Corps noir, Planck et CMB

[Vincent Boudon]

Allez hop, pour les amateurs, et pour répondre à la question posée lors de la conférence de Cyril au colloque UdPPC, voici une petite explication (un peu poilue ) sur tout ça, qui reprend ce que nous avons dit lors de la dernière réunion.

CorpsNoirCMB.pdf

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[Christophe Legueult]

Miam, de la bonne physique pour la cosmologie !
Ce que j'avais toujours trouvé incroyable dans les mesures de COBE, c'est cette "parfaite" corrélation que l'on peut observer sur les graphiques entre la courbe théorique du rayonnement et les mesures. Quid des incertitudes ?
Bon, je n'ai pas pu suivre toutes les nouveautés avec Planck et cie, mais à l'époque (en 1992 !) je trouvais ça trop parfait !

[Vincent Boudon]

En fait, sur les points mesurés en bleu, il y a les barres d'incertitude ... mais elles sont trop petites pour être visibles

[Georges Leterme]

C'est drôle,moi aussi je trouve ça trop parfait...
La perfection, surtout dans de telles complexités expérimentales, c'est trop beau...
Je ne peux pas dire pourquoi, mais ça me fait douter de toute la théorie en jeu.
J'espère avoir tort...
Georges

[Georges Leterme]

Vincent,
peux-tu nous donner quelques précisions sur ces points d'incertitude parce que, ce graphique, je n'y crois pas... La perfection à ce point là est impossible.
Cela me fait penser à cet égyptologue que l'on a surpris à limer les dimensions d'un tombeau, dans une chambre des pyramides, pour que ça colle pile-poil avec sa théorie corrélant diverses dimensions relatives à cette pyramide avec des distances astronomiques caractéristiques. (Je ne sais pas si c'est vrai ou si c'est un canular, mais ça exprime bien mon sentiment...)
Je veux bien que la courbe coïncide avec celle du lissage des croix, mais je dis bien "lissage". C'est différent d'une superposition...
Je ne peux tout de même pas croire que ce graphique émane de chercheurs jouant à de tels petits jeux, c'est pourquoi je trouve ton évocation de points d'incertitude importante.

[Vincent Boudon]

Alors, il y a deux choses distinctes là-dedans. 1) la précision des mesures, indépendamment du modèle, 2) la façon dont le modèle (la loi de Planck) colle aux mesures.

1) Concernant la précision des mesures, elle est très très bonne, effectivement, mais ce n'est pas si extraordinaire que ça, on fait encore mieux de nos jours dans différents domaines. Les mesures physiques peuvent être d'un précision redoutable dans certains cas. Sur la figure jointe, en échelle loi, on voit que l'incertitude augmente vers les courtes longueurs d'onde (grands nombres d'onde).

Les données peuvent être téléchargées ici :

https://lambda.gsfc.nasa.gov/product/co ... _table.cfm

Dans le cas présent, il s'agit du "CMB monopole spectrum". L'incertitude de mesure va de 0.003 % à 6 % environ, selon le nombre d'onde. Attention tout de même, il s'agit de l'intervalle à 1-sigma, donc un intervalle de confiance à 68 %. Pour un intervalle de confiance à 99.7 %, il faut multiplier ces incertitudes par 3.

Pas contre ces données résultent d'un long et patient traitement d'élimination des avant-plans.

Mais il n'y a pas de doute sur les données qui on été corroborées par les expériences Boomerang, WMAP, Planck.

2) Concernant le modèle, oui c'est un corps noir "parfait", la courbe théorique passant par les points et dans les barres d'erreur. Mais heureusement, car c'est justement cela qui correspond au modèle du Big-Bang. Un CMB parfaitement thermalité et dont les inhomogénéités de température ne dépassent pas des variations de l'ordre de 0.00001 K ! Des écarts plus grands seraient incompréhensibles dans ce cadre.

C'est un peu comme pour le modèle standard de physique des particules. On peut être déçus que cela colle trop bien, car cela, d'une certaine manière, n'apporte rien de nouveau. Mais c'est un fait !

Il y a d'autres domaines où la théorie peut coller parfaitement. En spectroscopie moléculaire, domaine où je travaille, il est possible, dans certains cas, de reproduire des spectres complexes avec une précision tout aussi impressionnante. Et ce sans aucun bidouillage

[Dominique Mege]

Encore merci pour tes explications.

Il me semble que la difficulté avec un Système (Michelson) de ce type est d'arriver à isoler le CMB du reste du signal, quelle était la finesse de pointage? Comment cela a t-il été réalisé par FIRAS? était-il couplé à d'autres appareils et si oui lesquels?
Si ce problème trouve une solution en accord avec l'attendue il reste la précision des mesures d'anisotropie du sujet et là la méthode multi bolométrique de planck me semble plus fine quand au résultat. Quand penses-tu?

[Georges Leterme]

Eh bé ! Je n'ai pas vraiment tout bien compris sur le coup !...
(je suis épistémologue amateur, et pas physicien professionnel...)
Mais je ne m'avoue pas vaincu. Je vais bosser la question ! Possible qu'on en reparle...
En tout cas merci beaucoup pour vos explications !
Georges

[Georges Leterme]

Une précision pour Vincent :
Je te crois (je ne suis pas en rébellion...)

[Vincent Boudon]

Oui c'est bien ça, Dominique. Planck et WMAP étaient bien plus précis en mesures angulaires et en mesures de température différentielle. COBE était très précis en mesure de température absolue.

L'article original sur ce spectre est ici (cliquer sur "Send PDF") :

http://adsabs.harvard.edu/abs/1996ApJ...473..576F

Bon courage, car c'est technique !!!

Le spectre est pris sur une zone de 7°, à 94° du Soleil.