La vitesse des ondes gravitationnels

[invite96f882ef]

Bonjour,
on dit que les ondes gravitationnels se déplacent à la vitesse C alors que l'espace temps s'est dilater bien plus rapidement durant le big bang alors pourquoi C ?

Je vous remercie d'avance.
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[Deedee81]

Salut,

on dit que les ondes gravitationnels se déplacent à la vitesse C alors que l'espace temps s'est dilater bien plus rapidement durant le big bang alors pourquoi C ?

Parceque l'expansion n'est pas une onde gravitationnelle.

Ce n'est pas nécessairement contradictoire (je n'aime d'ailleurs pas trop cette façon d'expliquer avec "une expansion plus rapide que c", mais, bon, la langue humaine est parfois bien pauvre pour vulgariser tout ça).

Ce qui compte est l'échange d'information/d'énergie/... entre deux observateurs. Une onde gravitationnelle permet (en principe, ça reste à vérifier expérimentalement) de transférer de l'information et de l'énergie.

L'expansion consiste à un "étirement de l'espace" et ne correspond pas à des échanges d'informations.

Autre point important. A cause de la courbure de l'espace-temps, la notion de vitesse entre deux objets éloignés peut être difficile à définir, ambigüe, voire sans aucun sens. J'en ai parlé dans une autre discussion en cours sur les trous noirs.

Les seules "choses" physiques en relativité générale concernant la vitesse sont : la vitesse mesurée localement (dans un petit voisinage infinitésimal d'un point), les échanges de signaux et les effets physiques comme l'effet Doppler.

Or quand on dit "les ondes gravitatonnelles ont une vitesse c", c'est une vitesse locale, mesurée avec un appareil en un endroit précis.

Tandis que la vitesse de l'expansion est tout sauf locale. C'est même la vitesse d'éloignement d'objets vachement éloignés ! Cette vitesse peut ne pas avoir de sens physique réel. Le seul effet physique que nous pouvons constater à ce propos est l'effet Doppler. Et celui-ci est par nature limité par l'horizon cosmologique qui peut être fini. Parler des relations entre deux objets séparés par une distance plus grande que l'horizon n'a pas de sens. Pas plus qu'entre l'extérieur et l'intérieur d'un trou noir. Il y a déconnexion causale (pour le dire grossièrement : ils sont situés dans des espaces et des temps différents).

Il est clair que c'est troublant et difficile à se représenter mentalement. C'est une des difficultés de la relativité générale. Des espace-temps courbes c'est dur à "mentaliser". Et en allant aux extrêmes de ce que l'on connait : l'expansion à des distances considérables, les trous noirs,... on se prend forcément ces difficultés en pleine poire.

[invite96f882ef]

Merci beaucoup pour ta réponse, je vais regardais tout ça de plus prés.

[papy-alain]

Parler des relations entre deux objets séparés par une distance plus grande que l'horizon n'a pas de sens. Pas plus qu'entre l'extérieur et l'intérieur d'un trou noir. Il y a déconnexion causale (pour le dire grossièrement : ils sont situés dans des espaces et des temps différents).

Bonjour Deedee.
Sauf si l'univers réel est plus petit que l'univers observable, ce qui semble être le cas dans le modèle de l'univers chiffonné. En effet, tu pourrais apercevoir, dans deux directions différentes, l'image du même objet, mais vu à des époques différentes. Tu vas mesurer l'éloignement de ces deux objets en t'appuyant sur le redshift, et tu vas conclure qu'ils sont au-delà de leur horizon cosmique l'un par rapport à l'autre. Et cependant il s'agit bien du même objet que tu aperçois à des instants différents de sa vie. Ca semble un peu fou de raisonner comme ça, mais personnellement j'attends les conclusions des observations du satellite Planck avant d'opter pour une manière de voir notre univers, car nous sommes peut être enfermés dans des raisonnements trop stéréotypés pour ce genre de considérations.

[A voir en vidéo sur Futura]

[RVmappeurCS]

Je me posais d'ailleurs une question sur les ondes gravitationnelles.
Est-ce que les ondes gravitationnelles sont "décalées vers le rouge" exactement de la même manière que la lumière ?

où les sont ici les longueurs d'ondes des ondes gravitationnelles ?

[Deedee81]

Salut,

Sauf si l'univers réel est plus petit que l'univers observable
[...]

Bien raisonné. Oui, tu as raison.

Est-ce que les ondes gravitationnelles sont "décalées vers le rouge" exactement de la même manière que la lumière ?

Oui. D'ailleurs l'effet Doppler (et peut importe qu'il s'agisse ici d'un redshift cosmologique ou d'un effet du à la vitesse propre) peut se calculer en toute généralité, que ce soit pour des ondes "lentes" ou des ondes rapides (à la vitesse de la lumière). Et ce indépendamment de leur nature.

Le décalage vers le rouge (ou le bleu) est un effet purement cinématique. Exactement comme un hors bord qui va très vite rencontre plus de vagues (ou moins s'il va dans le même sens que les vagues) que celui qui les regarde arriver tranquillement sur le sable.

[Gloubiscrapule]

Le décalage vers le rouge (ou le bleu) est un effet purement cinématique. Exactement comme un hors bord qui va très vite rencontre plus de vagues (ou moins s'il va dans le même sens que les vagues) que celui qui les regarde arriver tranquillement sur le sable.

Plus généralement l'expansion affecte toutes les durées en les rallongeant d'un facteur 1+z. Et comme "c" est constant ça rallonge aussi les longueurs d'ondes du même facteur (lambda=cT avec T la période)!

[équilibre]

Plus généralement l'expansion affecte toutes les durées en les rallongeant d'un facteur 1+z. Et comme "c" est constant ça rallonge aussi les longueurs d'ondes du même facteur (lambda=cT avec T la période)!

Bonjour Gloubiscrapule

A propos de l’expansion:

Je retiens d’une précédente discussion que l’expansion de l’univers dépendait également de la densité de matière (je pense qu’il s’agit ici de la matière baryonique).
L’expansion de l’univers semble s’accélérer, toutes proportions gardées, cette accélération dépend elle également de cette densité de matière ?

Merci pour ta disponibilité et tes présentations.

Equilibre

[Gloubiscrapule]

Je retiens d’une précédente discussion que l’expansion de l’univers dépendait également de la densité de matière (je pense qu’il s’agit ici de la matière baryonique).

Oui, enfin c'est la vitesse d'expansion (ou taux d'expansion) qui dépend de la densité de matière, qu'elle soit baryonique ou noire. Ca dépend d'ailleurs aussi de la matière relativiste (lumière, neutrinos...), de la courbure et de l'énergie sombre!

L’expansion de l’univers semble s’accélérer, toutes proportions gardées, cette accélération dépend elle également de cette densité de matière ?

Oui, pour qu'il est accélération il faut un fluide de pression négative (énergie sombre). La densité d'un tel fluide au cours du temps ne varie pas de la même façon que la densité de matière: sa densité peut rester constante (comme la constante cosmologique par exemple) ou bien augmenter avec le temps, contrairement à celle de la matière qui décroit.
Donc il existe une époque pendant laquelle les deux densités du même ordre. C'est à peu près à cette époque que l'accélération a lieu, et la valeur de l'accélération dépend surtout de la proportion des deux.

Du coup on peut distinguer 3 cas:

- au début la densité de matière est beaucoup plus grande que l'énergie sombre, donc pas d'accélération. L'expansion ralentit sous l'effet de la gravité de la matière (l'impact de l'énergie sombre est négligeable)

- puis les deux sont à peu près égaux et l'accélération commence. A mesure que la densité de matière décroit, l'accélération est de plus en plus forte. C'est la période dans laquelle on est aujourd'hui où les deux densités sont du même ordre (30% matière - 70% énergie sombre)

- la densité de matière est beaucoup plus faible que celle de l'énergie sombre. L'accélération tend vers une constante si l'énergie sombre a une densité constante (constante cosmologique), sinon elle augmente sans cesse si la densité d'énergie sombre augmente. Ce dernier modèle entraine le Big Rip où le taux d'expansion devient tellement fort que même les atomes sont disloqués...

[dragounet]

Bonjour,
on dit que les ondes gravitationnels se déplacent à la vitesse C alors que l'espace temps s'est dilater bien plus rapidement durant le big bang alors pourquoi C ?

Je vous remercie d'avance.

Pour les empêcher de sortir d'un trou noir !

[ordage]

Salut,



Cette vitesse peut ne pas avoir de sens physique réel.
.

Salut

Wittgenstein souligne que "même mathématiquement" le concept de vitesse d'un objet éloigné (dont l'espace local tangent qui est un espace vectoriel est différent du nôtre) dans une variété n'a pas de sens mathématique bien défini et donc que parler de vitesse par rapport à nous est un non sens formel!

Ceci se traduit physiquement par le fait que nous ne mesurerons jamais (dans notre référentiel local qui est un espace vectoriel différent de celui de la source) un quelconque phénomène physique qui dépasserait la vitesse "c".
Le décalage spectral (qui est en fait une perte d'énergie de photons dans un univers en expansion) se fait sur des photons qui vont à la vitesse de la lumière!
Cordialement