3.13 Fond diffus cosmologique : de la « plaque noircie par le bruit » aux fines textures de trajectoire et de relief

Accueil ／ Chapitre 3 : Univers macroscopique

Terminologie et périmètre

Nous rattachons l’« origine de la plaque, l’empreinte des motifs, les retouches en cours de trajet, la directionnalité à grande échelle et la dualité de polarisation » au schéma fils–mer–tenseur : dans l’univers jeune, des particules instables généralisées (GUP) naissent et se défont sans cesse ; la durée de leur action et leur traction cumulative sculptent le relief de gravité tensorielle statistique (STG) ; leur déconstruction et leur annihilation réinjectent des paquets d’ondes faibles qui constituent le bruit de fond tensoriel (TBN). Nous emploierons ensuite uniquement les formes longues en français. Pour les images mentales, nous parlerons de fils d’énergie (Energy Threads) et de mer d’énergie (Energy Sea) lors de leur première mention, puis des formes françaises seules.

I. Que regardons-nous exactement ?

Le ciel présente un fond diffus cosmologique (CMB) d’environ 2,7 K, remarquablement uniforme mais loin d’être uni : une série de crêtes et creux acoustiques, un adoucissement des petits angles, et une polarisation scindée en mode E dominant et mode B plus faible. À très grande échelle angulaire, on observe des indices de directionnalité : légère dissymétrie hémisphérique, alignements aux faibles multipôles, « tache froide ».

Trois fils conducteurs se distinguent : un gel initial qui fixe la couleur de fond et la battue acoustique ; des retouches en cours de trajet (lentilles et « granité ») ; un relief super-horizon qui imprime une direction faible. Le triptyque fils–mer–tenseur les relie en une chaîne continue.

II. Pourquoi le fond est-il quasi noir-corps ? Comment le bruit tensoriel s’est « noirci » en CMB (mécanisme et échelles de temps)

Conclusion d’emblée.

La « mer » primordiale était optiquement très épaisse : couplage fort, diffusions nombreuses, libre parcours moyen minuscule. Dans ce bain, les particules instables généralisées réinjectaient en continu des perturbations large bande à faible cohérence—du bruit de fond tensoriel—rapidement conduites vers un spectre de corps noir quasi parfait. Quand l’univers est devenu transparent, les photons ont transporté cette plaque jusqu’à nous.

• Un chaudron épais : couplage fort et diffusion rapide
• L’interaction fréquente photons–matière chargée homogénéise énergie, direction et phase : toute « énergie fragmentée » est absorbée–réémise–réabsorbée et mélangée.
• Noircissement : énergie et « mélange de couleur » convergent
• Le bain supprime les préférences fréquentielles et force la radiation à tendre vers un corps noir, en gommant les teintes pour ne garder qu’une échelle de température.
• Ordre des temps : t_noircissement ≪ t_macro ≲ t_découplage
• Le noircissement est plus rapide que l’évolution macroscopique : la base se fixe d’abord, puis évolue lentement—elle reste donc stable.
• Réglage de température
• L’injection cumulée du bruit de fond tensoriel fixe l’échelle thermique du fond. Quand les micro-canaux qui ajustent le « mélange de couleur » gèlent, la température se verrouille et décroît ensuite jusqu’à 2,7 K.
• Après transparence : la forme de corps noir persiste
• Les effets de trajet induisent des décalages de brillance sans préférence spectrale ; le profil de corps noir subsiste, seule la structure angulaire varie.
• Pourquoi une si grande uniformité ?
• Le noircissement intervient à l’époque la plus « épaisse », où les échanges rapides effacent les différences directionnelles ; le décrochage fige de petits restes, puis les retouches demeurent modestes.

En résumé : bruit de fond tensoriel → noircissement rapide → base quasi corps noir et température unique, ce qui explique l’uniformité et la perfection spectrale du CMB.

III. Comment le motif s’est gravé : compression–rebond et fenêtre de cohérence (peau de tambour acoustique)

1. Une respiration traction–pression
2. Le fluide photon–baryon oscille entre traction gravitationnelle et rebond de pression : des ondes acoustiques analogues à des rides sur une peau de tambour légèrement pressée.
3. Fenêtre de cohérence et règle standard
4. Seules certaines longueurs d’onde résonnent au maximum ; elles laissent un espacement régulier crêtes–creux dans les spectres de température et de polarisation—la règle acoustique.
5. Instantané au découplage
6. Au dernier choc, phases et amplitudes sont figées : qui est en crête de compression ou en creux de raréfaction, quelle est l’ampleur des oscillations, et la cadence des battements. Le contraste impair/pair enregistre « charge et vitesse » : la charge baryonique rehausse les pics de compression.
7. Conseils de lecture

• Espacement des pics : vitesse de propagation et règle géométrique.
• Impair/pair : charge baryonique vs efficacité du rebond.
• Phase TE : contrôle de l’horloge acoustique.

IV. « Lentille et givre » le long du trajet : déflexion, adoucissement des bords et fuite E→B (retraitement en ligne de visée)

1. Gravité tensorielle statistique comme vitre épaisse légèrement courbe

• Adoucissement des petits angles : crêtes et creux s’arrondissent, la puissance glisse vers des échelles plus grandes.
• Fuite E→B : le mode E se tord en un faible mode B en chemin.
• Cartes concordantes : le mode B doit être corrélé positivement aux cartes de convergence/cisaillement (κ/φ), plus fortement aux petites échelles ; la reconstruction à quatre points et la quantité d’adoucissement doivent contraindre le même relief.

2. Bruit de fond tensoriel comme givre large bande
3. Un fond diffus tardif, faible et non coloré n’altère pas la forme de corps noir, mais adoucit encore les bords et ajoute une fuite E→B minime. Son intensité suit faiblement les régions plus actives, sans signature chromatique marquée.
4. Évolution de trajet : décalage achromatique
5. Traverser un volume à relief lentement variable refroidit ou réchauffe toute une ligne de visée. L’empreinte clé est un déplacement de même signe à toutes fréquences (achromatique), à distinguer des avant-plans colorés. Les transitions précoces et le creusement/relâchement tardif y contribuent, avec une faible corrélation attendue avec des traceurs de grande structure (φ, densité de galaxies).
6. Une « fine givre » due à la réionisation
7. Les électrons libres adoucissent légèrement la température aux petits angles et régénèrent du mode E aux grands angles. Leur part doit être budgétée avec celles de la gravité tensorielle statistique et du bruit de fond tensoriel.

Grille de diagnostic :

• Refroidissement/échauffement de même signe sur plusieurs bandes ⇒ évolution de trajet.
• Adoucissement co-variant avec la grande structure ⇒ gravité tensorielle statistique dominante.
• Élargissement léger sans dispersion marquée ⇒ reliquat de bruit de fond tensoriel.

V. Texture et directionnalité aux très grandes échelles : fossiles de crêtes et de corridors

• Axes privilégiés
• Si le relief super-horizon comporte crêtes/corridors/vallées, les multipôles les plus bas s’alignent (dissymétrie hémisphérique, alignements à faible ℓ). Ce sont des projections géométriques, non des anomalies arbitraires.
• Décalages en « bloc froid/chaud »
• Des lignes de visée à travers un relief en évolution peuvent paraître globalement plus froides ou plus chaudes. Des corrélations croisées avec l’effet Sachs–Wolfe intégré, les cartes de lentille et des indicateurs de distance doivent révéler de faibles échos de même signe.
• Le corps noir reste intact
• Ces effets modulent la brillance et l’orientation, pas le mélange spectral ; la base de corps noir se maintient.

VI. Deux branches de polarisation : E comme trame principale, B comme torsion et fuite

1. Mode E (plaque principale)
2. L’anisotropie de la « peau de tambour » au découplage s’imprime par diffusion en un motif ordonné, en phase avec la série de température (la corrélation TE en est l’empreinte).
3. Mode B (surtout engendré en chemin)
4. La déflexion par la gravité tensorielle statistique tord une fraction du E en B ; le bruit de fond tensoriel ajoute une fuite marginale.

• Le B reste faible et sa corrélation avec la convergence/cisaillement croît vers les petites échelles.
• La détection d’un B fort aux grands angles indiquerait des ondes transverses précoces de type gravitationnel, sans être nécessaire pour expliquer le B observé aujourd’hui.

VII. Mode d’emploi des figures (guide opérationnel)

• Règle : espacement pics–creux ⇒ échelle acoustique et limite de propagation.
• Charge : contraste impair/pair ⇒ charge baryonique et efficacité du rebond ; phase/amplitude TE valident la battue.
• Adoucissement : plus c’est lissé aux petits angles, plus le relief est épais ou le bruit plus présent ; co-contraindre avec les cartes φ et la reconstruction à quatre points.
• Direction : rechercher un axe préféré/une dissymétrie ; vérifier l’alignement avec lentille faible/BAO/écarts de distance.
• Achromatique : déplacement de même signe sur bandes multiples ⇒ évolution de trajet ; s’il est coloré ⇒ avant-plans (poussières, synchrotron, free-free).
• Corrélation B–κ : plus forte aux petites échelles ⇒ lentille dominante ; après « delensing », le résidu B borne le bruit de fond tensoriel et/ou les ondes transverses précoces.

VIII. Face au récit de manuel : ce que nous gardons, ce que nous ajoutons (et ce que nous promettons de tester)

1. Conservé

• Phase acoustique fortement couplée, figée au découplage.
• Retouches tardives par lentille et réionisation.

2. Ajouts / différences

• Provenance du fond : la base quasi corps noir vient du noircissement rapide du bruit de fond tensoriel, sans composant additionnel.
• Budget d’adoucissement : la douceur aux petits angles résulte de la somme « gravité tensorielle statistique + bruit de fond tensoriel », non d’un unique « degré de lentille ».
• Attribution des « anomalies » : dissymétrie hémisphérique, alignements bas-ℓ et tache froide sont des empreintes naturelles du relief tensoriel et doivent faire écho dans d’autres données.

3. Engagements testables

• Une carte de relief unique doit réduire à la fois les résidus de lentille CMB et de lentille faible des galaxies.
• La corrélation B–convergence doit croître vers les petites échelles.
• Les décalages achromatiques doivent se déplacer ensemble entre bandes.
• La direction de la tache froide doit montrer des corrélations faibles de même signe en ISW, distance et convergence.

IX. Systématiques : séparer « relief/trajectoire » de « avant-plans/instrument »

• Achromatique vs coloré : achromatique ⇒ évolution de trajet ; coloré ⇒ avant-plans (poussières, synchrotron).
• Croisé B–κ : corrélation significative ⇒ déflexion crédible par la gravité tensorielle statistique ; sinon, vigilance sur les fuites instrumentales.
• Verrous multi-bandes : utiliser la courbe de corps noir pour verrouiller la base ; traquer des résidus spectraux (μ/y) pour borner les injections tardives de bruit de fond tensoriel.
• Reconstruction à quatre points / φ : cohérence entre l’adoucissement TT/TE/EE et la reconstruction ⇒ un même relief contrôle phase, amplitude et non-gaussianité.

X. Validation et perspectives (tests falsifiables et renforcements)

• P1 | Carte commune : ajuster l’adoucissement CMB et la lentille faible des galaxies avec la même carte φ/κ ; une convergence des résidus soutient la gravité tensorielle statistique comme lentille dominante.
• P2 | Résidu B après « delensing » : une pente large bande et peu cohérente soutient une part finie du bruit de fond tensoriel ; une « bosse » aux grands angles pointerait vers des ondes transverses précoces.
• P3 | Croisé ISW achromatique : des décalages de même signe entre CMB et LSS/φ renforcent l’explication par évolution de trajet.
• P4 | Échos de la tache froide : réponses faibles et concordantes en ISW, distances et convergence confirment une relique du relief plutôt qu’un bruit fortuit.
• P5 | Bornes μ/y : des limites spectrales plus strictes impliquent une injection tardive plus faible du bruit de fond tensoriel ; l’inverse quantifie sa part.

XI. Une métaphore utile : peau de tambour et verre dépoli

1. Phase « peau de tambour » : une membrane tendue (tension élevée) semée de micro-gouttes (perturbations injectées par les particules instables). Tension et charge interagissent et créent une cadence compression–rebond.
2. Instantané : le découplage photographie l’état du motif.
3. Vue à travers un verre : ensuite, nous regardons cette plaque à travers un verre légèrement ondulant (gravité tensorielle statistique) et doucement dépoli (bruit de fond tensoriel résiduel) :

• les ondulations arrondissent les motifs ;
• le dépoli adoucit les bords ;
• une lente déformation réchauffe/refroidit des zones sans changer la couleur.
• C’est, en substance, le CMB d’aujourd’hui.

Quatre lignes à retenir

• Une base venue du bruit : le bruit de fond tensoriel s’est rapidement noirci dans un bain épais, fixant une base quasi corps noir et une température unique.
• Un motif né de la battue : la phase fortement couplée a inscrit des battements acoustiques cohérents (pics–creux et mode E).
• Une chirurgie légère en route : la gravité tensorielle statistique arrondit et fait fuir E→B ; le bruit de fond tensoriel adoucit encore ; l’évolution de trajet laisse des décalages achromatiques.
• Les grandes échelles ne sont pas « de mauvaises données » : les dissymétries et la tache froide sont des reliques du relief tensoriel et doivent résonner dans d’autres observables.

Conclusion

Avec l’image unifiée d’une « plaque noircie par le bruit + ombres d’un relief sous tension + retouches légères en trajet », nous conservons l’essentiel manuel des pics acoustiques tout en donnant aux adoucissements, aux modes B, à la directionnalité et aux « anomalies » une origine physique testable. En suivant le guide en sept étapes—règle, charge, adoucissement, direction, décalage achromatique, corrélation B–κ et résidu après « delensing »—nous relions des indices épars en une unique carte tensorielle cohérente de l’univers.