Accélération de l'expansion.

[papy-alain]

Bonjour.
Les observations actuelles permettent elles de chiffrer de manière relativement précise l'importance de l'accélération de la fuite des galaxies ? Et si oui, cette accélération est elle constante ?
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[papy-alain]

L'absence de réponse m'incite à penser qu'il est actuellement impossible d'apporter la moindre précision sur cette question. Des recherches sont-elles effectuées dans ce sens ?

[doul11]

bonjour,

L'absence de réponse m'incite à penser qu'il est ...

houla ! il ne faut pas aller si vite en besogne !

je laisse les pro expliquer ceci, en attendant : http://fr.wikipedia.org/wiki/Acc%C3%...de_l%27Univers

[papy-alain]

Merci pour le lien. Hélas, la dernière phrase de l'article est sans équivoque : <<la réalité de cette accélération ne sera établie que lorsque le phénomène pourra être inclus dans un cadre théorique solide, lequel fait encore défaut.>>
Je comprends pourquoi je n'avais pas de réponse. Merci beaucoup.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Garion]

Mettre en doute un fait mesuré à plusieurs reprises parce qu'on n'est pas capable de le placer dans un cadre théorique, c'est une drôle de manière de faire de la physique...
D'ailleurs l'article précise bien qu'il y a une quasi-unanimité des cosmologistes sur la question.
Concernant cette accélération de l'expansion, la tendance est à dire qu'elle est du type de constante cosmologique, c'est à dire que l'énergie noire ne se dilue pas dans l'expansion et va donc continuer à accélérer indéfiniment l'expansion.
Les autres possibilités sont que l'énergie noire se dilue dans l'expansion, il serait alors possible que la gravité reprenne un jour le dessus, mais c'est un scénario aujourd'hui improbable, ou bien que la densité augmente au fur et à mesure de l'expansion, ce qui aboutirait à une expansion qui accélérerait de plus en plus jusqu'à disloquer tout ce qui existe (même les atomes).

[stefjm]

Mettre en doute un fait mesuré à plusieurs reprises parce qu'on n'est pas capable de le placer dans un cadre théorique, c'est une drôle de manière de faire de la physique...

Manière française de faire de la physique.

Pas tout à fait pareil en anglais...
http://en.wikipedia.org/wiki/Accelerating_universe

[papy-alain]

C'est tout de même agréable d'avoir l'avis précis de gens compétents, et je vous en remercie.
Mais, du coup, une conséquence de ce phénomène me vient à l'esprit : c'est en confirmant la réalité de l'expansion qu'est née l'élaboration de la théorie du big-bang, en partant d'un point minuscule. Si l'on accepte l'idée que l'accélération de l'expansion est constante, il est vrai aussi qu'en remontant le temps, (vers la contraction, en quelque sorte), on aura une décélération de cette contraction. Dans ces conditions, ne peut on établir qu'il existe un état stationnaire à une époque où les dimensions de l'univers étaient importantes. Autrement dit, l'accélération de l'expansion ne remet-elle pas en cause la conception du big-bang, dans son modèle le plus couramment évoqué ?

[physeb]

C'est tout de même agréable d'avoir l'avis précis de gens compétents, et je vous en remercie.
Mais, du coup, une conséquence de ce phénomène me vient à l'esprit : c'est en confirmant la réalité de l'expansion qu'est née l'élaboration de la théorie du big-bang, en partant d'un point minuscule. Si l'on accepte l'idée que l'accélération de l'expansion est constante, il est vrai aussi qu'en remontant le temps, (vers la contraction, en quelque sorte), on aura une décélération de cette contraction. Dans ces conditions, ne peut on établir qu'il existe un état stationnaire à une époque où les dimensions de l'univers étaient importantes. Autrement dit, l'accélération de l'expansion ne remet-elle pas en cause la conception du big-bang, dans son modèle le plus couramment évoqué ?

Bonsoir,

en fait non. C'est la mesure de l'expansion de l'univers par Hubble en 1929 et 1933 qui permet l'idée du modèle de bigbang à Gamow et autres dans les années 40.

Afin d'expliquer l'observation de l'isotropie du fond diffus cosmologique ainsi que (surtout en fait) la dillution des monopoles magnétiques et autres défauts topologiques (qui sont une conséquence des brisures de symétries lors des différents découplages des forces) que fut introduit la phase d'inflation primordiale. Celle-ci présente une accélération importante (type exponentielle) provoquée par un ou plusieurs champs scalaires. Donc en remontant dans le passé on ne tend pas vers une solution stationnaire. De plus, entre l'inflation et la période de domination de la matière, la période dominée par la radiation voyait une expansion assez importante également.

Pour finir, la mesure de l'accélération de l'expansion de l'univers mesurée dans la fin des années 90 s'explique aujourd'hui par l'introduction de l'énergie noire dont les spécificités (principalement équation d'état et évolution de celle-ci) restent à être mesurées.

Pour résumer le modèle actuel dit Lambda-CDM donne en terme d'expansion:

-inflation: expansion exponentielle (quelques 10^-30 seconde pour ordre d'idée)
-Domination du rayonnement: expansion en loi de puissance (~400 millions d'années)
-Domination de la matière (CDM): expansion en loi de puissance (jusqu'à z=0.4 donc durant 4 milliards d'années)
-Domination de l'énergie noire (Lambda): expansion accélérée qui peut être exponentielle (jusqu'à aujourd'hui)

[papy-alain]

N'étant pas un spécialiste, ces détails chiffrés ne m'apportent pas grand'chose. Cependant, je me dis que si l'expansion fut plus lente dans le passé, de deux choses l'une : soit la taille de l'univers est différente que ce qu'on a calculé auparavant, soit l'âge estimé de l'univers doit être différend de ce qu'on croyait. De toute manière, l'apparition d'un paramètre ignoré précédemment doit forcément remettre en cause certaines estimations, non ?

[invite00466393]

Toute théorie peut être remise en cause à tout moment

[papy-alain]

Sauf qu'ici il ne s'agit pas de démolir une théorie, mais d'adapter un modèle. Ce n'est pas la même chose.

[GillesH38a]

C'est tout de même agréable d'avoir l'avis précis de gens compétents, et je vous en remercie.
Mais, du coup, une conséquence de ce phénomène me vient à l'esprit : c'est en confirmant la réalité de l'expansion qu'est née l'élaboration de la théorie du big-bang, en partant d'un point minuscule. Si l'on accepte l'idée que l'accélération de l'expansion est constante, il est vrai aussi qu'en remontant le temps, (vers la contraction, en quelque sorte), on aura une décélération de cette contraction. Dans ces conditions, ne peut on établir qu'il existe un état stationnaire à une époque où les dimensions de l'univers étaient importantes. Autrement dit, l'accélération de l'expansion ne remet-elle pas en cause la conception du big-bang, dans son modèle le plus couramment évoqué ?

c'est effectivement une possibilité théorique, mais il faut que la constante cosmologique soit suffisamment grande (et en tout cas supérieure à la densité critique qui "ferme" l'Univers et le rend de volume fini - à moins qu'il soit multiconnexe comme le propose Luminet).

Pour le moment, les données observationnelles ne favorisent pas ces paramètres (la constante cosmologique ne correspondant qu'à 70 % de la densité critique), voir ici :

http://media4.obspm.fr/public/AMC/pa...ncordance.html

[gammler]

N'étant pas un spécialiste, ces détails chiffrés ne m'apportent pas grand'chose. Cependant, je me dis que si l'expansion fut plus lente dans le passé, de deux choses l'une : soit la taille de l'univers est différente que ce qu'on a calculé auparavant, soit l'âge estimé de l'univers doit être différend de ce qu'on croyait. De toute manière, l'apparition d'un paramètre ignoré précédemment doit forcément remettre en cause certaines estimations, non ?

Oui, je trouve aussi qu'il y a quelque chose de pas très clair. Est-ce que la masse totale de l'univers a pu augmenter pendant quelques milliards d'années, la gravité freinant alors pendant un temps l'expansion?

[papy-alain]

Oui, je trouve aussi qu'il y a quelque chose de pas très clair. Est-ce que la masse totale de l'univers a pu augmenter pendant quelques milliards d'années, la gravité freinant alors pendant un temps l'expansion?

Ce qui semble sûr aujourd'hui, c'est que l'expansion est plus rapide qu'hier. Si elle était plus lente hier, elle l'était encore plus avant-hier, et ainsi de suite. J'imagine mal une évolution en dents de scie, avec une expansion ultra-rapide au début, puis un ralentissement, puis une nouvelle accélération. Il est vrai que l'expansion a dû être brutalement ralentie au moment de la création des bosons de Higgs, les forces gravitationnelles étant intenses à cette époque. Mais il s'agit ici de l'expansion de l'univers observable. Au-delà, il est hasardeux de tenter d'apporter des réponses précises.

[doul11]

bonsoir,

J'imagine mal une évolution en dents de scie, avec une expansion ultra-rapide au début, puis un ralentissement, puis une nouvelle accélération.

pas si sur !

[Gloubiscrapule]

Ce qui semble sûr aujourd'hui, c'est que l'expansion est plus rapide qu'hier.

Non, l'expansion était plus rapide hier et encore plus avant-hier...

Si elle était plus lente hier, elle l'était encore plus avant-hier, et ainsi de suite. J'imagine mal une évolution en dents de scie, avec une expansion ultra-rapide au début, puis un ralentissement, puis une nouvelle accélération.

C'est pourtant ce qui s'est passé...

[papy-alain]

Non, l'expansion était plus rapide hier et encore plus avant-hier.....

Euh, attends. Hier, l'expansion était plus rapide qu'aujourd'hui ??? On parle d'accélération de l'expansion, non ? Donc, si ca va de plus en plus vite, comment peux tu dire que ca allait plus vite hier qu'aujourd'hui ?

[Gloubiscrapule]

Euh, attends. Hier, l'expansion était plus rapide qu'aujourd'hui ???

Oui.

On parle d'accélération de l'expansion, non ?

Oui.

Donc, si ca va de plus en plus vite, comment peux tu dire que ca allait plus vite hier qu'aujourd'hui ?

Les distances augmentent de plus en plus vite à cause de l'accélération de l'expansion. Donc la vitesse d'éloignement de 2 points est de plus en plus grande. Mais ça veut pas dire que l'expansion était plus rapide, car plus les points sont éloignés plus ça s'éloigne vite (loi de Hubble).
Donc pour pouvoir comparer la vitesse d'expansion il faut le faire à distance fixe, on parle dans ce cas de taux d'expansion (qui n'est rien d'autre que le paramètre de Hubble ou "constante" de hubble) et qui exprime une vitesse divisée par une distance, par exemple 71 km/s/Mpc.

Et le taux d'expansion, qui lui est bien approprié pour parler de vitesse d'expansion, était plus grand dans le passé.

Pour plus de détails, tu peux regarder dans ce post j'avais détaillé l'allure du taux d'expansion et du facteur d'échelle (les distances) au cours du temps.

[papy-alain]

Je te remercie pour la patience que tu prends à me répondre, c'est vraiment gentil.
En clair, pour être sûr d'avoir bien compris, la vitesse d'expansion augmente en valeur absolue, mais elle diminue en valeur relative, c'est bien ça ?

[Gloubiscrapule]

En clair, pour être sûr d'avoir bien compris, la vitesse d'expansion augmente en valeur absolue, mais elle diminue en valeur relative, c'est bien ça ?

Non...

La vitesse d'éloignement est définie par la loi de Hubble: v(t)=H(t) d(t)
Toutes ces grandeurs sont définies au temps (t).
A une époque donnée (t fixé), H(t) est partout le même dans l'univers. Mais d(t) dépend des points que tu regardes. S'ils sont près d(t) est petit, s'ils sont loin d(t) est grand. Donc si on regarde leur vitesse d'éloignement ça dépend sur quelle distance on regarde, donc parler de vitesse d'expansion en utilisant v(t) n'est pas très utile. C'est comme si tu veux comparer la taille des gens mais que tu les mets pas tous au même niveau (certains en hauteur, d'autres plus bas etc...).

Donc si on veut faire abstraction de cette distance, on divise la vitesse par la distance, et on obtient le taux d'expansion, qui n'est rien d'autre que H(t), le paramètre de Hubble (ou constante de Hubble).

Ce qui va déterminer la vitesse d'expansion c'est H(t). Et il s'avère (voir le lien que j'ai mis avant) que H(t) décroit depuis le Big Bang (ou du moins depuis la fin de l'inflation).
Mais ce qui détermine l'accélération ou la décélération c'est la dérivée seconde de la distance, ou bien la dérivée de la vitesse:



Si > 0, il y a accélération, si c'est négatif il y a décélération.
Ce qui est déterminant donc c'est le signe de .
Donc H peut diminuer ( négatif) tout en ayant une accélération () si H ne diminue pas trop rapidement ().

Si H diminue trop rapidement () alors l'expansion décélère, et c'est le cas dans un univers rempli seulement de matière et de lumière...

Il faut juste faire attention quand on parle de vitesse d'expansion, car si on parle juste de la vitesse d'éloignement de deux points (la quantité v), alors oui si il y a accélération, v était plus petit avant. Mais comme on utilise le taux d'expansion H pour parler de la vitesse d'expansion, on peut avoir un taux d'expansion qui diminue et une accélération (,si le taux d'expansion ne diminue pas trop vite).

[papy-alain]

Ok, je commence à comprendre. Encore merci.