Les oscillations acoustiques baryoniques : c'est quoi ?
Publié : mer. 20 oct. 2021 08:01
(Extrait de l'article)
Pendant quelques centaines de milliers d’années après le Big Bang, l’Univers était rempli d’un plasma de baryons (protons et neutrons) et de photons qui étaient en interaction permanente. L’Univers était très uniforme, mais contenait de minuscules variations de densité. La gravité invitait les zones de plus forte densité à grandir en accumulant plus de matière, mais l’énergie des interactions baryons-photons créait une pression qui s’opposait à l’influence de la gravité.
La lutte entre la gravité et la pression provoquait des oscillations dans le plasma, donc des ondes acoustiques similaires à des ondes sonores, qui se propageaient à un peu plus de la moitié de la vitesse de la lumière. On les appelle les oscillations acoustiques baryoniques (baryon acoustic oscillations ou BAO en anglais).
Les variations de densité primordiales sont visibles dans les images du rayonnement fossile qui date de 380.000 ans après le Big Bang. Après le découplage rayonnement-matière, les ondes acoustiques se turent, mais les variations de densité donnèrent naissance à la structure à grande échelle de l’Univers, avec ses filaments et ses murs formés d’amas de galaxies et séparés par d’énormes vides.
Les oscillations acoustiques baryoniques ont laissé une trace dans cette structure à grande échelle. Lorsque l’on analyse la distribution d’un grand nombre de galaxies et que l’on trace un graphe de la distance moyenne entre les galaxies, on aperçoit un maximum de probabilité autour de 500 millions d’années-lumière. Deux galaxies prises au hasard ont donc plus de chances d’être séparées de 500 millions d’années-lumière que de 400 ou de 600 millions par exemple.
Cette propriété des galaxies est un résultat direct de la présence des oscillations acoustiques baryoniques après le Big Bang et la valeur du maximum est fonction de la quantité d’énergie noire présente dans l’Univers, d’où l’intérêt de l’étudier. Mais pour pouvoir déterminer avec précision la valeur du pic de séparation, il faut analyser un grand nombre de galaxies et mesurer leur distance avec précision.
En complément :
DIRECT L’expansion de l’Univers : une histoire en 3D
Avec un exemple (pour rendre la chose compréhensible) d'analyse sur le métro parisien !
JJ
