Oscillations acoustiques des baryons

En cosmologie, l'étude du fond diffus cosmologique a révélé que des ondes acoustiques se propageaient dans le plasma primordial — constitué d'un mélange opaque de baryons et de photons — qui précédait la recombinaison. Ces oscillations acoustiques des baryons (en anglais, Baryon Acoustic Oscillations ou BAO) ont laissé des empreintes dans la structure de l'univers à grande échelle, sur des distances de l'ordre de 100 à 150 Mpc/h.

Pour les articles homonymes, voir BAO.

Prédites en 1970, les premières furent observées en 1999 : Parmi les anisotropies du fond diffus cosmologique, des structures affichant une largeur angulaire caractéristique et un pic Doppler marqué, ont été observées.

Règle standard, géométrie cosmique et énergie sombre

La vitesse du son dans ce plasma étant connue, on accède par l'observation de ces ondes à l'établissement d'une règle standard, correspondant à la distance que l'onde peut parcourir avant de se découpler. Ce phénomène est assez bien compris d'un point de vue théorique, car il est dominé par les effets linéaires[1]. On retrouve les effets de ces ondes, étirées par l'expansion de l'univers, dans la distribution de matière au sein des amas de galaxies.

Les oscillations n'évoluent, depuis la recombinaison, que par les effets de la gravitation et de l'expansion de l'univers.

L'étude approfondie de l'inflation permet justement d'étudier son histoire, et d'en déduire des informations sur la topologie de l'Univers[2] et sur sa vitesse d'expansion[3]. On accède notamment aux informations pertinentes en mesurant la distance qui sépare deux ondes.

Utilisant cette règle standard, on peut poser des limites à la quantité d'énergie noire dans l'Univers[4],[5]

Observation

L'observation directe de ces oscillations n'est pas possible. La méthode utilisée consiste à les tirer de données photométriques issues de télescopes comme le LSST et qui concernent les galaxies[6].

Notes et références
  1. (en) What is the Acoustic Peak ?
  2. (en) « Cosmology from start to finish », Nature.
  3. (en) Detection of the Baryon Acoustic Peak in the Large-Scale Correlation Function of SDSS Luminous Red Galaxies.
  4. (en) « Probing Dark Energy with Baryon Acoustic Oscillations from the LSST Survey »
  5. (en) The cosmic yardstick, SDSS.
  6. (en) Baryon Acoustic Oscillations, LSST.
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