Cosmologie physique

Auteur(s) :

Aubert, Dominique (1978-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Un panorama de la cosmologie moderne, des fondements théoriques de l'étude de l'Univers dans sa globalité jusqu'aux aspects plus techniques visant à déterminer ses caractéristiques. ©Electre 2019

Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- 2019
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (264 p.) : illustrations en noir et en couleur ; 24 x 19 cm
Collections
- Références sciences
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-340-02871-5
Indice
- 525 Cosmologie
Quatrième de couverture
- Cosmologie physique
  Au cours des dernières années, l'astronomie a vu émerger ce que l'on appelle le modèle standard de la cosmologie. Ce modèle offre une description générale et cohérente des propriétés de l'Univers, de son passé et de son évolution.
  Cet ouvrage propose un panorama de cette cosmologie moderne, depuis les fondamentaux théoriques permettant d'étudier l'Univers dans sa globalité, jusqu'aux aspects plus techniques qui visent à déterminer ses caractéristiques. On y aborde des sujets tels que le cosmos homogène, la formation des grandes structures, les premières minutes ou les méthodes de simulation.
  Cet ouvrage s'adresse à des étudiants scientifiques de fin de licence, master ou d'écoles d'ingénieurs, ainsi qu'à ceux sans bases en astronomie. Ce cours cherche en particulier à montrer comment les outils de la physique générale peuvent être appliqués à l'Univers pour mieux l'appréhender. On tâchera ainsi de faire émerger les échelles et processus dominants, tout en démontrant que la compréhension de ce contexte parfois exotique et déroutant repose sur les mêmes fondations que celles qui nous permettent de saisir le monde plus proche de notre expérience quotidienne.
Tables des matières
- - Cosmologie physique
  - Dominique Aubert
  - ellipses
  - 1 État des connaissances1
  - 1.1 Observation fondamentale : le décalage vers le rouge1
  - 1.2 Propriétés générales de l'Univers2
  - 1.2.1 Paramètres cosmologiques3
  - 1.2.2 Principales sondes observationnelles5
  - 1.3 Une histoire du Cosmos9
  - 2 Prélude : cosmologie newtonienne13
  - 2.1 Quelques éléments de dynamique17
  - 2.2 Équation de Friedmann18
  - 2.3 Commentaire sur la validité du modèle20
  - 3 Concepts fondamentaux 23
  - 3.1 Définition de l'Univers et de la cosmologie23
  - 3.2 Principe cosmologique23
  - 3.2.1 Tautologie24
  - 3.2.2 Principe cosmologique pragmatique25
  - 3.3 Relativité générale : notions25
  - 3.3.1 Principe d'équivalence26
  - 3.3.2 Référentiel inertiel27
  - 3.3.3 Qu'est-ce que la gravitation ?29
  - 3.3.4 Espace-temps et métrique31
  - 3.3.5 Métrique de Friedmann-Robertson-Walker32
  - 3.3.6 Facteur d'expansion, loi de Hubble36
  - 3.3.7 Décalage vers le rouge39
  - 3.3.8 Source de la gravitation40
  - 3.4 Équations de Friedmann43
  - 4 Dynamique de l'Univers homogène45
  - 4.1 Fluides cosmologiques45
  - 4.1.1 La matière non relativiste48
  - 4.1.2 La matière relativiste49
  - 4.1.3 Le « volume »50
  - 4.2 Époques de domination51
  - 4.2.1 Paramètre de densité ?54
  - 4.2.2 Valeurs expérimentales des paramètres de densité55
  - 4.3 Modèles d'Univers56
  - 4.3.1 Modèle d'Einstein-de Sitter : Ω_m = 156
  - 4.3.2 Univers-lumière, Ω_r = 158
  - 4.3.3 Univers de Sitter, Ω_v = 158
  - 4.3.4 Cas général, modèle standard ACDM59
  - 5 L'Univers chaud63
  - 5.1 Équilibre & gel de réactions63
  - 5.2 Statistique d'un gaz65
  - 5.3 Les photons68
  - 5.4 Histoire de la température69
  - 5.5 Évolution des abondances71
  - 5.6 Abondances résiduelles73
  - 5.7 Asymétrie matière-antimatière75
  - 6 Histoire thermique de l'Univers79
  - 6.1 Quelques étapes79
  - 6.2 Synthèse de l'hélium82
  - 6.3 Nucléosynthèse et cosmologie85
  - 7 Le fond diffus cosmologique89
  - 7.1 Recombinaison89
  - 7.2 Surface de dernière diffusion91
  - 7.3 Corps noir cosmologique94
  - 7.4 Anisotropies du CMB96
  - 7.4.1 Principe de l'analyse des anisotropies du CMB96
  - 7.4.2 Avant-plans99
  - 7.4.3 Anisotropies intrinsèques99
  - 7.4.4 Anisotropies secondaires103
  - 8 La matière noire107
  - 8.1 Dynamique interne des structures107
  - 8.1.1 Courbe de rotation des galaxies107
  - 8.1.2 Amas de galaxies et théorème du viriel110
  - 8.1.3 Halos de matière noire112
  - 8.2 Matière non-collisionnelle114
  - 8.2.1 Temps caractéristiques114
  - 8.2.2 Lentilles gravitationnelles118
  - 8.3 Matière noire et fond diffus cosmologique122
  - 8.4 Matière noire froide et masse de Jeans124
  - 8.4.1 Température dynamique124
  - 8.4.2 Masse de Jeans : cas d'un système non collisionel124
  - 8.5 Halos de matière noire et galaxies : difficultés128
  - 8.5.1 La fonction de masse des halos129
  - 8.5.2 Le problème des sous-structures131
  - 9 Formation des grandes structures135
  - 9.1 Densité et spectre de puissance137
  - 9.2 Longueur de Jeans139
  - 9.2.1 Effondrement et oscillations141
  - 9.2.2 Cas cosmologique142
  - 9.3 Croissance des perturbations : cas sub-horizon146
  - 9.3.1 Matière sans pression147
  - 9.3.2 Matière avec pression148
  - 9.4 Croissance des perturbations : cas super-horizon151
  - 9.5 Synthèse et spectre de puissance152
  - 9.6 Et après ?157
  - 10 Formation des « petites » structures159
  - 10.1 Le modèle d'effondrement sphérique159
  - 10.2 Propriétés génériques des halos166
  - 11 Simulations cosmologiques173
  - 11.1 De la discrétisation et de la résolution175
  - 11.2 Dynamique non-collisionelle176
  - 11.3 Hydrodynamique181
  - 11.4 Processus physico-chimiques185
  - 11.5 Formation et rétroaction stellaire187
  - 12 Entropie et Univers193
  - 12.1 Configurations et probabilités193
  - 12.2 Entropie et perception du temps197
  - 12.3 Entropie et complexité199
  - 12.4 Entropie et formation des grandes structures200
  - 12.5 Le défi de l'entropie actuelle202
  - 13 L'Inflation207
  - 13.1 Pourquoi l'Inflation ?207
  - 13.1.1 Le problème de l'horizon de causalité207
  - 13.1.2 Le problème de la platitude209
  - 13.1.3 L'origine des fluctuations cosmiques210
  - 13.1.4 Les particules reliques211
  - 13.2 Modèles d'inflation212
  - 13.2.1 Propriétés désirées212
  - 13.2.2 L'inflaton213
  - 13.3 Quelques contraintes215
  - 14 La Réionisation219
  - 14.1 Chronologie de la Réionisation et propriétés globales219
  - 14.2 Les régions HII220
  - 14.3 Éléments de transfert radiatif225
  - 14.4 Observer la Réionisation de l'Univers227
  - 14.4.1 Le milieu intergalactique, la forêt Lyman-Alpha227
  - 14.4.2 L'opacité Thomson du CMB229
  - 14.4.3 Le signal à 21 cm230
  - 14.5 Réionisation et physique fondamentale233
  - A Quelques grandeurs utiles237
  - A.1 Constantes physiques237
  - A.2 Masses237
  - A.3 Distances237
  - A.4 Énergies237
  - A.5 Quantités cosmologiques238
  - B Les paramètres cosmologiques de Planck 2016239
  - Annexes237
  - Bibliographie241
  - Index243
Origine de la notice:
- Electre