Global energetics: fossil memory (metals) vs ... - David Elbaz

Le fond diffus cosmologique
1. Mesurer la quantité d’He et de métaux par unité de volume (Mpc 3 ) de l’univers local:
ρ métaux ~ 2.5 x 10 -30 kg m -3 (cf diapo suivante) et ΔY=0.04=2Z =>ρ He ~ 5 x 10 -30 kg m -3
2. En déduire la quantité totale de lumière produite par unité de volume :
ρ L = ρ lum x c 2 [ J m -3 ] où ρ lum =[0.0074 x ρ He + 0.0084 x ρ métaux ]
3. Sur Terre, on mesure un fond diffus par u. de surface et par stéradian: en W m -2 sr -1 .
C e f o n d n o u s a r r i v e s u r l a t o t a l i t é d u c i e l = 4 π
stéradians : ε L =ρ lum x c 2 / 4π [ J m -3 sr -1 ]
4. La lumière nous arrive à la vitesse « c », donc sur une surface collectrice de 1 m 2 on
r e ç o i t l a l u m i è r e c o n t e n u e d a n s « c » m 3 p a r s e c o n d e :
I= ρ lum x c 3 / 4π [ W m -2 sr -1 ]
5. Mais on mesure hν observé , ce qui est émis est hν emitted : hν obs = hν em /
(1+z em ) I= ρ lum x c 3 / (4π x (1+z) ) [ W m -2 sr -1 ] du fait de l’expansion
I= [0.0074x5x10 -30 +0.0084x 2.5x10 -30 ]x(3x10 8 ) 3 /(4πx(1+z))= 125/(1+z) [nW m -2 sr -1 ]
Si on suppose que le redshift moyen d’émission est de z~1 -> I ~ 62 [nW m -2 sr -1 ]
Pour la valeur moyenne de ρ métaux ~ (4 - 27) x 10 -31 kg m -3 : I ~ 40 ± 30 [nW m -2 sr -1 ]
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