Ecole de Physique des Astroparticules
7 -12 septembre 2009
OHP, Saint Michel l'Observatoire

Avancées en Physique des Astroparticules

Anisotropies du CMB : résultats et perspectives

Jean-Christophe HAMILTON
Astroparticule et Cosmologie (APC)

Cours

  1. Cosmologie avec le CMB
    1. Big-Bang, decouplage matiere/rayonnement, emission du CMB
    2. Description du CMB et de sa polarisation
    3. Lien avec les paramètres cosmologiques
  2. Résultats actuels
  1. Le futur du CMB
    1. Polarisation B
      • Inflation, modes tenseur et polarisation B
      • Comment mesurer les modes B ?
      • Projets en cours et à venir
    2. Le CMB aux plus fines échelles angulaires
      • Effet SZ
      • Lensing
      • Projets en cours et à venir


RESUME
Notre compréhension de l'histoire de l'Univers a fait des progrès fulgurants ces dernières années grâce à l'émergence de nouvelles techniques d'observation en cosmologie observationnelle. L'observation des fluctuations du fond diffus cosmologique a joué à cet égard un rôle essentiel de sorte qu'aujourd'hui, en combinaison avec d'autres sondes (SNIa, structure à grande échelle de l'Univers), nous disposons d'un modèle standard de la cosmologie, appelé LambdaCDM, en excellent accord avec les observations.

Je décrirai dans un premier temps le modèle du Big-Bang chaud dans lequel on prédit l'existence d'un rayonnement de corps noir relique, le fond diffus cosmologique, émis lors du découplage entre la matière et le rayonnement. On s'attend à ce que ce rayonnement présente de légères anisotropies, images des fluctuations de densité de l'Univers primordial, à partir desquelles se forment les structures. Depuis la détection de ce rayonnement en 1965, ces anisotropies ont été observées par une succession d'expériences dont la sensibilité n'a fait que croître. On a aujourd'hui aussi observé les fluctuations de la polarisation de ce rayonnement, prédite par le modèle. En comparant la forme du spectre de puissance angulaire de ces anisotropies observées d'ici et aujourd'hui avec les prédictions théoriques, on peut estimer la valeur des paramètres libres du modèle LambdaCDM, les paramètres cosmologiques. La plupart snt connus aujourd'hui avec une précision de l'ordre du pourcent. Le lancement du satellite Planck de l'ESA cette année laisse augurer d'une amélioration ultime dans les prochaines années.

L'histoire du fond diffus cosmologique ne s'arrêtera pourtant pas là. Une foule d'informations cruciales pour la compréhension de l'Univers primordial sont encore encodées dans les anisotropies de température et de polarisation du fond diffus cosmologiques. Aux très fines échelles angulaires l'observation des anisotropies secondaires comme les amas de galaxies via l'effet Sunyaev Z'eldovitch et le lentillage des anisotropies primaires nécessitent des instruments dédiés. Plus fondamentale encore est la recherche des modes-B de polarisation engendrés par les ondes gravitationnelles primordiales, prédiction spécifique de la phase d'inflation dont on pense qu'elle est responsable de la génération des fluctuations dans l'Univers primordial. Je décrirai l'intérêt immense pour la cosmologie de la quête des modes-B qui a été entreprise depuis quelques années avec des instruments dédiés et ultra-sensibles.
BIBLIOGRAPHIE
  • Partie A
    • Planck Blue book : http://www.rssd.esa.int/SA/PLANCK/docs/Bluebook-ESA-SCI(2005)1_V2.pdf
  • Partie B
    • WMAP : http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/current/map_bibliography.cfm
      en particulier :
    • Spectres de puissance : http://arxiv.org/abs/0803.0593
    • Paramètres cosmologiques : http://arxiv.org/abs/0803.0586
    • Interprétations : http://arxiv.org/abs/0803.0547
    • QUAD : http://arxiv.org/abs/0906.1003
    • BICEP : http://arxiv.org/abs/0906.1181
    • ACBAR : http://arxiv.org/abs/0801.1491
  • Partie C
    • CMBPol & Inflation : http://arxiv.org/abs/0811.3919
    • Polarisation : http://arxiv.org/abs/0902.3796
    • Petites échelles angulaires : http://arxiv.org/abs/0903.0902Une revue sur la Matière Noire

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