« Cosmologie/Preuves de la théorie du big-bang » : différence entre les versions
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[[File:WMAP 2008.png|centre|thumb|600px|Carte du fond diffus cosmologique, qui illustre les anisotropies.]]
===Anisotropies du fond diffus===
Ces variations ont divers origines. Les scientifiques font ainsi la différence entre anisotropies primaires et secondaires. Les '''anisotropies primaires''' se sont formées lors du découplage, de petites variations de densités ayant laissé leur trace dans le fond diffus. Les '''anisotropies secondaires''' après le découplage, quand la matière des étoiles a interagi avec ce fond diffus (rappelez-vous que la matière est à l'état de plasma dans une étoile, plasma qui interagit fortement avec les photons).
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En postulant un univers sans courbure, et avec quelques hypothèses supplémentaires, on arrive à avoir un accord parfait avec les données observationnelles, comme le montre la courbe ci-dessous. La théorie arrive ainsi à déterminer la taille des zones de surdensité en fonction de certains paramètres comme l'âge de l'univers, le facteur de Hubble, etc. C'est la première réussite de la théorie du big-bang : réussir à prédire l'état du fond diffus cosmologique, seulement à partir des équations vues plus haut. Les campagnes d'observations du fond diffus se succèdent les unes aux autres, pour tenter d'invalider ou de valider divers modèles d’univers, ou théories spéculatives sur le big-bang et les mécanismes thermodynamiques en place avec la recombinaison.
===Spectre de puissance du fond diffus===
La taille des anisotropies a beaucoup de choses à nous dire concernant la courbure de l'univers, le rapport entre masse visible et énergie noire, et ainsi de suite. Pour comprendre pourquoi, il faut faire appel à ce que l'on appelle le '''spectre de puissance''' du fond diffus. Pour rappel, la surface de dernière diffusion est une sphère. La localisation d'un point sur cette sphère demande d'utiliser un système de cordonnée avec : un méridien et un équateur : on peut alors déterminer une latitude et un longitude pour chaque point, celles-ci permettant de localiser le point sur la surface de la sphère. Tout point du fond diffus est donc identifié par une longitude <math>\theta</math> et une latitude <math>\varphi</math>.
Le fond diffus est de la lumière, dont l'intensité varie selon la température de la zone d'émission. Les scientifiques cartographient le fond diffus en notant pour chaque point, la différence de température en pourcentage par rapport à la moyenne du fond diffus : <math>\Delta T \over T</math>. Ce faisant, ils obtiennent un champ qui varie selon la position sur le fond diffus, c'est à dire une "onde" de température causée par des variations de pression et de densité (formellement, ce sont des ondes acoustiques). Un théorème très utilisé en physique nous dit que toute onde peut être décomposée en ondes plus simples, de formes sinusoïdales. En additionnant un certain nombre (potentiellement infini) de ces ondes de base, on peut obtenir n'importe quelle onde résultante. Et ce théorème s'applique aussi au fond diffus, à un détail près : le fond diffus a été émis par la surface de dernière diffusion, qui est sphérique. Qu'à cela ne tienne, on peut décomposer l'onde du fond diffus, de forme sphérique en utilisant un équivalent sphérique des ondes simples sinusoïdales : les harmoniques sphériques.
<center><math>f(\theta, \varphi) = \sum_{l = 0}^{+\infty} \sum_{m = -l}^{+l} C_l^m \cdot Y_l^m (\theta , \varphi)</math></center>
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