8.6 Origine « standard » du fond diffus cosmologique

Accueil ／ Chapitre 8 : Théories paradigmes bousculées par la Théorie des fils d’énergie

Objectif en trois étapes

• Expliquer comment le scénario standard rend compte de l’origine et des motifs du fond diffus cosmologique (CMB), et pourquoi ce récit s’est imposé.
• Mettre en évidence les détails observationnels qui le questionnent encore : anomalies aux grands angles, « intensité » du lentillage, tensions inter-sondes.
• Proposer une reformulation unifiée sur une même base physique : utiliser le bruit local tensoriel (TBN) comme fond thermique « noircit » et la gravité tensorielle statistique (STG) comme surimpression de paysage, les deux étant alimentés au niveau microscopique par des particules instables généralisées (GUP). Dans le texte, nous écrivons d’abord les dénominations complètes — « particules instables », « gravité tensorielle statistique », « bruit local tensoriel » — puis nous les réemployons telles quelles.

I. Ce que dit le cadre dominant

1. Affirmation centrale

• L’Univers primordial est un plasma chaud où photons et matière chargée sont fortement couplés. En se refroidissant et en se raréfiant, il atteint recombinaison et découplage : les photons se libèrent et laissent un fond quasi corps noir à 2,7 K — le CMB.
• Les anisotropies de température tracent des perturbations primordiales ; les oscillations acoustiques photon-baryon inscrivent une alternance de pics et de creux ; la polarisation E confirme ce rythme.
• Les grandes structures tardives retouchent légèrement le CMB : lentillage (lissage des petites échelles, fuite E→B) et évolution des potentiels sur la ligne de visée (par exemple l’effet Sachs-Wolfe intégré), habituellement traités comme des corrections du second ordre.

2. Pourquoi ce scénario séduit

• Puissance quantitative : positions de pics et hauteurs relatives des spectres de puissance température/polarisation sont prédites et ajustées avec précision.
• Cohérence multi-données : un seul cadre contraint conjointement température, polarisation, lentillage et « règle » angulaire.
• Peu de paramètres : quelques degrés de liberté suffisent à des inférences cosmologiques fines et comparables.

3. Comment le lire
4. Le récit s’appuie sur l’histoire thermique et des perturbations primordiales, avec de « petites retouches tardives ». Les anomalies de grands angles et les tensions inter-sondes sont souvent traitées comme fluctuations statistiques ou systématiques pour préserver la cohérence globale.

II. Difficultés observationnelles et débats

• Léger « défaut d’alignement » aux grands angles
• Alignements des faibles multipôles, asymétrie hémisphérique et tache froide célèbre ne sont pas rédhibitoires isolément ; leur combinaison et leur stabilité questionnent l’explication par le seul hasard.
• Préférence pour un lentillage plus fort
• Les ajustements CMB favorisent souvent un lissage par lentillage légèrement plus intense que ne l’indiquent certaines mesures de lentille faible et de croissance, et les amplitudes ne concordent pas toujours parfaitement.
• Silence des ondes gravitationnelles primordiales
• Un signal B robuste reste à confirmer, ce qui pousse les « histoires minimales » du jeune Univers vers des versions plus douces ou plus complexes.
• Petites tensions inter-sondes
• L’« apparence tardive » déduite du CMB présente des écarts faibles mais systématiques avec la lentille faible, les distorsions d’espace des redshifts et la croissance des amas, souvent « réparés » par des rétroactions, des systématiques ou des degrés de liberté ajoutés.

Conclusion courte

L’origine standard brille à l’ordre principal, mais laisse place à l’interprétation fine sur les anomalies de grands angles, la force du lentillage et la cohérence inter-sondes.

III. Reformulation EFT et changements perceptibles

Résumé en une phrase

Le corps à 2,7 K du CMB provient d’un noircissement rapide du bruit local tensoriel dans un « gros chaudron » primordial (fort couplage, forte diffusion, libre parcours moyen très court) qui fabrique un fond thermique quasi corps noir. Les motifs fins résultent de la superposition d’un « battement » acoustique et de la projection d’un paysage tensoriel ; en chemin, seuls le lentillage par gravité tensorielle statistique et une évolution de trajectoire achromatique apportent de légères retouches. Au niveau microscopique, des particules instables alimentent en continu énergie et traction au fil de processus d’« étirement-relâchement ».

Image intuitive

Voyons le CMB comme un négatif déjà développé :

1. le fond est fixé par le noircissement précoce du « bouillon » thermique ;
2. le motif additionne « battement de peau de tambour » (acoustique) et « projection de relief » (paysage tensoriel) ;
3. le trajet optique traverse un verre légèrement ondulé et lentement changeant (lentillage + évolution de trajectoire), qui arrondit les détails et décale l’ensemble sans dépendance chromatique.

Trois points essentiels

1. Fond vs motif (cloisonnement plus net des mécanismes)
   • Fond (le corps) : le bruit local tensoriel se thermalise vite dans le chaudron, gomme toute préférence de fréquence et fixe la ligne de base corps noir ; à mesure que se figent les canaux qui changent la « répartition des couleurs », la température se verrouille à l’étalon de 2,7 K.
   • Motif (les détails) :
     1. Inscription acoustique : compression-relâchement photon-baryon s’additionne en phase seulement dans la « fenêtre de cohérence », définissant l’espacement des pics et le contraste pair/impair.
     2. Surimpression de paysage : puits et barrières du potentiel tensoriel projettent l’information « plus profond / plus haut » sur le fond et règlent la tonalité des grandes angles.
     3. Trame de polarisation : la diffusion anisotrope au découplage génère des modes E ordonnés qui corroborent le rythme thermique.
2. Anomalies = filigranes (plutôt qu’un seau de bruit)
3. Alignements bas-ℓ, asymétries hémisphériques et tache froide sont lus comme des empreintes d’un résidu tensoriel à très grande échelle. Ils doivent résonner dans les mêmes directions préférées de la convergence en lentille faible et des résidus de distance, plutôt que d’être relégués à de simples « coups de chance / systématiques ».
4. Une carte, plusieurs usages (basemap partagée)
5. Une même carte de potentiel tensoriel doit, à la fois, rendre compte :
   • des orientations bas-multipôles et du lissage petites échelles du CMB ;
   • de la convergence (lentille faible / cisaillement cosmique) avec préférence directionnelle ;
   • des micro-décalages directionnels de distance dans les supernovæ et les BAO ;
   • de la « traction supplémentaire » observée dans les bords des disques galactiques.
   • Si chaque jeu de données exige sa « rustine » locale, la reformulation unifiée échoue.

Indices testables (exemples)

1. Corrélation E/B – convergence croissante avec l’échelle : les modes B doivent corréler plus fortement avec la convergence (ou le cisaillement cosmique) aux petites échelles angulaires, signe d’un « cintrage en chemin » dépendant de l’échelle.
2. Empreinte achromatique de trajectoire : des décalages de blocs de température qui co-varient entre fréquences favorisent l’évolution de trajectoire plutôt que des avant-plans poussiéreux colorés.
3. Convergence sur carte partagée : la même carte de potentiel tensoriel doit réduire les résidus de lentillage du CMB et de la lentille faible des galaxies ; si deux cartes distinctes sont requises, l’appui manque.
4. Échos des filigranes : directions préférées (alignement bas-ℓ, tache froide) à retrouver, faiblement mais conjointement, dans les résidus de distance, l’empilement ISW et la convergence.
5. Règle BAO – CMB cohérente dans le détail : l’échelle définie par les pics acoustiques doit se recaler naturellement sur la règle BAO avec une même carte, sans ajustements indépendants.

Ce qui change pour le lecteur

1. Point de vue : passer de « l’après-coup de l’explosion » à « fond thermique de bruit local tensoriel + surimpression de paysage tensoriel », où les « anomalies » deviennent des filigranes exploitables en imagerie conjointe.
2. Méthode : utiliser les résidus pour cartographier le relief ; exiger que CMB, lentille faible et micro-décalages directionnels de distance s’alignent sur les mêmes directions et environnements.
3. Attentes : ne pas miser sur un B robuste ; rechercher des micro-biais cohérents, la convergence « même carte » entre lentillage et distance, et des décalages achromatiques de trajectoire.

Clarifications brèves

1. Nions-nous le caractère de corps noir ? Non : il découle du noircissement rapide du bruit local tensoriel dans le chaudron primordial.
2. Les pics acoustiques subsistent-ils ? Oui : ils forment l’ossature du motif et co-imagent avec le paysage tensoriel.
3. Le bruit actuel fabrique-t-il le CMB ? Non : le CMB est un négatif figé tôt, seulement retouché à la fin.
4. Est-ce « tout environnement » ? Non : nous ne retenons comme indices de paysage tensoriel que des motifs directionnels/environnementaux reproductibles et alignables ; les traitements systématiques usuels demeurent.

Résumé de la section

1. Le scénario standard — histoire thermique plus perturbations primordiales — décrit finement le corps et le rythme du CMB, mais peut paraître « patchwork » sur les anomalies de grands angles, la force du lentillage et la cohérence inter-sondes.
2. La reformulation par « mer d’énergie » unifie le CMB en fond thermique de bruit local tensoriel et surimpression de paysage tensoriel :
   • le fond quasi corps noir et l’uniformité viennent d’une thermalisation rapide dans le chaudron primordial ;
   • l’échelle et l’orientation du motif proviennent des battements acoustiques et du paysage tensoriel ;
   • en chemin, la gravité tensorielle statistique courbe et lisse, engendre des modes B faibles, et l’évolution de trajectoire achromatique appose un décalage global.
3. Sur le plan méthodologique, une carte de potentiel tensoriel partagée permet le « une carte, plusieurs usages » entre sondes, transforme les « anomalies » en indices d’imagerie conjointe, avec moins d’hypothèses et des tests plus forts.