Satellite COBE et théorie Big Bang
1993/09/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria
Données satellite COBE
Pour clarifier l'évolution de l'univers depuis sa création, pour la plupart des astronomes, il n'y a qu'une théorie Big Bang. Selon cette théorie, de presque tout le siècle, l'univers est né il y a quinze milliards d'années avec une grande explosion. Comme des preuves théoriques sont apparues, il a pris de la force, mais il ya aussi eu des incidents et des ennemis.
En 1989, le 18 novembre, l'ADN a mis en orbite le satellite COBE («Cosmic Background Explorer» ou «Explorateur du Fonds Cosmo») pour enquêter sur le ciel. Pendant une période de temps, il a envoyé des données douteuses, mais l'année dernière, après avoir recueilli plus de 300 millions d'observations, il a publié des résultats pour renforcer l'hypothèse du Big Bang.
Le 23 avril dernier, les résultats de la COBE ont été présentés à l'Association américaine des physiciens de Washington. Ce satellite plein de capteurs mesure les radiations du fond céleste, c'est-à-dire le rayonnement cosmologique. C’est le “bruit de fond” des radiations par micro-ondes et, d’une certaine façon, l’empreinte de l’explosion initiale.
Bruit de fond par micro-ondes
En enregistrant le rayonnement initial de l'univers, le satellite COBE a laissé les astrophysiques préoccupés jusqu'à l'année dernière. Les calculs effectués à une température de rayonnement équivalente (température nécessaire pour que le rayonnement du corps noir ait la même intensité) ont été vérifiés. La température de rayonnement équivalente est de 2,735 Kelvin, ce qui semble renforcer la théorie du Big Bang. Cependant, cette température était très uniforme dans tout l'univers (il n'y avait que des différences d'une centaine de degrés) et cette uniformité ne bénéficiait pas à la théorie. Pour créer des galaxies, il fallait des changements de densité pour que la matière soit recueillie par son poids.
Le bruit de fond par micro-ondes dans l'Univers est une empreinte de la boule de feu de fondation et on peut dire qu'il correspond à une époque 300.000 ans après le moment zéro. À cette époque, cependant, le rayonnement ne devait pas être totalement uniforme. Il y avait des «flocons» de matière qui sont ensuite devenus des galaxies.
Le satellite COBE, donc, à la suite des perturbations dans la formation de l'univers, devait détecter des hétérogénéités dans ce rayonnement micro-ondes, mais ne le recueillait pas.
L'univers original et actuel
(Note: Pour bien voir la photo aller au pdf).
L'univers initial, contrairement à l'univers actuel, était totalement uniforme. Avec les yeux ou les télescopes regardant vers le ciel est suffisant pour réaliser qu'il ya maintenant de grandes structures de type galaxie. Dans tout l'univers, il y a une série de galaxies avec d'énormes lacunes. Nous ne savons pas très bien comment l'univers s'est passé d'une situation à l'autre, car à l'époque détectée par le satellite, à l'époque des galaxies ou des quasars, la gravitation n'a pas eu assez de temps pour créer les groupes de meurtriers que l'on voit aujourd'hui. La gravitation peut former une galaxie assez rapide, mais elle a besoin d'un point de départ. Le point de départ peut être un flocon de materi plus dense ou une irrégularité exploitée.
Enfin, les irrégularités ont pu être détectées. En augmentant 10.000 fois les mesures accumulées par le satellite COBE, on a obtenu de petites irrégularités à la température de rayonnement, de 30 millions de degrés. Selon les chercheurs, ces petites irrégularités sont dues aux petites différences de densité que présente la matière limite du cosmos. Cette matière serait composée d'un énorme nuage salive et d'un gaz plus léger de la zone. Les moindres rides cosmiques seraient de 500 millions d'années lumière.
Le responsable de l'équipe satellite COBE, George Smoot, considère que ces petites irrégularités ou ondes détectées à la limite de l'univers sont de petits fragments de matrices qui nous montrent les structures les plus anciennes qui sont en quelque sorte connues. Après l'explosion initiale ont été formés immédiatement et la densité de l'univers n'a pas été uniforme. La gravitation a travaillé depuis en concentrant la matière et en créant des étoiles, des galaxies et des ensembles de galaxies. Ces nuages frontaliers offriront donc des lumières sur le système de formation des galaxies.
Théorie du Big Bang
La théorie de Big Bang, qui dit que l'univers a subi une grande explosion au début, dérive d'une équation de la théorie générale de la relativité créée par Einstein, bien que Einstein lui-même croit dans l'univers stationnaire. Georges Lemaitre de l’université de Louvain fut celui qui, en 1927, publia pour la première fois la théorie de «l’œuf cosmique» et de «l’atome initial», qui serait alors la théorie du Big Bang. À cette époque, l'astronome américain Slipher découvrit que les lignes étaient déplacées vers le rouge dans les spectres à la lumière des galaxies et on pensait qu'elles pouvaient être dues à l'effet Doppler, c'est-à-dire qu'à l'éloignement des galaxies la longueur d'onde leur était augmentée. Puis l'astronome Hubble a tiré une constante de proportionnalité entre la vitesse d'éloignement et la distance entre les galaxies.
Le fait que les galaxies s'éloignent aujourd'hui, signifie que dans un temps elles étaient plus proches et que toute la matière de l'univers était concentrée sur un point. Compte tenu de la vitesse d'éloignement de la galaxie, nous pouvons calculer combien de temps cela prendrait pour reculer jusqu'à ce que toute la matière soit jointe à cette vitesse. L'âge de l'univers est d'environ quinze milliards d'années.
L'univers est donc issu d'une explosion majeure, selon la théorie du Big Bang. George Gamow, physicien soviétique établi en Amérique du Nord, a étendu en 1948 l'idée de l'explosion initiale. Il disait que l'univers était comme un ballon avec des confetteries en surface. Plus le ballon gonflait, plus les confetteries s'éloignaient.
Bruit de fond et éléments légers
Sachant que les galaxies s'éloignaient les unes des autres, en 1964, Messieurs. Penzias et Wilson ont trouvé une autre preuve en faveur de la théorie du Big Bang dans les laboratoires de Bell Phone dans le New Jersey. Le physicien Robert Dicke a détecté le fond de rayonnement du ciel annoncé. Dick soulignait que l'empreinte de l'époque où l'univers était plein de lumière devait rester aujourd'hui comme un rayonnement micro-ondes (bien que la température de rayonnement équivalente ait chuté jusqu'à 3K), occupant tout l'univers. Comme tout système physique, à mesure que l'univers s'étend, il a refroidi. En conséquence, le rayonnement était plus chaud à une époque. Il y a un million d'années la température de rayonnement était d'environ 4000 K et nous ne pouvons pas détecter les radiations précédentes parce que le gaz ionisé qui occupait l'espace était opaque.
Une autre preuve en faveur de la théorie du Big Bang est l'abondance des éléments légers dans l'univers. Vous pouvez savoir quels étaient les éléments qui existaient au début de l'univers en analysant les plus anciennes étoiles aujourd'hui. La relation entre l'hélium et l'hydrogène par spectroscopie de ces étoiles coïncide avec celle annoncée par la théorie du Big Bang pour les réactions thermonucléaires immédiatement après l'explosion. En fait, la température des premières minutes était si élevée que de l'hydrogène qui existait à l'origine ont émergé d'autres éléments, principalement l'hélium.
Cependant, la théorie du Big Bang est une théorie qui révèle les premiers moments de l'univers, mais n'explique pas comment des galaxies et des étoiles ont été formées dans les premiers milliards d'années. Les astronomes croient qu'ils savent comment l'univers est né, mais ils ignorent les transformations qui ont eu lieu pour arriver à la situation actuelle. Il ya un écart non résolu de sorte que les données envoyées par le satellite COBE sont si intéressants.
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