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Âges sombres

Epoque de l'histoire de l'Univers située entre l'émission du rayonnement fossile (380 000 ans après le Big Bang) et l'allumage de la première génération d'étoiles, quelques centaines de millions d'années plus tard.

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Année-lumière

L’année-lumière est une unité de distance utilisée en astronomie. Elle représente la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année, soit environ 9 500 milliards de km (la lumière voyageant dans le vide à la vitesse d’environ 300 000 km/s).

ASI

L'Agence spatiale italienne (Agenzia Spaziale Italiana) a été créée dans les années ‘80 pour promouvoir, coordonner et diriger les activités spatiales de l'Italie. L’ASI participe au projet PLANCK en tant que maître d'oeuvre de l'instrument LFI (Low Frequency Instrument).

Astrophysique

Science physique qui s'intéresse à la formation, évolution (et parfois structure et dynamique) des objets et rayonnements présents dans l'Univers, comme les grains interstellaires, planètes, étoiles, galaxies, amas de galaxies (liste non exhaustive).

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Big-Bang

Le modèle du Big-Bang est le modèle scientifique utilisé pour décrire l’histoire de notre Univers en expansion. Le Big-Bang lui-même correspond au début de cette expansion. Le Big-Bang ne s’est pas produit quelque part, il s’est produit partout en même temps : l’espace n’existe pas en dehors de l’espace-temps issu du Big-Bang.

Bolomètre

Détecteur sensible au rayonnement dans le domaine micro-ondes à infra-rouge utilisé dans l'instrument HFI. Le bolomètre absorbe le rayonnement et mesure les très faibles variations de température qui en résultent.

Bruit de photons

Fluctuation du rayonnement mesuré dû à la statistique d'arrivée des photons. Ce bruit, lié au rayonnement lui-même, n'est pas réductible.

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Ciel

En astrophysique, désigne l'univers observable au delà de l'atmosphère terrestre. Désigne parfois aussi l'émission nocturne que l'on observe depuis la Terre en regardant au travers de l'atmosphère toute partie au dessus de l'horizon.

CNES

Le Centre National d’Etudes Spatiales est un établissement public à caractère industriel et commercial (EPIC) chargé d’élaborer et de mettre en oeuvre la politique spatiale de la France au sein de l’Europe. Le CNES participe au projet PLANCK en tant que maître d’oeuvre de l’instrument HFI (High Frequency Instrument).

CNRS

Principal organisme de recherche à caractère pluridisciplinaire en France créé en 1939, le Centre national de la recherche scientifique mène des recherches dans l'ensemble des domaines scientifiques, technologiques et sociétaux. Il a participé à la réalisation technique du développement du réfrigérateur à 0,1K du satellite PLANCK. Les laboratoires du CNRS ont joué un rôle crucial dans la conception, le développement et la maîtrise d'oeuvre jusqu'à la livraison de l'instrument HFI. Ils assurent la responsabilité scientifique et technique de l'instrument, contribuent au développement des objectifs scientifiques et à la conception du traitement des données.

Cosmologie

Etude de l'Univers dans son ensemble, de son histoire, de sa structure et de son évolution à l'aide de théories physiques, d'observations et de simulations numériques. Afin d'étudier l'évolution de l'Univers, la cosmologie fait appel à différents domaines de la physique, de l'astrophysique pour étudier les corps célestes à la physique des particules pour comprendre la formation de la matière.

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Délivrables

Résultats sous forme de cartes par fréquence ou composante, spectres de puissance, données ordonnées en temps et étalonnées, qui seront livrés à l’ESA à l’issue de la période propriétaire (période pendant laquelle seuls les membres de la collaboration Planck ont accès aux données des instruments). Toutes ces données seront alors rendues libres d’accès à toute la communauté scientifique.

DPC

Le Centre de traitement des données (Data Processing Center) reçoit les données brutes de l’instrument HFI via le MOC et livre à l’ESA les délivrables. Cette tâche est divisée en 4 étapes :

1) les données reçues sont ordonnées, attribuées aux détecteurs, intégrées dans la base de données

2) les données brutes sont traduites en puissance venant du ciel, la réponse optique des détecteurs est mesurée et les cartes par fréquences sont construites - idéalement tous les effets « instrument » sont pris en compte et corrigés au cours de cette étape

3) les cartes par composante astrophysique ainsi que les catalogues sont construits

4) les résultats cosmologiques sont produits (spectres de puissance et paramètres cosmologiques essentiellement).

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Effet Gunn-Peterson

Absorption de certains photons ultra-violets par l'hydrogène neutre.

ESA

L'Agence spatiale européenne (European Space Agency) est une organisation indépendante qui a pour mission d'élaborer et de mener à bien le programme spatial européen. L’ESA est le maître d'ouvrage du programme HERSCHEL/PLANCK qui définit ses objectifs, son calendrier et le budget consacré aux deux satellites.

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Fond diffus infrarouge

ou Fond extragalactique ou CIB pour Cosmic Infrared Background

Rayonnement diffus provenant des générations de galaxies.
Ce rayonnement cumulé est bien moins intense que le rayonnement fossile cosmologique, et présente aussi des fluctuations dues à l'aggrégation des galaxies. Il est plus intense dans l'infrarouge surtout à cause du rayonnement thermique des poussières dans les galaxies, et un peu à cause du décalage cosmologique vers le rouge. C'est une sorte de rayonnement fossile des galaxies, témoignage du refroidissement du gaz de baryons dans les halos de matière noire.

Étudier son intensité et sa structure nous renseigne sur la formation des galaxies en contexte cosmologique.

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Galaxie

Ensemble gravitationnellement lié de milliards d'étoiles, de poussières interstellaires, et de matière noire. Par exemple, la Voie Lactée (notre Galaxie), ou la galaxie d'Andromède.

Gaussianité des fluctuations

Relation mathématique entre l’amplitude et la taille angulaire des fluctuations du rayonnement fossile. Si les fluctuations sont gaussiennes, alors toute l’information présente dans la carte est contenue dans le spectre de puissance angulaire.

Gravitation

La gravitation est l’attraction qu’exercent deux corps possédant une masse l’un sur l’autre. La gravitation est la cause de la chute des corps vers la Terre. C’est aussi à cause de la gravitation que les planètes tournent autour du Soleil.

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Horizon cosmologique

Taille de l'Univers observable à un moment donné. Il correspond à la distance que la lumière a pu parcourir depuis le Big-Bang.

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IDT

L'équipe instrumentale (ou Instrument Development Team) a en charge la construction de l'instrument puis son étalonnage au sol. La réalisation de HFI a suivi un plan de développement typique aux expériences spatiales, depuis des modèles de démonstration des sous-systèmes jusqu'à un modèle de qualification et un modèle de vol. L'IDT, composée d'ingénieurs, de techniciens et de chercheurs instrumentalistes, a ainsi suivi l'étude, la réalisation puis l'étalonnage de l'instrument et son intégration dans le satellite, de 2000 jusqu'au lancement en 2009.

Inflation

Période très ancienne de l'histoire de l'univers où la taille de celui-ci aurait augmenté considérablement en un temps très bref. On ne sait pas si l'inflation a eu lieu, mais les observations actuelles le suggèrent fortement. Selon toute vraisemblance, c'est cette phase d'inflation primordiale est à l'origine des "germes" qui se ont évolués en galaxies et amas de galaxies. Déterminer certaines des caractéristiques de cette phase d'inflation via l'étude du rayonnement fossile est un des enjeux principaux de la mission Planck.

Interactions fondamentales

On décrit actuellement toutes les interactions entre les particules avec quatre forces fondamentales : la gravitation, l'électromagnétisme et les forces nucléaires dites forte et faible. La force électromagnétique régit la propagation de la lumière, mais aussi la forme et la cohésion d'à peu près tous les objets dont la taille n'excède pas quelques dizaines de kilomètres. Pour des objets de plus grande taille, c'est la gravitation qui règne en maître. C'est elle qui structure la matière dans l'univers, que ce soit à l'échelle des galaxies ou de la Terre en imposant sa forme et son orbite autour du Soleil par exemple. Quant aux forces nucléaires forte et faible, elles interviennent dans les réaction nucléaires, que ce soit dans les étoiles ou dans une centrale nucléaire, et elles assurent la cohésion des noyaux atomiques, et en leur sein celle des protons et des neutrons qui les composent.

IOT

L'équipe opérationnelle (ou Instrument Operation Team) est responsable de la mise en marche et des réglages de l'instrument juste après le lancement, de la surveillance et de toute action nécessaire pour garantir la qualité des données pendant les relevés du ciel. Elle est constituée d'ingénieurs dont la majorité a participé à la construction de HFI, et de chercheurs instrumentalistes qui font le lien entre l'instrument et l'analyse des données.

Isotropie

Toutes les directions sont équivalentes. A l’inverse on parle d’anisotropies pour indiquer des variations en fonction de la direction d’observation.

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L2

Second point de Lagrange : l’un des point d’équilibre du système Terre-Soleil situé sur l’axe Terre-Soleil. Plus de détails ici.

Ligne de visée

Direction dans laquelle est faite une observation. Ce nom particulier rappelle qu’on observe la somme de toutes les lumières émises par des objets présents dans cette direction, quelle que soit leur distance.

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Matière noire

La matière “noire” n’émet pas, n’absorbe pas, ne réfléchit pas la lumière, elle est donc indétectable directement en astronomie. De nombreuses particules ont été imaginées par les théoriciens pour constituer cette matière noire mais aucune n’a été directement détectée à ce jour. Cette matière semble composer plus de 85% de la masse de l’Univers.

Mécanique quantique

Théorie qui décrit le comportement des particules élémentaires et de tout le monde microscopique. Les lois qui la régissent sont par certains aspect très différentes de celles de la mécanique qui régit des objets de la vie courante qui comportent un très grand nombre d'atomes. Autrement dit, au niveau microscopique, les particules élémentaires ont un comportement qui défie l'intuition : les phénomènes sont décrits de façon discontinue et probabiliste.
Cependant, la mécanique quantique a été maintes et maintes fois validée par d'innombrables expériences et ce avec une précision fantastique, aussi les scientifiques pensent-ils que les lois que nous en connaissons sont exactes. La mécanique quantique est omniprésente dans la chimie et la biologie, mais aussi dans des technologies qui nous utilisons de façon quotidienne : le transistor, un des composants électroniques les plus simples qui soit, a un comportement dicté par les lois de la mécanique quantique.

Mission nominale

Période comprise entre le 13 aout 2009 et le 27 novembre 2010. Elle correspond au temps nécessaire pour avoir deux observations de tout le ciel à toutes les fréquences.

Modèle de concordance

C'est le nom donné par les scientifiques au scénario le plus abouti qui décrit l'histoire de l'univers du Big Bang à nos jours. Il stipule que notre univers a, très tôt dans son histoire, connu une phase dite d'inflation, et qu'il est aujourd'hui composé à 4% environ de matière ordinaire, à 23% de matière noire et à 73% d'énergie noire. Pour l'instant, ce modèle est plus descriptif qu'explicatif : il dit de quoi est fait l'univers et décrit certaines époques de son histoire, mais il n'explique pas pourquoi il en a été ainsi. Sa très grande force est qu'il est en accord avec toutes les observations actuelles (rayonnement fossile, galaxies lointaines, supernovae ...). Ses faiblesses sont que l'on ne sait rien de la nature de ce qui constituerait 96% de notre Univers en terme d'énergie ou de l'origine de l'inflation par exemple. De ce fait, ce modèle est sans doute incomplet (par exemple, il se pourrait qu'il manque des ingrédients au contenu matériel de l'univers), ou inexact au sens où certains ingrédients pourraient éventuellement être remplacés par d'autres.

Modèle de concordance

Le modèle de concordance est le nom donné au scénario qui permet aujourd'hui d'expliquer au mieux l'ensemble des propriétés de l'univers que nous connaissons.

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NASA

L’Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace (The National Aeronautics and Space Administration) est une agence gouvernementale créée en 1958 qui a en charge la majeure partie du programme spatial civil des États-Unis. La recherche aéronautique relève également du domaine de la NASA. La NASA contribue au financement du satellite PLANCK.

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Ondes gravitationnelles

Vibrations de l'espace-temps qui se propagent dans l'espace à l'instar des vagues qui se propagent à la surface d'une eau calme lors qu'y on jette un caillou. Les ondes gravitationnelles interagissent très peu avec la matière, au point qu'elles sont extraordinairement difficiles à détecter. Elles ne sont produites massivement que lors d'événements gravitationnels extrêmes comme la collision entre deux trois noirs, et, éventuellement lors du Big Bang. La mise en évidence d'ondes gravitationnelles issues du Big Bang est l'objectif le plus ambitieux (et le plus incertain) de la mission Planck.

Orbite

Trajectoire elliptique autour d’un objet céleste.

Oscillations acoustiques baryoniques

Les ondes de matière ordinaire (ou baryonique) se propagent, par définition, à la vitesse du son  - d'où le terme acoustique (l'amplitude et la fréquence les rendent cependant "inaudibles"). Elles se sont formées dans le plasma primordial puis ont évolué avec la gravitation et l'expansion de l'univers. On les observe dans le rayonnement fossile (on parle de pics acoustiques) et dans les distributions de galaxies (on parle d'oscillations acoustiques baryoniques).

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Photon

Petit grain d’énergie qui constitue la lumière (rayons X, ultraviolet, visible, infrarouge, radio ...). Le photon est la particule élémentaire qui transmet l’interaction (la force) électromagnétique. Chaque onde électromagnétique transporte des photons qui ont une énergie bien déterminée. Dans le visible, on peut relier son énergie à la couleur de la lumière.

Physique des particules

Science physique qui s'intéresse à la matière à l'échelle des particules élémentaires.

Plan focal

Zone d'un télescope dans laquelle se forme l'image. Désigne aussi les instruments scientifiques de mesure qui sont placés dans cette zone pour mesurer le rayonnement astrophysique obtenu par le télescope.

Plasma

Etat de la matière dans lequel les atomes ont perdu tout ou partie de leurs électrons.

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Quasar

Nom donné à une galaxie dont la région centrale d'une galaxie quand elle devient extrêmement lumineuse, probablement lorsque le trou noir supermassif qu'elle contient engloutit des quantités très importantes de matière.

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Rayonnement

Energie transportée par de la lumière ou des particules.

Rayonnement cosmique

Rayonnement présent dans l'Univers à grand échelle. Le principal rayonnement cosmique est le rayonnement cosmologique, mais il existe aussi le rayonnement infrarouge ou radio des galaxies par exemple.

Rayonnement fossile

Rayonnement observé aujourd'hui et émis lorsque l'Univers était beaucoup plus jeune (et dense et chaud). On le détecte dans le domaine des ondes millimétriques, il correspond à une température de -270 degrés Celsius. On l'appelle aussi rayonnement cosmologique, ou CMB en anglais (Cosmic Microwave Background).

Rayonnement thermique

Rayonnement ayant pour origine le refroidissement d'un corps disposant d'une certaine température; autrement dit, rayonnement uniquement dû à la température d'un corps.

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Spectre de la lumière

Décomposition de la lumière en fonction de la fréquence (ou de la longueur d'onde). Par exemple la partie visible du spectre de la lumière du Soleil est observable dans l'arc-en-ciel : la lumière de notre étoile est naturellement décomposée par les fines gouttes de pluie.

Spectre de puissance angulaire

Description mathématique de l’amplitude des fluctuations en fonction de leur taille angulaire sur une carte. On garde ainsi uniquement l’information statistique sur le comportement des fluctuations et on perd l’information sur leur position - position supposée aléatoire et donc sans intérêt statistique.

Supraconductivité

Phénomène caractérisé par l'absence de résistance électrique qui permet de transporter l'électricité sans perte d'énergie. Elle se manifeste à des températures très basses, voire proches du zéro absolu selon le matériau considéré.

Synchrotron

Rayonnement émis par toute particule chargée en présence d’un champ magnétique. Son nom fait référence
aux accéletateurs de particules où il est particulièrement intense. L’intensité du rayonnement dépend de l’énergie des électrons et de l’intensité du champ magnétique.

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Trajectoire

Ensemble des positions occupées par un point (en mathématiques) ou un véhicule (tel un satellite) au cours du temps.

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Univers

L’univers est constitué à plus de 99,9999 % de vide, le reste étant occupé par la matière sous toutes ses formes (planètes, étoiles, particules exotiques...). Le temps s’y écoule, et tout ce qui transite par le vide sans être de la matière s’y propage, comme la lumière.

L’univers aurait 13,7 milliards d’années environ (temps écoulé depuis le Big Bang). Notre Univers est l’ensemble de l’espace qui nous est accessible.

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