• JC Duval

Histoire des Premiers Atomes - Episode 6


Nous voilà arrivés au terme de notre histoire

et l'Univers devient transparent.

 

Pendant 380 000 ans les électrons ont essayé en vain de s'associer aux noyaux atomiques. Température et pression continuent à chuter. La température est de 3000° K. L'Univers a crû de façon considérable, même s'il est environ 1000 fois plus petit qu'aujourd'hui. Et vous l'aurez compris, arrive enfin le temps tant attendu de la ...

 

Formation des atomes


L’énergie moyenne des photons passe sous le seuil de la liaison électron proton. Le rayonnement perd ainsi sa capacité à dissocier les noyaux et les électrons qui tentent de se lier. Les rencontres vont donner naissance à des composés stables : les premiers atomes d’hydrogène ou d’hélium.

Cette époque est aussi connue sous le nom de ‘recombinaison’, même si le terme est plutôt mal choisi puisque noyaux et électrons se combinent pour la 1ere fois.

La nucléosynthèse primordiale ayant conduit à une proportion de l’ordre de 1 noyau d’hélium pour 12 protons, et si l’on considère plutôt la masse de ces éléments, l’Univers se trouve composé de 25 % d’hélium et 75 % d’hydrogène en masse de matière ordinaire, un noyau d’hélium étant quatre fois plus lourd qu’un proton.

 

L'univers devient transparent


Les photons sont maintenant trop peu énergétiques pour être absorbés par les atomes. La lumière n’a plus d’obstacle et les photons peuvent désormais se propager sans entrave.

Jusqu'à présent l'Univers était opaque comme plongé dans une espèce de brouillard. Apres 380 000 ans, l’Univers devient transparent pour la lumière.

Le rayonnement se découple de la matière.

Les photons sont libres.
 

Le fond diffus cosmologique


Le découplage des photons a donné lieu à un flash. Il a laissé une trace qui est toujours visible et dont la température actuelle est de 2,7°K. On l'appelle le fond diffus cosmologique ou rayonnement à 3°K.

Le FDC nous apporte de nombreuses informations et constitue une sorte de carte d’identité de notre Univers tel qu’il était 380 000 ans après le BigBang. Depuis, l’Univers a grandi, beaucoup grandi. A tel point que la lumière émise voilà presque 13,7 milliards d’années nous parvient aujourd’hui de régions situées à plus de 45 milliards d’années-lumière de la Terre, notre centre d'observation.

Autre conséquence de l'expansion : la longueur d’onde des photons du FDC se situe maintenant dans le domaine des micro-ondes. Le rayonnement est faible, mais toujours bien présent. Les antennes râteaux de la télé hertzienne captent des photons du FDC. La neige que l’on voyait sur nos anciens écrans de TV était composée pour partie par ce rayonnement ! 

Le satellite Planck a permis de cartographier le FDC. Le FDC présente d'infimes variations de température et d'intensité, qui permettent d'obtenir quantité d'informations sur l'Univers jeune et sur son contenu actuel.


Ce dessin permet d’établir une analogie entre mappemonde et FDC, à la différence prêt que la mappemonde cartographie la face externe de la terre alors que le FDC cartographie la face interne de l'Univers primordial. Dans un cas nous sommes des spectateurs extérieurs à la sphère et dans l’autre nous sommes des spectateurs placés en son centre même.

 

Comment se fait-il que nous puissions toujours observer les photons du FDC, alors que le passage de l’Univers à la transparence est ponctuel ?

L'explication vient du fait que les photons du FDC sont présents en tout point de l'Univers primordial, et qu'il existe donc toujours, centrée autour de nous, une sphère où des photons FDC ont été diffusés à l'époque de la transparence. Le rayonnement FDC a toujours été, et sera toujours visible.

Epilogue

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