Mise à jour le 29 Juin 2009
 
SÉMINAIRE
"FINDING THE BIG BANG"
(La découverte du Big Bang)
Par James PEEBLES
Physicien, Professeur Cosmologie Princeton University
Organisée par l'IAP
98 bis Av Arago, Paris 14ème
 
Le Vendredi 26 Juin 2009 à 11H00
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
 
La foule des grands jours dans l'amphithéâtre de l'IAP, pour écouter le Maître!
 
 
James Peebles est physicien, c'est un célèbre cosmologiste américain (mais d'origine canadienne) qui occupe la chaire d'Einstein à la célèbre Université de Princeton (située sur la côte Est dans le New Jersey).
 
 
Il a participé très activement à la théorie actuelle du Big Bang et se propose ce matin de nous parler de l'historique des découvertes qui ont amené à confirmer cette théorie.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
On va dérouler l'histoire des découvertes qui ont mené à ce que l'on appelle aujourd'hui le Big Bang.
 
1915 : Einstein complète sa théorie de la relativité émise en 1905 en la généralisant, c'est la Relativité Générale (RG).
 
En 1917, il émet même l'idée que l'Univers est homogène à grande échelle.
 
On commence à apercevoir certaines structures de l'Univers, et c'est Charlier en 1922 qui présente la première carte d'amas de galaxies qui, elle, ne semble pas homogène, elle paraît "fractale". Mais ces relevés ne seront vraiment améliorés que dans les années 1960 et même plus tard avec les "surveys" bien connus comme SDSS ou 2MASS.
 
 
 
En 1929 se produit une petite révolution : Hubble (et Humason) détectent l'éloignement progressif des galaxies, l'Univers est en expansion.
 
On voit sur cette diapo la comparaison des relevés de 1929, de 1936 et ceux de 2006.
 
Et c'est à ce moment que J Peebles pose la question :
 
Qui a inventé la théorie du Big Bang??
 
 
 
 
 
 
 
 
Et là, de façon très honnête, il dit : George Lemaître bien sûr!!!  (ce n'était pas si sûr que cela à l'époque).
 
 
 
Lemaître publia (en français) en 1927 un article (dont le titre était : "Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques") qui envisageait l'introduction de la constante qu'on allait appeler constante de Hubble.
 
Lemaître envoie des copies de son article à Eddington et à de Sitter.
 
Eddington le traduit et le publie mais en passant sous silence la loi d'expansion des galaxies (la fameuse note de bas de page).
Hubble publie en 1930 sa fameuse loi en ignorant que notre abbé l'a découvert trois ans avant.
 
 
 
 
Puis c'est la fameuse publication en 1948, de l'article qui va être connu sous le nom de alpha-beta-gamma par Alpher, Bethe et Gamow en 1948 qui évoque pour la première fois la nucléosynthèse primordiale.
Les éléments légers sont produits d'après ces auteurs dans la phase très chaude de l'Univers qui vient de se former.
Ils annoncent aussi l'existence d'un reste de cet Univers primordial, un rayonnement "fossile" qu'ils évaluent à 10K, c'est ce que l'on va appeler le bruit de fond cosmologique (CMB en anglais).
 
 
En 1953, Don Osterbrock, entend Gamow propager ses réflexions sur le BB et cela lui donne des idées sur l'abondance d'Hélium dans l'Univers, c'est aussi une preuve de l'existence de ce BB, car l'Hélium n'a pu se former qu'aux températures extrêmes du début de l'Univers.
 
 
Dans les années 1960 J Peebles faisait partie avec son collègue Robert Dicke de Princeton d'un groupe pour essayer de caractériser ce bruit de fond.
Notamment en mettant au point des antennes en forme de cornets acoustiques comme ceux que l'on voit sur les photo suivantes.
 
 
 
 
Mais tout le monde connaît l'histoire, c'est R Wilson et A Penzias des Bell Laboratories, qui "par hasard" ont mis en évidence ce bruit de fond en cherchant à améliorer des communications satellites. Ce récit nous a été conté avec saveur, par Bob Wilson lui-même à la cérémonie d'ouverture de l'AMA09 à l'UNESCO.
 
Depuis cette époque le CMB a été de nombreuses fois mesuré et ces mesures améliorées.
 
·        D'abord mesure à l'aide de fusées
·        Ensuite c'est le lancement du premier satellite dédié à cette étude : COBE en 1989 (valu le prix Nobel à Mather et Smoot)
·        Suivi par WMAP en 2001
 
 
 
On voit sur le montage suivant, l'évolution de la précision des mesures du spectre de puissance de ce bruit de fond.
 
 
Ces diverses mesures induirent aussi des valeurs sur la densité de matière de l'Univers, et dès 1999, on pouvait annoncer que la densité de matière visible et invisible (noire) était de l'ordre de 0,3.
 
La matière noire avait été imaginée par le génial Fritz Zwicky dans les années 1930 pour expliquer la rotation des étoiles dans les galaxies.
 
 
 
 
 
 
Et James Peebles termine par le modèle Lambda Cold Dark Matter (dit modèle standard de la cosmologie , basé sur la matière noire froide et la constante cosmologique Lambda).
Il est confirmé par différents facteurs :
·        La matière noire au sein des galaxies dont la densité est inférieure à la densité critique
·        L'univers serait plat
·        Les Super Nova Ia, ces phares dans l'Univers montrent que l'expansion de l'Univers s'accélère, soumise à l'énergie noire.
 
Et Jim Peebles conclue avec son album souvenir des grands personnages de la cosmologie que voici :
 
 
 
on reconnaît de gauche et à droite et de haut en bas notamment :
Georges Lemaître; Edwin Hubble, Alan Sandage ; Wolfgang Pauli ; Vera Rubin ; un couple infernal en train de danser (??) ; Beringer, Kyhl , Vane et R Dicke autour de leur fameux cornet; Bruce Partridge et Ed Wilkinson dans cet article de journal; les récipiendaires du Prix Shaw; XXX ; Mark Halpern et Ed Wishnow.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Merci Jim pour cette intéressante rétrospective et je ne résiste pas à vous montrer cette photo de Jim avec moi, j'en ai été très honoré.
 
 
Je tiens à la main le numéro spécial de la Recherche sur le Big Bang dans lequel il publie aussi un article, nous en avions parlé récemment.
 
C'est un numéro excellemment bien présenté et intéressant.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
J Peebles publie un livre actuellement qui s'appelle "Finding the Big Bang" aux Cambridge University Press avec ses collègues Bruce Partridge et Lyman Page.
 
 
Du numéro spécial de la Recherche dont on parle plus haut, voici un extrait de l'article de J Peebles.
 
Du big bang aux étoiles : la genèse de la matière, article de La Recherche.
 
Un autre article de J Peebles : La cosmologie avance dans le noir article de la Recherche d'Avril 2003.
 
Peebles Maps Road to the Big Bang  article suite à la visite de J Peebles à l'IFA d'Hawaï.
 
 
Histoire de la théorie du Big Bang par Sylvain Picard de Montréal, clair et simple, à consulter.
 
La matière noire de l'Univers par l'IN2P3, présentation ppt.
 
A brief history of cosmology présentation ppt simple et bien faite par l'Université de Sheffield.
 
Cosmological structure formation présentation ppt par Chris Power.
 
Our place in the universe, très bonne présentation ppt par les astrophysiciens de Princeton.
 
Sur ce site :
 
contributions de Georges LEMAÎTRE à la cosmologie  présentation de B Lelard, président de Vega sur le sujet en pdf et un résume ici.
 
Planck la plus vieille lumière de l'Univers, CR de la conférence de F Bouchet à la SAF.
 
L'origine des éléments légers : CR de la conférence de G Hébrard (IAP) à la SAF
 
L'histoire du Big Bang par JP Luminet le 10 Novembre 2004    SAF
 
Les modèles cosmologiques : CR de la conférence de JP Uzan à l'IAP
 
David Spergel à Paris : CR de sa conférence sur WMAP-5 du 11 Avril 2008
 
 
 
 
Bon ciel à tous !
 
 
Jean Pierre Martin  membre de la commission de cosmologie de la SAF.
www.planetastronomy.com
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