit pas remplie d'hélium (au lieu du fer).

Dans la cosmologie en expansion il me semble qu'il faudrait un taux d'expansion de l'Univers collosal pour refroidire l'Univers primitf.

Absolument pas. Tu peux considérer l'univers comme un gaz parfait :
PV = nRT
Si le volume est multiplié par 8, la température est divisée par 8. Cela n'a pas de rapport avec un taux d'expansion. Pour un univers infini, il n'y a pas de problème, il suffit de considérer le facteur d'échelle a.
Si pour a(t2) = 2*a(t1)
Dans ce cas entre t1 et t2 la température est divisée par 8. Je n'ai rien dit sur da/dt.

En plus rien n'arrête la fusion, puisque c'est exothermique. Finalement tu arrives au fer, et c'est ça qui fait refroidir ton modèle. Donc le monde est fait entièrement de fer.

Très bon point, j'ai aussi pensé à ce problème dans la cosmologie classque du big bang en aurait aussi un monde de fer. Par contre mon scenario a un petit avantage. D'après les expérience sur terre dans les Tokamaks, les conditions ne sont pas réunies pour enclencher la fusion de l'hydrogène à 9 million de Kelvin (température que je calcule en ne prenant que la matière ordinaire avec des atome H libres).

Non pas du tout, puisque l'univers s'est refroidi assez vite pour que la fusion soit interrompue avant, à peine 25% de l'hydrogène a eu le temps de fusionner en hélium lithium, béryllium et bore.