Module 10 : Cosmologie

Question 1

Qu’est-ce qu’un étalon de distance ?

Answer 1

• Étudier des étoiles dont on connait très bien le comportement et la luminosité intrinsèque
• Utilisé pour déterminer des distances

Question 2

Quels sont les deux types d’étalon de distance les plus utilisés ?

Answer 2

• Céphéides
• Supernova de type Ia

Question 3

Comment fonctionne les Céphéides ?

Answer 3

• Traversent une phase d’instabilité qui crée des pulsations
• Rayon varie périodiquement (jours et semaines) donc ceci change la T de surface et la luminosité

Question 4

Comment varie la relation période-luminosité ?

Answer 4

+ l’étoile est lumineuse et massive = + période de pulsation est longue (loi leavitt)

Question 5

Comment une supernova de type Ia est créée?

Answer 5

Masse maximale d’une naine blanche (Mchandrasekham = 1,44Msolaire), si naine accumule de la matière et dépasse cette masse = explosion = supernova Ia

Question 6

Quels sont les deux processus de création d’une supernova ?

Answer 6

• Naine et étoile normale qui font un transfert de matière
• Collisions entre 2 naines

Question 7

Quel est l’avantage d’une supernova de type Ia ?

Answer 7

Visibles à de bcp + grandes distances

Question 8

Comment fonctionne la détermination des distances avec les supernovas

Answer 8

Variation de lumière en fonction du temps très caractéristiques, sachant que la luminosité intrinsèque étalonnée est toujours la même. Mesure de la luminosité apparente donne la distance

Question 9

Que nous permet de calculer la loi Hubble-Lemaitre ?

Answer 9

Relation entre la distance d’une galaxie et sa vitesse par rapport à nous (proportionnelles)
Pente = cte d’Hubble

Question 10

Décrire l’évolution de l’Univers après le Bing Bang ?

Answer 10

• Univers très chaud, composé de radiation et de particules élémentaires
• Des premières minute de l’expansion = refroidissement et fusion entre protons et neutrons pour créer du deutérium, He et peu Li = galaxies à haut redshift
• Peu d’étoiles se formaient au début, ensuite baby boom, ensuite net déclin

Question 11

Quelles sont les caractéristiques des galaxies à haut redshift ?

Answer 11

• Formes étranges
• Bcp d’interactions
• Moins riches en éléments lourds

Question 12

À quoi est dû le déclin de formation d’étoiles ?

Answer 12

• Expansion de l’univers
• • lente transformation de gaz en étoile avec le temps (matière 1ère s’épuise)

Question 13

Quelles sont les 4 prédictions du Bing Bang ?

Answer 13

• Loi Hubble-Lemaitre
• Densité de matière & énergie plus élevée dans le passé
• Nucléosynthèse primordial
• Évolution des galaxies

Question 14

Que stipule la loi Hubble-Lemaitre ?

Answer 14

La vitesse relative des galaxies est proportionnel à leur éloignement

Question 15

Que stipule la prédiction sur la densité de matière et d’énergie plus élevée dans le passé ?

Answer 15

L’univers était plus chaud il y a environ 13 Ma (rayonnement fossile)

Question 16

Qu’est-ce que la nucléosynthèse primordiale ?

Answer 16

Formation d’atomes légers (H, He, Li)

Question 17

Que stipule la prédiction sur l’évolution des galaxies ?

Answer 17

+ on regarde loin, + les galaxies sont morphologiquement et chimiquement différentes d’aujourd’hui

Question 18

Pourquoi seuls l’hydrogène et l’hélium ont été produits dans les premiers moments de l’expansion ?

Answer 18

Quelques minutes après le Bing Bang gros refroidissement et la pression était trop basse pour que la nucléosynthèse continue, donc les autres éléments se sont formés dans le coeur des étoiles ou dans les milieux interstellaires des galaxies

Question 19

Qu’est-ce que la constante cosmologique ?

Answer 19

• “Masse volumique du vide”
• Représente une forme d’énergie sombre hypothétique responsable de l’accélération de l’expansion de l’univers
• Utilisée pour modéliser la densité d’énergie de l’énergie sombre, liée à la densité qui détermine la géométrie de l’univers

Question 20

Qu’est-ce que la densité critique ?

Answer 20

Densité d’énergie totale pur donner à l’univers une géométrie plate

Question 21

Quels sont les trois types d’espaces cosmologiques ?

Answer 21

• Ouvert : lignes droites sont des trajectoires courbes qui s’éloignent et les angles d’un triangle sont < 180
• Plat : lignes droites sont des trajectoires courbes qui finissent par se recouper et les angles d’un triangle sont > 180
• Fermé : lignes droites sont des trajectoires les plus courtes entre deux points et les angles d’un triangle sont = 180

Question 22

Quels sont les liens entre les types d’espaces cosmologiques et la densité critique ?

Answer 22

• Si densité totale < D.C. = univers ouvert et courbure négative
• Si densité totale > D.C. = univers fermé et courbure positive
• Si densité totale = D.C. = univers plat

Question 23

Comment trouve-t-on la distance des quasars ?

Answer 23

En mesurant leur décalage spectral et en utilisant la loi de Hubble

Question 24

La meilleure façon de déterminer les distances aux autres galaxies est de chercher des objets pour lesquels on connaît :

Answer 24

La luminosité

Question 25

Quand est-ce que la méthode de détermination des distances utilisant les supernova Ia donnera une valeur trop grande ?

Answer 25

De la poussière interstellaire obscurcit la vue

Question 26

Quel est l’ordre croissant de distance entre Andromède, le Grand Nuage de Magellan et l’amas de la Vierge ?

Answer 26

GNM, Andromède, Vierge

Question 27

Quelle supposition est nécessaire pour juges des distances des galaxies à partir de leur dimension angulaire ?

Answer 27

Toutes les galaxies du même type ont à peu près la même dimension

Question 28

Si la cte de Hubble est 2x plus grande que ce que l’on croit, l’âge maximum de l’univers serait de combien ?

Answer 28

La moitié

Question 29

Pourquoi nous observons des évènements que dans le passé ?

Answer 29

La vitesse de la lumière est finie

Question 30

Que se passerait-il avec un objet de 14 Gal si on suppose que l’Univers est statique et que tout ait été créé en même temps il y a 13 Gal ?

Answer 30

Nous ne le verrons pas avant 1 Ga

Question 31

Pourquoi le fond diffus cosmologique est visible dans toutes les directions ?

Answer 31

Nous regardons l’Univers quand il était jeune dans toutes les directions

Question 32

Quand a été produit l’hélium que l’on retrouve aujourd’hui dans l’Univers ?

Answer 32

Bien avant la formation des galaxies et des étoiles

Question 33

Comment varie la constante de Hubble ?

Answer 33

• Elle change avec le temps
• Elle est identique dans tout l’univers à un temps donné

Question 34

Qu’est-ce qui explique l’observation récente de supernova distantes qui confirme la présence d’énergie sombre (ou existence d’une constante cosmologique non nulle) ?

Answer 34

L’expansion de l’Univers s’accélère

Question 35

Quand l’univers est devenu transparent ?

Answer 35

Lorsque les électrons se sont recombinés aux noyaux d’hydrogène et d’hélium

Question 36

Pourquoi l’observation que toutes les étoiles ont une abondance d’au moins 25 % d’hélium pose-t-elle problème sans la théorie du Big Bang?

Answer 36

Parce que seule une petite fraction de l’He observé peut être produit dans les étoiles

Question 37

Que stipule le paradoxe d’Olbers ?

Answer 37

Dans un Univers infini avec une infinité d’étoiles, le ciel devrait être brillant

Question 38

Selon la relation distance-vitesse de récessions, comment la vitesse des galaxies apparaitraient si l’Univers est fermé et que nous l’observons quand il a commencé à se contracter ?

Answer 38

Positives pour les galaxies proches et négatives pour de grandes distances

Question 39

Qu’est-ce que prouve le rayonnement de fond à 2,7K ?

Answer 39

L’Univers a évolué à partir d’un état chaud et dense