LA SÉRIE DES QUES ACO ? (3)

LES OSCILLATIONS ACOUSTIQUES BARYONIQUES

Chers poissons rouges, avant toute chose je souhaite vous rassurer ;

Non, nos descendants qui voyageront dans l’espace intergalactiques n’auront pas besoin de mettre des boules QUIES ou autres bouchons d’oreilles pour se protéger des agressions sonores provenant de cataclysmes cosmiques rencontrés lors de leur voyage …sauf peut-être pour se prémunir des ronflements de certains membres de leur équipage, mais là c’est une autre histoire !

Vous savez surement que dans l’espace il règne un silence absolu pour la simple raison qu’il n’existe pas de molécules pour porter ou transporter les ondes sonores ! et donc si vous souhaitez un moment de calme, allez dans l’espace c’est SILENCE ABSOLU …

Plus sérieusement, on sait que dans le vide le son ne peut pas se propager car le son est constitué de vibrations qui se diffusent comme des vagues ou comme des ronds dans l’eau. Les seuls endroits dans l’espace où l’on peut entendre des sons seraient se trouvent à la surface des exoplanètes si, et seulement si, elles possèdent une atmosphère ? mais pas que, encore faut-il tenir compte de la pression et de l’importance de la composition de l’atmosphère.

A Titre d’exemple, nous savons d’ores et déjà que la planète MARS est très silencieuse et les sons ne voyagent pas à la même vitesse dans l’atmosphère martienne. Un micro ayant été installé sur le rover PERSEVERANCE a permis d’enregistrer le bruit du vent, les bruits du rover ou du drone hélicoptère lorsqu’ils se déplacent, mais aussi le crépitement ou claquements du laser sur la roche, utilisé pour analyser la composition de celle-ci.

Mais alors ? QUES ACO ces « ondes acoustiques » ?

L’Univers jusqu’à 380 000 ans après le big bang, c’est-à-dire lorsqu’il est devenu transparent, était un chaudron dans lequel deux forces s’affrontaient : LA GRAVITATION et LA PRESSION du plasma primordial, quand les électrons étaient dissociés des noyaux. C’est donc à l’intérieur de ce plasma* qui se décrit comme un mélange opaque de baryons, d’électrons et de photons que l’affrontement précité produisit des ondes acoustiques qui se propagèrent dans tous le cosmos et favorisèrent la formation des galaxies.

Lors de la phase initiale de l’inflation qui, pour rappel, est une phase d’expansion très rapide de l’univers, des fluctuations quantiques donnèrent lieu à des variations aléatoires de densité. Certaines régions devinrent plus denses que la moyenne, tandis que d’autres au contraire devinrent moins denses.

La gravitation fait son œuvre et la matière s’écoula des régions moins denses vers celles les plus denses, sous la forme de courants cosmiques dont on peut observer les traces aujourd’hui dans la vitesse des galaxies. Et c’est ainsi qu’est née la TOILE COSMIQUE constituée de filaments séparent le vide (presque vide) des lieux de haute densité. L’abondance de la matière va donc favoriser la formation des galaxies, matière constituée de la fameuse MATIERE NOIRE et de MATIERE BARYONIQUE donc la matière ordinaire qui nous compose.

PROCESSUS DE FORMATION DES ONDES ACOUSTIQUES

Considérons une région de surdensité dans le plasma ;

Elle va provoquer un effondrement gravitationnel dans la région qui l’entoure

Conséquence, le plasma augmente sa pression et se dilate localement

La dilatation fait baisser alors la pression et la gravitation reprend son action

On assiste donc à un phénomène oscillatoire de contractions / expansions qui produit une ONDE. On la nommera ACOUSTIQUE car elle est comparable aux ondes sonores que nous connaissons.

Ce phénomène majeur de l’univers primordial a été prédit dans les années 1970 par un physicien (ou astrophysicien) P.J.E. PEEBLES, prix Nobel de physique en 2019.

Trente-cinq ans après cette prédiction, soit en 2005, la découverte d’ondulations provoquées par ces oscillations acoustiques est révélée suite aux observations effectuées par deux équipes distinctes.

Préalablement, L’étude du fond diffus cosmologique nous a révélé en 1999 ces ondes acoustiques car elles ont laissé des empreintes dans les structures à grande échelle de l’univers ; elles appartiennent aux anisotropies décelées dans ce fond diffus.

Ci-dessous le fond diffus cosmologique appelé aussi CMB

(Cosmic Microwave Background)

Carte complète du CMB. On « déroule » une sphère sur un plan tout en conservant les surfaces, ce qui « permet de comparer en un coup d’œil les zones chaudes et les zones froides du ciel ». Cette carte montre les fluctuations ou anisotropies de températures de l’Univers primordial. « Les régions bleues sont les plus froides, alors que les rouges sont les plus chaudes. La différence maximale de température est de l’ordre de 0,000 1 °C ». Ces « légères fluctuations sont le reflet de la première variation de densité à l’origine des galaxies et des amas de galaxies.

IMPACT SUR L’ASTROPHYSIQUE

Grâce à cela, on connait mieux la façon dont les galaxies se forment et s’agrègent et la manière dont les galaxies tendent à se regrouper en raison de la gravitation autour des perturbations initiales du champ de densité.

IMPACT SUR LA COSMOLOGIE

L’impact est considérable ! pourquoi ?

La mesure de ces oscillations acoustiques nous renseigne sur le taux d’expansion de l’univers et sur son évolution. En mesurant les pics baryoniques à différentes époques cela permettra de répondre à deux questions des plus importantes en cosmologie : l’origine de l’accélération de l’expansion de l’univers et le rôle de l’énergie noire au travers de son évolution dans le temps.

*PLASMA : la matière baryonique est constituée donc de BARYONS (protons neutrons) et d’électrons formant donc le plasma, milieu composé de particules chargées couplées lors d’interactions électromagnétiques.

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