Température de l'Univers

En raison de la très faible densité moyenne de la matière dans l'Univers, et malgré l'existence de corps extrêmement chauds, la température moyenne de l'Univers est celle du rayonnement fossile (fond diffus cosmologique), soit 2,726 0 ± 0,001 3 K (−270,424 ± 0,001 3 °C)[1].

La température de l'univers a été extrêmement élevée juste après le Big Bang, par exemple de l'ordre de 10³² K à la fin de l'ère de Planck (10⁻⁴³ s après le Big Bang). Ensuite elle n'a pas cessé de diminuer, en relation directe avec l'expansion de l'Univers (détente adiabatique). La température est en particulier passée au-dessous de 3 000 K environ 380 000 ans après le Big Bang, ce qui a enclenché la Grande recombinaison et l'émission du rayonnement cosmologique.

Température du rayonnement

Selon le modèle ΛCDM, la température $T r$ de l'Univers (exprimée en MeV[alpha 1]) a décru au cours du temps $t$ (compté depuis le Big Bang, exprimé en secondes) suivant la relation approximative[2] :

T_{\mathrm {r} }\,(\mathrm {MeV} )\approx {\frac {1}{\sqrt {t\,(\mathrm {s} )}}}

Température de la matière

Les espèces non relativistes ( $k_{\mathrm {B} }T_{\mathrm {nr} }\ll mc^{2}$ ) suivent une équation d'évolution de température différente :

T_{nr}\,\propto a^{-2}\propto \rho ^{\frac {2}{3}}

où $a$ désigne le facteur d'échelle et $\rho$ la densité de l'Univers.

On peut comprendre l'évolution pendant l'ère de la matière^[Quoi ?] en la liant à l'énergie cinétique dans un volume fixé : la vitesse des particules décroît en :

v_{\mathrm {p} }\,\propto a^{-1}

Notes et références

Notes

Quand on parle d'une température exprimée en MeV il s'agit en fait de $k_{\mathrm {B} }T$ où $k_{\mathrm {B} }$ désigne la constante de Boltzmann : 1 MeV = 11,605 × 10⁹ K.

Références

(en) D. J. Fixsen, « The Temperature of the Cosmic Microwave Background », The Astrophysical Journal, vol. 707, n^o 2,‎ 2009, p. 916-920 (DOI 10.1088/0004-637X/707/2/916, Bibcode 2009ApJ...707..916F, arXiv 0911.1955).
(en) Daniele Galli et Francesco Palla, « The Dawn of Chemistry », Annual Review of Astronomy and Astrophysics, vol. 51,‎ 13 juin 2013, p. 163-206 (DOI 10.1146/annurev-astro-082812-141029, arXiv 1211.3319v1).

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[2] Quand on parle d'une température exprimée en MeV il s'agit en fait de $k_{\mathrm {B} }T$ où $k_{\mathrm {B} }$ désigne la constante de Boltzmann : 1 MeV = 11,605 × 10⁹ K.

[1] (en) D. J. Fixsen, « The Temperature of the Cosmic Microwave Background », The Astrophysical Journal, vol. 707, n^o 2,‎ 2009, p. 916-920 (DOI 10.1088/0004-637X/707/2/916, Bibcode 2009ApJ...707..916F, arXiv 0911.1955).

[Galli2013-3] (en) Daniele Galli et Francesco Palla, « The Dawn of Chemistry », Annual Review of Astronomy and Astrophysics, vol. 51,‎ 13 juin 2013, p. 163-206 (DOI 10.1146/annurev-astro-082812-141029, arXiv 1211.3319v1).