Magazine Observatoire de Paris n°12 sep/oct/nov 2009
Magazine Observatoire de Paris n°12 sep/oct/nov 2009
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°12 de sep/oct/nov 2009

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Observatoire de Paris

  • Format : (211 x 298) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 3,8 Mo

  • Dans ce numéro : exposition évènement... Cosmos, un cheminement jusqu'aux confins de l'Univers.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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contactC : Jean-michel alImI Directeur du LUTH + 33 (0)1 45 07 74 06 jean-michel.alimi@obspm.fr À droite, D. Gross, prix Nobel de physique ; à gauche, J.-M. Alimi, président du comité d’organisation de « L’Univers Invisible »./D. Gross (right), Nobel Prize in physics and J.-M. Alimi (left), president of the « The Invisible Universe » Organizing Committee. LUTH - Observatoire de Paris A. Füzfa, membre du comité d’organisation, commente l’exposition « Explorer l’Univers Invisible »./A. Füzfa, a member of the Organizing Committee, commenting the « Exploring the Universe » exhibition. LUTH - Observatoire de Paris Plus d’info/Further information : http://univers2009.obspm.fr 10 – MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°12/SEpTEMBRE 2009 luth/recherche MATIèRE GRISE ChERChE MATIèRE NOIRE, AVEC éNERGIE GREY MATTER SEARChING fOR DARk MATTER, wITh ENERGY c’est une énigme bien entêtante : l’univers que nous observons ne formerait en réalité qu’une infime partie de l’univers réel, 4% tout au plus. plus de 95% de matière et 70% d’énergie manquent à l’appel. élucider ce mystère constitue l’un des axes de recherche prioritaires du laboratoire univers et théories - luth qui a organisé dans le cadre de l’année mondiale de l’astronomie - ama, un ensemble de manifestations scientifiques et grand public sur l’univers invisible ! It is an extremely exciting enigma : the observable universe would actually consist of a mere 4 percent, at most, of the actual universe. Over 95 percent of matter and 70 percent of energy is missing. Solving this mystery is one of the research priorities of the Laboratory universe and Theories (LuTh) which, as part of the International Year of Astronomy IYA2009, organized a series of scientific and general-public activities on the invisible universe. « l’essentiel est invisible pour les yeux » dit le renard au Petit Prince. le conseil pourrait se révéler précieux pour comprendre le monde qui nous entoure ! avec la relativité générale d’alberteinstein, l’univers semblait devenu un objet physique comme les autres, et une véritable cosmologie scientifique avait pu s’élaborer sur les bases d’une théorie qui semblait faire ses preuves, la théorie du big bang. mais depuis une trentaine d’années, les certitudes se dérobent. l’analyse cohérente des observations de l’univers toujours plus lointain et plus obscur dans le cadre des lois de la physique établies par les théories physiques les plus modernes, conduit à énoncer que 25% de l’énergie totale du cosmos serait sous forme d’une matière mystérieuse, la matière sombre et 70% de cette énergie sous forme d’une énergie encore plus exotique, l’énergie noire. Parce que les réponses aux questions que soulève cette problématique de l’univers invisible vont peut-être entraîner un renouvellement aussi révolutionnaire que celui qu’a connu notre compréhension du monde physique au début du xx e siècle, le luth a décidé d’organiser au début de l’été, en partenariat avec l’unesco et dans le cadre de l’ama 2009, un ensemble de manifestations scientifiques autour de ces deux problématiques. deux colloques, une exposition l’une des originalités de cette initiative résidait dans la complémentarité des manifestations proposées, puisque, outre un colloque international de recherche, un colloque ouvert au grand public et une exposition intégrant des activités d’interactivité multimédia étaient au programme. un grand nombre de hautes personnalités scientifiques, parmi lesquelles des prix nobel de physique et médaillé fields ont répondu favorablement à l’invitation du luth. le colloque grand public a accueilli quelques grands spécialistes mondiaux francophones pour présenter de façon claire et accessible à un large public, l’évolution de notre connaissance de l’univers. À travers des conférences et des tables rondes, ce colloque a favorisé l’interaction de ces savants avec le public. l’exposition explorer l’univers invisible qui accompagnait l’ensemble des manifestations a permis également les échanges entre public et experts présents. autre originalité, ces manifestations culturelles insistaient sur les mises en perspective philosophiques et artistiques en rapport avec le thème de la nature invisible. l’opération a attiré au total près de 1000 participants. Pour tous ceux qui regretteraient d’avoir manqué ce rendez-vous incontournable de la cosmologie en 2009, des actes sont en préparation et l’exposition va circuler dans différents établissements. « what is essential is invisible to the eye », the fox tells the little prince, in the famous saint-exupéry’s novel, an advice that might wellapply as we try to understand the world around us. witheinstein’s general theory of relativity, the universe appeared to have become a physical object like any other, and a scientific cosmology was built on the basis of a seemingly solid theory : the big bang. but during the past thirty years, some doubts have crept in. a careful analysis of the observations of an ever more distant and darker universe based on the latest physical theories, led scientists to conclude that 25 percent of the total energy in the cosmos would exist in the formof a mysterious « dark matter », and 70 percent of this energy in the formof an even more exotic « dark energy ». answers to questions about this invisible universe could well bring about a change in our understanding of the physical world just as revolutionary as the one that occurred at the beginning of the twentieth century. this perspective prompted luth to organize, in partnership with unesco and as part of iya2009, a series of scientific activities on these two topics early this summer. two colloquia, one exhibition a distinctive feature of this initiative was the complementarity of the activities it offered : an international research conference, a conference open to the public, and an interactive multimedia exhibition. a large number of scientific personalities, including nobel laureates in physics and a fields medalist, were present. at the general public conference, several french-speaking experts of international reputation presented the evolution of our knowledge of the universe at a level accessible to non-specialists. through talks and round tables, this conference sought to bridge the gap between scientists and the public. the exploring the invisible universe exhibition, which accompanied the conferences, was another opportunity for the public to discuss with leading researchers. the emphasis on the philosophical and artistic angle of the invisible nature was another particular feature of these cultural activities. nearly 1,000 people participated in the different activities. and for those who missed this unique cosmological rendez-vous, not all is lost : proceedings are in preparation, and the exhibition will travel to various sites. G. smoot, prIx nobel de physIque, inaugure le colloque international « L’Univers Invisible » au Palais de l’UNESCO à Paris./G. Smoot, Nobel Prize in physics, opening the international conference « The Invisible Universe » at the Palais de l’UNESCO, in Paris. LUTH - Observatoire de Paris
recherche/lerma BIG BANG : VERS uNE INfLATION (ENCORE) pLuS RApIDE ? BIG BANG : TOwARDS AN EVEN fASTER INfLATION ? MAGAZINE DE L’OBSERVATOIRE N°12/SEpTEMBRE 2009 – 11 la prime enfance de l’univers a sans doute été marquée par une période d’inflation extrêmement rapide, une fraction de seconde seulement après le big bang. en effectuant une nouvelle analyse des données cosmologiques fournies par deux programmes internationaux, une équipe du laboratoire d’études du rayonnement et de la matière en astrophysique - lerma vient d’apporter de nouveaux éléments pour étayer et affiner ce scénario. The universe’s early years were probably marked by a period of extremely fast inflation, which began only a fraction of a second after the Big Bang. Such a scenario is supported and refined by a new analysis of the cosmological data from two international programs performedby a team at the Laboratory for the Study of Radiation and Matter in Astrophysics (LERMA). notre univers baigne dans un « océan » de photons. baptisé fond cosmologique (ou cmbpour cosmic microwave background), ce rayonnement électromagnétique provenant de l’univers est capté de façon quasi uniforme dans toutes les directions. il s’agit de la lumière la plus ancienne - émise environ 380 000 ans après le big bang - et la plus lointaine qui puisse être détectée. les cosmologues s’intéressent notamment aux fluctuations ou anisotropies de ce fond cosmologique, vestiges des fluctuations primordiales qui ont donné naissance aux galaxies et aux grandes structures (groupes de galaxies, amas ou superamas…). en étudiant toutes les données disponibles, notamment les données fournies sur le cmbdepuis cinq ans par le satellite wilkinson microwave anisotropy Probe (wmaP) de la nasa et celles fournies sur les grandes structures par le relevé astronomique sloan digital sky survey, une équipe conduite par un chercheur du lerma a mis en lumière un modèle d’inflation où pourraient exister des ondes gravitationnelles primordiales. Inflation rapide Jusqu’à présent, toutes les analyses de l’inflation cosmologique faisaient référence à une seule étape d’inflation : l’inflation lente, bien que déjà démesurée et ultra rapide. dans sa dernière livraison de données, le satellite wmaP a confirmé la valeur très basse, surprenante, de la partie la plus primordiale du spectre de fluctuations cosmologiques. en couplant l’analyse de ce résultat avec les données de sloan sur les grandes structures, l’équipe a proposé, comme explication la plus simple des données, une nouvelle étape d’inflation, plus primordiale et encore plus rapide que celle connue jusqu’à maintenant. c’est cette nouvelle étape qui produirait la dépression observée dans le spectre du fond cosmologique, ce qui apporte un éclairage nouveau sur les différentes périodes de l’expansion de l’univers. ondes gravitationnelles des ondes gravitationnelles primordiales pourraient être produites lors de l’inflation par le même mécanisme qui a produit les fluctuations primordiales de densité observées dans les données du fond cosmologique micro-onde et des grandes structures cosmiques. l’équipe a mis en lumière un modèle d’inflation compatible avec des ondes gravitationnelles primordiales : le rapport r entre modes tensoriels de fluctuations et les fluctuations de densité est non nul. Jusqu’à présent, seules des limites supérieures ont été trouvées pour ce rapport, la dernière étant r < 0,22 dans les résultats wmaP (octobre 2008). l’équipe a obtenu le potentiel d’inflation qui donne les meilleurs ajustements aux données ainsi que la valeur la plus probable pour le rapport r = 0,055. cette valeur pourrait être mesurée dans les futures observations du cmb. our universe swims in an « ocean » of photons. the so-called cosmic microwave background (cmb), the electromagnetic radiation coming from the universe, is almost uniformly scattered in every direction. it is the most ancient and the farthest light that can be detected—emitted some 380,000 years after the big bang. cosmologists study in particular the fluctuations or anisotropies of that cosmological background, remnants of primordial fluctuations which resulted in the birth of galaxies and large structures (galaxy groups, clusters, and superclusters). the team headed by a researcher from lerma studied allavailable data, especially those on the cmbprovided for the past five years by nasa’s wilkinson microwave anisotropy Probe (wmaP) and those on large structures coming from the sloan digital sky survey. the analysis of these data revealed a model of inflation in which primordial gravitational waves could exist. a fast inflationup until now, all studies of the cosmological inflation indicated a single inflation stage : slow-roll inflation, even if it was already an ultrafast one. in its latest batch of data, wmaP confirmeda surprisingly very small value for the most primordial part of the cosmological fluctuation spectrum. after combining the analysis of this result with the data on large structures coming from sloan, the team proposed a new, more primordial and faster inflation stage as the simplest explanation for the data. this new stage would produce the depression observed in the cosmological background spectrum, thereby shedding a new light on the various stages in the expansion of the universe. Gravitational waves Primordial gravitational waves could have been produced during inflation by the same mechanism responsible for the primordial density fluctuations observed in the data from the cmband the large cosmic structures. the team proposed an inflation model compatible with primordial gravitational waves : the ratio r between tensor fluctuations and density fluctuations is non-zero. so far, onlyupper bounds for this ratio had been found, the latest being r < 0.22, in the results from wmaP (october 2008). the lerma team obtained the inflation potential that best fits the data and the most likely value for the ratio, r = 0.055. this value could be measured in future observations of the cmb. références/references C The CMB Quadrupole depression produced by early fast-roll inflation : MCMC analysis of WMAP and SDSS data,C. Destri, H. J. de Vega, N. G. Sanchez, Physical Review D78, 023013, 2008. C MCMC analysis of WMAP3 and SDSS data points to broken symmetry inflation potentials and provides a lower bound on the tensor to scalar ratio,C. Destri, H. J. de Vega, N. G. Sanchez, Physical Review D77, 043509, 2008. Graphe de r vs. n s pour des valeurs fixes du paramètre h d’asymétrie du potentiel d’inflation. Les courbes rouges correspondent au potentiel à minimum simple tandis que les courbes noires correspondent au potentiel à puits double : la région en forme de banane (ns, r) trouvée par l’équipe./Plot of r against ns, for fixed values ofh, the asymmetry parameter of the inflation potential. The red curves correspond to a singleminimum potential, while the black curves correspond to a double-well potential : the banana-shaped region (ns, r) found by the team. contactC : norma G. sanchez Directeur de recherche CNRS LERMA +33 (0)1 40 51 20 75 Norma.sanchez@obspm.fr L’aspect de l’Univers âgé de 380 000 années ! L’image publiée le 11 février 2003, a été obtenue par le satellite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)./What the Universe looked like at age 380,000. The image, published on 11 February 2003, was obtained by the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). WMAP Science Team, NASA



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