La cosmologie occupe dans les sciences observationnelles une place particulière. Elle se trouve en effet à la frontière entre physique fondamentale et astrophysique aussi bien par les questions auxquelles elle essaie de répondre que par son mode de relation entre théorie et observations. Les grandes questions sur la géométrie de l'univers, son histoire, son contenu ou sa dynamique ont été posées dés le début du vingtième siècle juste après la mise au point de la relativité générale comme théorie de la gravitation. L'histoire de la cosmologie est pavée depuis près d'un siècle par des prédictions très précises et souvent basées sur des considérations de physique fondamentale ou la philosophie n'était pas absente (si on pense en particulier à l'origine de l'inertie et au principe de Mach). Certaines de ses prédictions allaient même à l'encontre des premières observations comme le “principe cosmologique ” supposant que l'univers est homogène a grande échelle. Il est frappant que beaucoup de ces prédictions, qui étaient pour certaines très difficile à tester, soient en passe d'être vérifiées. L'astrophysique, comme les sciences de la Terre, se heurte à une difficulté essentielle : la physico-chimie des objets étudiés est en général complexe et les prédictions liées à un modèle particulier ne peuvent être testées qu'avec une précision médiocre liée aux limitations évidentes de ces modèles eux même. Par contre en cosmologie, certaines prédictions peuvent être mesurées avec une précision qui les rapproche plus des expériences de physique fondamentale. L'exemple le plus spectaculaire est certainement le caractère “ Planckien ” du rayonnement cosmologique découvert par Penzias et Wilson et vérifié par le satellite COBE. L'histoire de cette prédiction née dans les années 40 de déductions hardies basées sur la physique nucléaire et finalement vérifiée dans les années 90 est un des meilleurs exemples. Il n'est pas le seul ; l'histoire de la constante cosmologique, celle de la matière noire ou surtout de la géométrie de l'Univers sont tout aussi passionnantes. Le caractère Euclidien ou non de la géométrie de notre univers est une de ces questions qu'il est difficile d'attacher à une seule discipline. Elle vient dans les dernières années d'entrer de plein pied dans la science expérimentale. Les moyens observationnels spatiaux liés à des progrès technologiques très pointus sur les détecteurs ont permis une part importante de ces vérifications spectaculaires. On retracera leur histoire durant le vingtième siècle.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, cosmologie, courbure, étoile, expansion de l'univers, fond diffus cosmologique, galaxie, géométrie de l'univers, matière noire, modèle cosmologique, observation de l'espace, principe cosmologique, rayonnement électromagnétique, relativité g

Créé sous le Front populaire et rattaché au CNRS dès sa naissance en octobre 1939, l’Institut d’astrophysique de Paris (IAP) a fêté son 75e anniversaire le 11 octobre 2013. Unité mixte de recherche du CNRS et de l'Université Pierre et Marie Curie, elle compte environ 160 chercheurs, ingénieurs et techniciens. A la fois observateurs, modélisateurs et théoriciens, leurs recherches s'appuient sur de grands programmes observationnels (grâce aux satellite Planck ou au futur projet Euclid), des calculs numériques intensifs, ou même des calculs analytiques poussés. Différents chercheurs et ingénieurs français et étrangers interviennent tout au long du film et évoquent leurs travaux et les personnalités marquantes qui ont participé au développement de l'IAP comme Jean Perrin ou Evry Schatzman (médaille d'or du CNRS en 1983).  Film réalisé par Jean Mouette, suivi d'un commentaire par Jean Audouze.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, recherche scientifique, CNRS

sous-chapitre du cours "Fenêtres sur l'Univers" Ce sous-chapitre se propose de développer divers principes instrumentaux, et de découvrir quelques instruments, plus en détail que dans les chapitres précédents, mais donc aussi avec un plus grand niveau de difficulté. - Observer avec une caméra CCD : Quelques éléments simples pour montrer comment fonctionne l'observation avec une CCD. - Optique adaptative : Ou comment, tel un carrossier, débosseler l'atmosphère pour obtenir des fronts d'onde bien plans et des images bien nettes. - Observations dans le domaine thermique : Dans ce domaine de longueur d'onde, l'acquisition d'un signal suppose la correction de diverses signatures thermiques le plus souvent bien plus importantes que le signal astrophysique (contribution instrumentale, fond de ciel...). - Spectrométrie par TF : Comprendre le principe et le fonctionnement d'un spectromètre par transformée de Fourier.
Mot(s) clés libre(s) : astronomie, astrophysique, instrumentation, optique, diffraction, interférence, spectrométrie, imagerie, détecteur, CCD, bruit, signal, Fourier, caméra, optique adaptative, chaîne de mesure, traitement du signal

Quatrième chapitre du cours "Fenêtres sur l'Univers" L'astrophysique d'aujourd'hui s'appuie sur des outils instrumentaux de pointe. Le but de ce chapitre est de parcourir quelques-uns des grands principes instrumentaux, qui permettent de mesurer les informations spatiale, spectrale, temporelle... présentes dans les signaux astrophysiques. Il montre comment recueillir, décortiquer, investiguer, redresser et interpréter ces derniers.
Mot(s) clés libre(s) : astronomie, astrophysique, instrumentation, optique, diffraction, interférence, spectrométrie, miroir, télescope, monture, astrométrie, photométrie, imagerie, spectro-imagerie, détecteur, CCD, bruit, signal, Fourier, caméra, optique adaptative, chaîne de mesure, traitement du signal

sous-chapitre du cours "Fenêtres sur l'Univers" Le sous-chapitre Outils reprend quelques grandes lignes de l'optique géométrique et de l'optique physique, dans une approche clairement astrophysique (les objets sont p.ex. vraiment à l'infini !), nécessaires à la compréhension de la formation des images en astrophysique.
Mot(s) clés libre(s) : astronomie, astrophysique, instrumentation, optique, diffraction, interférence, miroir, télescope, monture

sous-chapitre du cours "Fenêtres sur l'Univers" On peut diviser la chaîne de mesure en plusieurs étapes. Parfois, il peut être difficile de distinguer aisément leur rôle : d'une part, elles sont intimement liées dans la qualité de l'observation ; d'autre part, leur intégration dans une outil d'observation efficace peut les solidariser intimement. L'ambition néanmoins ce sous-chapitre : mettre un peu d'ordre. - Collecter : Choisir un entonnoir à photons aux propriétés voulus, souvent le plus grand possible, et transformer le front d'onde initial en un front d'onde plus concentré. - Mettre en forme : Travailler les photons pour les compter, les classer par couleur et/ou les repérer spatialement. - Détecter : Convertir le signal lumineux en signal électrique, sans perdre aucune des propriétés gagnées par l'instrument. - Analyser : Traduire en mesures physiquement pertinentes les observables. - Traiter : Commencer (modestement) à traiter les mesures.
Mot(s) clés libre(s) : astronomie, astrophysique, instrumentation, optique, spectrométrie, miroir, astrométrie, photométrie, imagerie, spectro-imagerie, détecteur, CCD, bruit, signal, Fourier, caméra, chaîne de mesure, traitement du signal

La découverte de l'accélération de l'expansion de l'Univers conduit les cosmologistes à postuler l'existence d'une énergie noire qui serait la composante dominante du contenu en matière-énergie de l'Univers actuel. Ainsi, 95% de l'Univers seraient constitués de matière noire et d'énergie noire dont les natures nous sont totalement inconnues. Elles présentent pour les physiciens des enjeux passionnants, d'où pourrait voir naître une nouvelle physique fondamentale autour de ces deux composantes. La mission spatiale de l'ESA Euclid a été sélectionnée par l'Agence Spatiale Européenne pour apporter des réponses concernant la vraie nature de l'Univers noir et révéler la physique nouvelle sous-jacente. Au cours de cette conférence, je présenterai les enjeux scientifiques et techniques de cette mission de haute précision particulièrement complexe, et ce qu'elle devrait nous apprendre sur la matière noire, l'énergie noire, l'histoire de l'Univers et son devenir.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, astroparticule, matière noire, observations spatiales, constantes ; cosmologie ; astrophysique ; Dirac ; modèles ; Univers, sciences de l'univers, énergie sombre, sciences de l'ingénieur

Un regard sur le futur : pouvons-nous comprendre l'infiniment grand à partir de l'infiniment petit ? Les dernières décennies du siècle ont été témoin de progrès extraordinaires dans notre compréhension des constituants ultimes de la matière et des forces qui agissent sur eux. Grâce à l'effort de nombreux scientifiques, nous sommes parvenus à élaborer une « théorie standard » qui décrit et explique tous les phénomènes ainsi observés au coeur du monde des particules élémentaires. Avec la théorie standard, nous pouvons retracer l'histoire de l'Univers en remontant dans le temps, jusqu'à quelques fractions de milliards de secondes après le Big Bang, à un moment où la température de l'Univers s'élevait à un million de milliards de degrés centigrade. A cette époque le plasma primordial qui constituait l'Univers était peuplé de particules que nous ne pouvons produire aujourd'hui seulement dans les accélérateurs de particules les plus puissants en Europe et aux USA. L'évolution de l'Univers a été profondément affectée par les phénomènes qui se déroulèrent alors, et même avant. Ainsi la compréhension des constituants fondamentaux et de leurs interactions est cruciale pour saisir la distribution sur une grande échelle des galaxies, la matière et l'énergie qui le composent, et sa destinée finale. Malgré les progrès, des éléments importants de la microphysique sont encore à l'Etat d'hypothèse. L'existence et les propriétés du « boson de Higgs » ou la nature de la « matière noire » qui constitue l'essentiel de la masse de l'Univers devront être éclaircis par le LHC (Large Hadron Collider), une machine révolutionnaire qui mènera l'Europe à la frontière des hautes énergies. Le LHC est actuellement en construction au CERN (conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) à Genève, dans le cadre d'une collaboration internationale, et devrait entrer en activité en 2007. Le LHC et les machines qui succèderont éclaireront plusieurs aspects fondamentaux de notre monde, comme l'existence de dimensions additionnelles à l'espace et aux temps et permettront la synthèse de la Mécanique Quantique et de la Relativité Générale, le problème théorique le plus profond de notre époque.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, Big Bang, boson de Higgs, collisionneur, cosmologie, courbure spatiale, gravité quantique, infiniment petit, interaction fondamentale, matière noire, modèle standard, particule élémentaire, physique des particules, quark, structure atomique

La théorie de la relativité générale, les modèles de trous noirs et les solutions cosmologiques de type " big-bang " qui en découlent, décrivent des espace-temps courbés par la gravitation, sans toutefois trancher sur certaines questions fondamentales quant à la nature de l'espace. Quelle est sa structure géométrique à grande et à petite échelle ? Est-il continu ou discontinu, fini ou infini, possède-t-il des " trous " ou des " poignées ", contient-il un seul feuillet ou plusieurs, est-il " lisse " ou " chiffonné " ? Des approches récentes et encore spéculatives, comme la gravité quantique, les théories multidimensionnelles et la topologie cosmique, ouvrent des perspectives inédites sur ces questions. Je détaillerai deux aspects particuliers de cette recherche. Le premier sera consacré aux trous noirs. Astres dont l'attraction est si intense que rien ne peut s'en échapper, les trous noirs sont le triomphe ultime de la gravitation sur la matière et sur la lumière. Je décrirai les distorsions spatio-temporelles engendrées par les trous noirs et leurs propriétés exotiques : extraction d'énergie, évaporation quantique, singularités, trous blancs et trous de ver, destin de la matière qui s'y engouffre, sites astronomiques où l'on pense les avoir débusqués. Le second aspect décrira les recherches récentes en topologie cosmique, où l'espace " chiffonné ", fini mais de topologie multiconnexe, donne l'illusion d'un espace déplié plus vaste, peuplé d'un grand nombre de galaxies fantômes. L'univers observable acquiert ainsi la forme d'un " cristal " dont seule une maille correspond à l'espace réel, les autres mailles étant des répliques distordues emplies de sources fantômes.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, cosmologie, courbure, espace, espace courbe, espace riemannien, espace-temps, forme de l'espace, géométrie différentielle, géométrie euclidienne, géométrie multidimensionnelle, gravitation, physique quantique, relativité générale, topologie

Conférence donnée à l'IAP le 17 juin 2008, par Jean-Pierre LUMINET, Astrophysicien à l'Observatoire de Paris-Meudon.
Mot(s) clés libre(s) : astronomie, astrophysique, Copernic, cosmologie, histoire des sciences, Kepler, observation du ciel, système solaire, Tycho Brahe