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Voir la version complète : Détermination d'une masse limite pour les cordes cosmiques


Thirga.ounevdhou
06/07/2008, 20h10
Des physiciens américains et de Singapour ont utilisé la lumière issue de galaxies lointaines pour effectuer une recherche systématique des cordes cosmiques, ces structures massives qui pourraient être apparues juste après le Big Bang. Les chercheurs n'ont pas trouvé de preuves de leur existence dans la petite portion de ciel qu'ils ont analysée, mais ils ont pu fixer une limite supérieure à la masse par unité de longueur de ces cordes.

L'équipe travaille dorénavant à améliorer ses résultats en regardant de plus vastes parties de la voute céleste.

http://img392.imageshack.us/img392/7058/screenhunter001wq7.png (http://imageshack.us)
Simulation de l'effet des cordes cosmiques sur la lumière des galaxies lointaines.

Les cordes sont les lignes droites, qui font apparaître les galaxies (cerclées) par paires

Les cordes cosmiques sont des structures extrêmement longues et denses dont de nombreux physiciens pensent qu'elles ont été générées environ 10^-35 seconde après le Big Bang. A cet instant, l'univers était devenu assez froid pour que la force électroforte commence à se différencier en force forte et électrofaible. Ce processus de brisure de symétrie a marqué une transition de phase dans l'état de l'univers, un peu comme l'eau liquide se transformant en glace.

De la même façon que des défauts dans le cristal peuvent apparaitre lorsque l'eau gèle, certains cosmologues pensent que des défectuosités dans le tissu de l'univers sous forme de cordes cosmiques sont apparues pendant cette transition de phase. Ces objets monodimensionnels extrêmement massifs, pourraient avoir perduré jusqu'à ce jour, et leur étude pourrait fournir des informations importantes sur l'univers primordial et la manière dont les étoiles et les galaxies ont évolué depuis l' "explosion" initiale.

Mais on manque de preuve...

Le seul problème est que personne n'est parvenu à trouver la moindre preuve convaincante de l'existence des cordes cosmiques. Le meilleur que les chercheurs aient réussi jusqu'à présent est de fournir une limite supérieure à leur densité. Ceci a été réalisé en recherchant leurs effets sur le fond cosmique micro-onde (CMB), sur d'éventuelles ondes gravitationnelles créées lorsqu'une corde cosmique se détend comme un fouet, et sur le phénomène de lentille gravitationnelle qui se produirait quand la lumière d'une galaxie lointaine serait déformée par le champ de gravitation intense d'une corde cosmique, faisant apparaître une galaxie unique comme une paire de galaxies à un observateur terrestre.

Les chercheurs américains, dirigés par Eric Albin de l'Université Polytechnique de Californie, et leurs collègues de Singapour ont réalisé la première analyse systématique d'une section du ciel à la recherche de lentilles gravitationnelles dues à des cordes cosmiques. L'équipe a utilisé une étude portant sur environ 300 minutes d'arc carrées du ciel (en gros, un millionième de l'univers) réalisée par le télescope spatial Hubble.

L'étude contient environ 78 000 galaxies, et l'équipe a employé un algorithme informatique afin de filtrer toutes ces images pour rechercher des paires de galaxies voisines qui pourraient effectivement représenter une galaxie unique déformée par l'effet de lentille d'une corde cosmique. L'équipe a recherché de telles "paires" de galaxies de taille et d'éclat semblables (au-dessus d'un certain seuil d'éclat), séparées de moins de 15 secondes d'arc: 6600 paires satisfaisaient ces critères.

Des simulations sur ordinateur de la façon dont une corde cosmique déformerait la lumière des galaxies lointaines suggèrent que les éléments des paires "mirages" seraient séparées par 6 secondes d'arc ou moins. En conséquence les chercheurs ont supposé que les paires séparées par plus (de 7 à 15 secondes d'arc, donc) donnaient une mesure d'un "bruit de fond" constitué par des paires réelles de galaxies observées par hasard, plutôt qu'en raison du phénomène de lentille provoqué par la présence de cordes.

Bien que l'analyse ne prouvait pas un excès significatif de paires pouvant être attribuées à la présence des cordes cosmiques, l'équipe à cependant pu valider une limite supérieure à la masse des cordes cosmiques, moins qu'environ 2% de la masse totale de l'univers. En termes de masse par unité de longueur pour une corde cosmique individuelle, la limite supérieure est d'environ 10^-7 (en unité sans dimension).

Ce résultat est meilleur que la limite (d'environ 10^-6) imposée par une recherche récente, à laquelle a participé le prix Nobel George Smoot, et basée sur l'analyse des fluctuations de la température dans le CMB qui pourraient être provoquées par les cordes cosmiques. Cependant, il n'est pas aussi précis que la limite déduite d'une analyse du spectre de puissance du CMB et de la recherche des ondes gravitationnelles produites par les cordes cosmiques (environ 10^-8).

Mais Albin précise que ces derniers résultats dépendent de plusieurs hypothèses concernant la façon dont les cordes cosmiques se déplacent dans l'univers, ce qui les rend potentiellement plus difficiles à interpréter que ceux de sa propre équipe.

Un inconvénient de l'étude actuelle est qu'elle ne couvre qu'une portion très petite de l'univers. Albin indique que son équipe travaille désormais à améliorer la précision de la technique en utilisant une étude plus récente du ciel appelée COSMOS, qui concerne une partie beaucoup plus grande du ciel (deux degrés carrés).

- Source: PhysicsWorld

MavericK
06/07/2008, 20h39
re Thirga,

D'abord merci de partager cette info, je ne connaissais pas ces cordes cosmiques..

Il y'a comme une ambiguite, cependant dans l'article. Qu'est-ce qu'une corde cosmique ??
est-ce une structure de matiere, et dans ce cas de quoi ? ou est-ce un defaut topologique du tissus spacio-temporel ?


Merci

Thirga.ounevdhou
06/07/2008, 21h51
est-ce une structure de matiere, et dans ce cas de quoi ? ou est-ce un defaut topologique du tissus spacio-temporel ? Bonsoir Maverick,

Il s’agit d’un défaut topologique dans le tissu de l'univers. Ce n’est pas évident de bien saisir ttes ces Notions cosmologiques, il ne s’agit que de théories. Personnellement, je lis beaucoup sur ce domain et ne comprends "pourtant" que peu.

Cette partie de l’article l’explique un peu et fait une similitude avec défauts qui apparaissent dans le cristal.

Les cordes cosmiques sont des structures extrêmement longues et denses dont de nombreux physiciens pensent qu'elles ont été générées environ 10^-35 seconde après le Big Bang. A cet instant, l'univers était devenu assez froid pour que la force électroforte commence à se différencier en force forte et électrofaible. Ce processus de brisure de symétrie a marqué une transition de phase dans l'état de l'univers, un peu comme l'eau liquide se transformant en glace.

De la même façon que des défauts dans le cristal peuvent apparaitre lorsque l'eau gèle, certains cosmologues pensent que des défectuosités dans le tissu de l'univers sous forme de cordes cosmiques sont apparues pendant cette transition de phase. Ces objets monodimensionnels extrêmement massifs, pourraient avoir perduré jusqu'à ce jour, et leur étude pourrait fournir des informations importantes sur l'univers primordial et la manière dont les étoiles et les galaxies ont évolué depuis l' "explosion" initiale.

Voici un site qui en parle :http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-cordes-cosmiques.htm (http://www.astrosurf.com/luxorion/cosmos-cordes-cosmiques.htm)

Et un fichier PDF a telecharger :dpmc.unige.ch/gr_flukiger/pdf/CS/Cordes_cosmiques.pdf

MavericK
07/07/2008, 11h08
Bonjour Thirga,
Merci pour les precisions et le pdf.

Les defauts topologiques (topological defects) sont des configurations stables de matiere formees lors d'une transition de phase.
L'Univers est suppose etre tres symetrique aux premiers instants (plus il est chaud, plus il est symetrique). Le refroidissement du a l'expansion brise les symetries l'une apres l'autre.
On passe alors d'une seule force a 4, a notre temperature actuelle.

Les cordes cosmiques (rien avoir avec la theorie de cordes..) seraient des configurations stables (lineaires) qui ne changent pas de symetrie lors d'une transition; elles subsistent dans l'ancienne symetrie.

D'autres types de defauts topologiques peuvent etre consideree aussi.

Leur etude est primordiale pour la physique des particules, puisqu'ils fournissent un lien directe : observation-theorie pour tester les modeles de grandes unification dont l'echelle d'energie est inaccessible sur terre, mais aussi pour la cosmologie ou elles pourraient expliquer la formation des structure (ces cordes agiraient comme des puits de potentiels qui engendreraient des effondrements (collapses gravitationnels.))

Refs:

http://www.damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/cs_top.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Topological_defect
http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_string
http://arxiv.org/abs/hep-ph/9411342

extrait de l'abstract de la derniere reference (LA revue sur ce sujet):
The topic of cosmic strings provides a bridge between the physics of the
very small and the very large. They are predicted by some unified theories of particle
interactions. If they exist, they may help to explain some of the largest-scale structures
seen in the Universe today. They are ‘topological defects’ that may have been formed
at phase transitions in the very early history of the Universe, analogous to those
found in some condensed-matter systems — vortex lines in liquid helium, flux tubes
in type-II superconductors, or disclination lines in liquid crystals. In this review, we
describe what they are, why they have been hypothesized and what their cosmological
implications would be.

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