Energie noire, matière noire ?

[invitecaa8f314]

Bonjour à tous !

j'imagine que la plupart des scientifiques de ce forum ont déjà leur petite idée sur l'explication de l'énergie noire ou de la matière noire, et j'aimerias, si possible, qu'ils nous les exposent, de manière compréhensible pour un néophite. Je ne demande pas la définition de la matière noire ou de l'énergie noire, mais d'entrevoir ce que c'est, avec nos connaissances et théories les plus à jour.
J'imagine que l'exercice ne sera pas aisé
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[Gloubiscrapule]

mais d'entrevoir ce que c'est, avec nos connaissances et théories les plus à jour.
J'imagine que l'exercice ne sera pas aisé

C'est très simple: on sait pas!!

[Deedee81]

Salut,

Pour la matière noire, je ne sais pas du tout.

Pour l'énergie noire, j'ai bien ma petite idée mais je n'aime pas spéculer. Je travaille dessus, au niveau théorique s'entend, je n'ai pas encore de télescope spatial . A part que je suis tombé sur une expression divergente et que je ne vois pas comment renormaliser. Casse bonbon parfois les calculs grrrrrr. C'est pas pour maintenant. Mais si j'échoue, je le signalerai. C'est toujours bien de savoir "ce qui ne marche pas".

[Xoxopixo]

Bonjour,

j'imagine que la plupart des scientifiques de ce forum ont déjà leur petite idée sur l'explication de l'énergie noire ou de la matière noire, et j'aimerias, si possible, qu'ils nous les exposent, de manière compréhensible pour un néophite.
Je ne demande pas la définition de la matière noire ou de l'énergie noire, mais d'entrevoir ce que c'est, avec nos connaissances et théories les plus à jour.
J'imagine que l'exercice ne sera pas aisé

Les pistes sont nombreuses.

Voir l'interview de fevrier 2012 de Saul Perlmutter sur le sujet.

Futura-Sciences : Que pense-t-on aujourd'hui de la nature de l'énergie noire ?

Saul Perlmutter : La communauté scientifique est actuellement ouverte à un grand nombre d’explications.
Les théoriciens ont fait un excellent travail en explorant tout un paysage de théories possibles.
Depuis près de douze ans il est publié presque un article par jour sur ce sujet par des théoriciens. C’est vraiment remarquable !

Ces articles ne sont pas tous très différents, bien sûr, mais il y a un large spectre de théories que les gens proposent.
Je ne pense pas qu'aucun des théoriciens dirait qu’il existe une réponse certaine à la question de la nature de l’énergie noire, on est juste en train d’étendre ce spectre d’explications possibles.

Ce pourrait être une constante cosmologique comme celle qu'Einstein avait incluse dans ses équations.

Il s’agirait alors peut-être d’une manifestation de la fameuse énergie du point zéro des champs quantiques de particules.

Ce pourrait être un champ scalaire comme ceux dont l’existence a été supposée dans les premiers instants de l’existence de l’univers observable, en particulier dans le cadre de l’inflation.

On pourrait aussi devoir considérer des modifications de la théorie de la relativité générale.

Une des possibilités les plus exotiques serait que l’énergie noire soit une manifestation de l’existence de dimensions spatiales supplémentaires. La gravitation pourrait y être « diluée » [NDLR : on peut citer l'exemple dans ce cas de la théorie DGP qui est un modèle de la gravité, proposé par Gia Dvali, Grégoire Gabadadze et Massimo Porrati en 2000 traitant notre univers comme une membrane flottant dans un espace plat à 4 dimensions spatiales].

Il y a donc vraiment beaucoup de directions de recherches possibles.
Très probablement, on peut deviner qu’une nouvelle observation guidera les théoriciens dans une direction bien précise mais on ne peut jamais savoir.
Peut-être un de ces théoriciens aura-t-il la bonne idée qui expliquera simultanément plusieurs observations déjà disponibles.
Pour le moment, on n’en est pas là...

http://www.futura-sciences.com/fr/ne...lmutter_36027/

[A voir en vidéo sur Futura]

[papy-alain]

Une réflexion de béotien : on constate qu'au sein des amas galactiques, l'expansion totalement est annulée par la gravitation. Au sein des superamas, elle est compensée presque totalement (on a pu mesurer une très légère inflation des superamas). Mais entre les superamas, les distances sont telles que l'influence gravitationnelle est très réduite, mais pas nulle puisque la gravitation est infinie. Dés l'instant où la distance grandit entre les superamas, du fait de l'expansion, l'influence gravitationnelle diminue et donc l'expansion s'accélère, étant de moins en moins contrée par cette gravité qui s'affaiblit au cours du temps. Serait ce une explication plausible, ou bien c'est encore une connerie de ma part ? (Cette solution présenterait l'avantage de pouvoir se passer de l'énergie noire).

[Gloubiscrapule]

Dés l'instant où la distance grandit entre les superamas, du fait de l'expansion, l'influence gravitationnelle diminue et donc l'expansion s'accélère, étant de moins en moins contrée par cette gravité qui s'affaiblit au cours du temps. Serait ce une explication plausible, ou bien c'est encore une connerie de ma part ? (Cette solution présenterait l'avantage de pouvoir se passer de l'énergie noire).

C'est une connerie, désolé. La gravité de la matière ne peut que ralentir l'expansion. Par analogie avec la mécanique classique c'est comme quand tu lances une pierre en l'air, elle ne peut que ralentir malgré qu'elle puisse s'éloigner indéfiniment si sa vitesse est supérieure à la vitesse de libération (encore elle ).

[invite5c75e82b]

j ai pas du comprendre ton exemple de pierre... ca a rien a voir non ? car dans l espace si tu lances une pierre... elle va continuer sa route jusqu a temps qu elle soit arrete par un autre object...
La pierre risque d etre devier par la graviter d autre corps celestes dans les allentour... mais c est tout... si je lance une pierre dans l espace... elle va pas me revenir dans la tronche

[papy-alain]

C'est une connerie, désolé. La gravité de la matière ne peut que ralentir l'expansion. Par analogie avec la mécanique classique c'est comme quand tu lances une pierre en l'air, elle ne peut que ralentir malgré qu'elle puisse s'éloigner indéfiniment si sa vitesse est supérieure à la vitesse de libération (encore elle ).

Je pense que tu as mal saisi le sens de mon propos, ou que je me suis mal exprimé. Je fais l'analogie avec une voiture : La pédale d'accélération, c'est l'expansion. La pédale de frein, c'est la gravité. Si tu appuies sur les deux en même temps, tu roules à vitesse constante. Mais si tu appuies un tout petit peu moins sur le frein, tu accélères.
Les chandelles témoin qui ont permis aux astronomes de mesurer l'accélération de l'expansion se situent loin dans le passé, à une époque où la gravité entre superamas était plus forte, puisque plus proches les uns des autres, et freinait de ce fait l'effet de l'expansion plus fortement qu'aujourd'hui. Ce n'est pas logique ?

[Gloubiscrapule]

Je pense que tu as mal saisi le sens de mon propos, ou que je me suis mal exprimé. Je fais l'analogie avec une voiture : La pédale d'accélération, c'est l'expansion. La pédale de frein, c'est la gravité. Si tu appuies sur les deux en même temps, tu roules à vitesse constante. Mais si tu appuies un tout petit peu moins sur le frein, tu accélères.

L'expansion n'est pas un accélérateur, l'expansion c'est la distance parcourue. Si la gravité c'est le frein, pourquoi la voiture accélère? C'est ça l'énergie sombre, c'est la pédale d'accélérateur!

Les chandelles témoin qui ont permis aux astronomes de mesurer l'accélération de l'expansion se situent loin dans le passé, à une époque où la gravité entre superamas était plus forte, puisque plus proches les uns des autres, et freinait de ce fait l'effet de l'expansion plus fortement qu'aujourd'hui. Ce n'est pas logique ?

Et donc?

[Deedee81]

Salut,

Les chandelles témoin qui ont permis aux astronomes de mesurer l'accélération de l'expansion se situent loin dans le passé, à une époque où la gravité entre superamas était plus forte, puisque plus proches les uns des autres, et freinait de ce fait l'effet de l'expansion plus fortement qu'aujourd'hui. Ce n'est pas logique ?

Le problème n'est pas qu'elle freine plus ou moins fort. Le problème c'est qu'elle accélère. C'est sacrément différent !

j ai pas du comprendre ton exemple de pierre... ca a rien a voir non ? car dans l espace si tu lances une pierre... elle va continuer sa route jusqu a temps qu elle soit arrete par un autre object...
La pierre risque d etre devier par la graviter d autre corps celestes dans les allentour... mais c est tout... si je lance une pierre dans l espace... elle va pas me revenir dans la tronche

Ce n'est pas un exemple mais une analogie. L'expansion des galaxies c'est "comme" une pierre qu'on jette en l'air (sur Terre, pas dans l'espace). Elle ralentit jusqu'à s'échapper ou jusqu'à faire demi-tour (équivalent univers ouvert ou univers fermé avec big crunch). Mais la pierre ne monte pas de plus en plus vite (ce qu'on observe avec l'accélération de l'expansion).

Papy,

Pour reprendre l'image de la pierre. Si je jette une poignée de cailloux, ceux-ci vont s'attirer mutuellement. Comme les galaxies dans les amas. Mais ça ne va pas empêcher la poignée de caillou de monter de moins en moins vite. Ce n'est pas ce qu'on observe avec l'expansion.

[invitecaa8f314]

SI j'ai bien compris, l'énergie noire est nécéssaire pour expliquer ce qu'on observe, à savoir non pas l'expansion de l'univers, mais l'accélération de son expansion, c'est bien exact ?

En ne prenant pas en compte l'énergie noire, on devrait observer un ralentissement de l'expansion (due à la gravitation) ou une expansion constante (un équilibre ?) ?

[papy-alain]

Bonjour Deedee, bonjour Gloubi, bonjour à tous.

Le problème n'est pas qu'elle freine plus ou moins fort. Le problème c'est qu'elle accélère. C'est sacrément différent !

L'expansion n'est pas un accélérateur, l'expansion c'est la distance parcourue. Si la gravité c'est le frein, pourquoi la voiture accélère? C'est ça l'énergie sombre, c'est la pédale d'accélérateur!

Bon, je vois que je ne suis pas assez clair. Je n'ai jamais dit que l'expansion s'accélérait d'elle même. Mais je constate une chose : il n'y a pas d'expansion là où la densité de matière est suffisante (dans les galaxies, dans les amas). Il y a une très légère expansion lorsque la matière est plus diluée (entre les amas, au sein des superamas). La vitesse d'accroissement de la taille des superamas ne correspond pas à la constante de Hubble, vu que la gravité y est quand même encore relativement importante. Ca veut dire quoi ? Que si on devait mesurer la constante de Hubble AU SEIN d'un superamas, on serait arrivé à 1 ou 2 km/s par MPC au lieu de 72 ou 73. Pourquoi ce qui est vrai au sein d'un superamas ne serait il plus vrai entre les superamas ? La gravité y est nettement moindre, mais non nulle. Ca veut dire qu'en l'absence totale de gravité, la constante de Hubble pourrait être de 80, par exemple. Mais on mesure actuellement 72 parce que cette gravité intervient encore. Dans cet exemple, plus le temps passe, plus la gravité diminue, plus on tendra vers 80. C'est l'accélération que l'on constate. La constante de Hubble porte d'ailleurs bien mal son nom, puisque c'est une variable dans le temps.

[Deedee81]

Salut,

SI j'ai bien compris, l'énergie noire est nécéssaire pour expliquer ce qu'on observe, à savoir non pas l'expansion de l'univers, mais l'accélération de son expansion, c'est bien exact ?

Exact.

En ne prenant pas en compte l'énergie noire, on devrait observer un ralentissement de l'expansion (due à la gravitation) ou une expansion constante (un équilibre ?) ?

Un ralentissement.

Einstein pensait initialement que l'univers était statique (en équilibre) et avait aussi introduit une "énergie noire" (la constante cosmologique) dans ses équations.

Après découverte de l'expansion, il a qualifié ça de "la plus grande erreur de ma vie".

Un autre (je ne sais plus qui, Lemaitre je crois) a montré qu'un univers statique était en équilibre instable (la moindre petite irrégularité suffit à le faire entrer en contraction ou en expansion). C'est quelque chose que Newton avait aussi constaté avec la gravitation newtonienne.

[...] Ca veut dire quoi ? Que si on devait mesurer la constante de Hubble AU SEIN d'un superamas, on serait arrivé à 1 ou 2 km/s par MPC au lieu de 72 ou 73.

J'avais déjà compris. Réfléchi un petit peu : on ne mesure JAMAIS la constante de Hubble au sein d'un amas (c'est trop "petit", à l'échelle de l'univers s'entend, et les vitesses propres donnerait des résultats folkloriques, bien pires que les chiffres que tu donnes). On mesure la constante sur des objets bien plus éloignés (entre nous et un autre amas par exemple). Et l'attraction mutuelle ne change pas l'éloignement de l'ensemble (comme l'attraction des cailloux entre eux n'empêche pas leur éloignement de la terre quand on les jette en l'air).

P.S. par contre je suis d'accord qu'une constante qui varie c'est bizarre Mais que veux-tu, nom historique oblige....

[Gloubiscrapule]

La vitesse d'accroissement de la taille des superamas ne correspond pas à la constante de Hubble, vu que la gravité y est quand même encore relativement importante. Ca veut dire quoi ? Que si on devait mesurer la constante de Hubble AU SEIN d'un superamas, on serait arrivé à 1 ou 2 km/s par MPC au lieu de 72 ou 73.

Je suis d'accord!

Pourquoi ce qui est vrai au sein d'un superamas ne serait il plus vrai entre les superamas ? La gravité y est nettement moindre, mais non nulle.

Beh tu es à la densité moyenne entre les superamas et donc H0=72km/s/Mpc.

Ca veut dire qu'en l'absence totale de gravité, la constante de Hubble pourrait être de 80, par exemple.

Dans un vide ça pourrait être le cas effectivement.

Mais on mesure actuellement 72 parce que cette gravité intervient encore. Dans cet exemple, plus le temps passe, plus la gravité diminue, plus on tendra vers 80. C'est l'accélération que l'on constate.

Il peut y avoir AUJOURD'HUI des zones où LOCALEMENT la constante de Hubble est plus grande, comme dans des vides par exemple. Mais ça veut pas du tout dire que quand l'univers aura la densité de CE vide, la constante de Hubble vaudra la valeur qu'avait ce vide! Tu te trompes totalement!

La constante de Hubble diminue dans les deux cas, simplement elle diminuera moins vide dans le vide. C'est d'ailleurs ce qui fait qu'elle est plus grande car elle a diminué moins vide que l'univers moyen car le vide est moins dense et est donc moins soumis à la gravité.

Une constante de Hubble qui est constante c'est le résultat d'une constante cosmologique avec accélération de l'expansion! J'en ai déjà discuté je ne sais combien de fois!

[invitecaa8f314]

Si l'accélération de l'expansion de l'univers était due à la diminution de la gravitation, je ne pense pas que les astrophysiciens se prendraient la tête avec l'énergie noire

C'est marrant mais des fois j'ai l'impression d'être une fourmi qui essai de comprendre comment un avion fait pour voler

[invitecaa8f314]

Pour parler un peu de la matière noire : est-ce que le "boson de higs" dont on essai de prouver l'existence, pourrait avoir un quelconquie lien cette masse mystérieuse qu'est la matière noire ?

De ce que j'ai compris, le boson de higs serait théoriquement à l'origine de la masse des particules - la matière noire pourrait peut-être en être composé, non ? Des bosons de higs à l'état pur, qui n'aurait pas encore apporté la propriété "masse" à une autre particule, et qui ne serait que masse à l'état brut... hum, j'ai l'impression de dire n'importe quoi, mais j'attends vos lumières (si j'ose dire) à ce sujet

[papy-alain]

La constante de Hubble diminue dans les deux cas, simplement elle diminuera moins vide dans le vide. C'est d'ailleurs ce qui fait qu'elle est plus grande car elle a diminué moins vide que l'univers moyen car le vide est moins dense et est donc moins soumis à la gravité.

Une constante de Hubble qui est constante c'est le résultat d'une constante cosmologique avec accélération de l'expansion! J'en ai déjà discuté je ne sais combien de fois!

La constante de Hubble, c'est bien une vitesse d'éloignement proportionnelle à la distance, non ? Si on constate une accélération de l'expansion, on constate donc une augmentation de cette vitesse d'éloignement, toute proportion gardée. Je ne comprends dés lors pas comment tu peux dire que cette constante diminue ? Y a encore un truc qui m'échappe, c'est sûr.

[invitecaa8f314]

Si on parle d'accélération de l'expansion, je suppose qu'on parle de vitesse...(dilatation de la distance en fonction du temps, avec une accélération, donc ça correspond à une vitesse vitesse) Si on parle de vitesse d'expansion, est-ce qu'on peut supposer qu'elle serait limité par la vitesse de la lumière ? Si l'expansion s'accélère indéfiniment, elle finira fatalement par atteindre C, ou bien cela n'est pas applicable ? Si cela est applicable, qd l'expansion atteindra la vitesse de la lumière, sera t elle dès lors constante ? Ou bien dépassera-t-elle C ? Ou bien je suis totalement hors sujet (j'essaie de réflechir avec les moyens du bord, je ne suis qu'un technicien informatique ^^ )

[Gloubiscrapule]

La constante de Hubble, c'est bien une vitesse d'éloignement proportionnelle à la distance, non ? Si on constate une accélération de l'expansion, on constate donc une augmentation de cette vitesse d'éloignement, toute proportion gardée. Je ne comprends dés lors pas comment tu peux dire que cette constante diminue ? Y a encore un truc qui m'échappe, c'est sûr.

Non c'est une vitesse d'éloignement divisée par une distance.

Voir mon message de ce post:
http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3941719

Et un exemple de mouvement accéléré avec taux d'expansion qui diminue: la chute libre. Toujours dans le même post:
http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3943276

D'ailleurs mes réponses étaient adressés pour les mêmes questions que tu me posais déjà...

[invitecaa8f314]

Gloubi, et moi je peux avoir des réponses ?

[Gloubiscrapule]

Si on parle de vitesse d'expansion, est-ce qu'on peut supposer qu'elle serait limité par la vitesse de la lumière ? Si l'expansion s'accélère indéfiniment, elle finira fatalement par atteindre C, ou bien cela n'est pas applicable ?

Non la vitesse d'expansion n'est pas limité par la vitesse de la lumière. Cette dernière s'applique uniquement localement. L'expansion c'est quelque chose de global.

On peut faire une analogie avec un élastique que tu étires. Imagine une fourmi sur cet élastique, qui ne veut pas aller plus vite que sa vitesse de pointe c. Rien ne peut aller plus vite que c. Mais quand tu tires l'élastique tu peux entraîner la fourmi à une vitesse bien plus rapide que sa vitesse de pointe bien que localement elle ne la dépasse jamais.

La vitesse de la lumière limite le mouvement DANS l'espace, l'expansion concerne le mouvement DE l'espace.

[invitecaa8f314]

ok, c'est plus clair
mais du coup, par rapport a quoi on peut determiner la vitesse de l'expansion... On mesure l'expansion de l'univers en étant dans l'univers... ne faudrait-il pas avoir un point de vue exterieur pour la mesurer ? Ou bien la fourmis est-elle capable de mesurer la vitesse d'etirement de l'elastique sur lequel elle se trouve ?

[Gloubiscrapule]

La vitesse d'expansion dont on parle ici dépend de la distance. Si on reprend l'élastique qu'on étire. Plus les points sont éloignées plus ils s'éloignent vite. C'est pourquoi on ne parle pas de vitesse d'expansion mais de taux d'expansion, qui est la vitesse normalisé par la distance comme ça c'est indépendant de la distance. Cette quantité est aussi appelé paramètre de Hubble et sa valeur aujourd'hui est la constante de Hubble qui vaut 71km/s/Mpc (on a bien une vitesse divisée par une longueur).
Historiquement c'est Hubble qui le premier a mesuré la vitesse de plusieurs galaxies et en a déduit que la vitesse divisée par la distance était constant (d'où la constante de Hubble). C'est ce qui a permis d'en conclure que l'univers est en expansion. Aujourd'hui on a beaucoup d'autres méthodes pour mesurer cette constante de Hubble. Trouver la vitesse d'expansion d'un point nécessite juste de connaître sa distance et de la multiplier par la constante de Hubble.

Il n'y a pas besoin d'être extérieur car l'expansion concerne tout l'univers de la même manière. Tous les points s'éloigne suivant la même loi. Tout comme l'élastique s'étire de la même façon partout (sauf qu'il y a des bords alors que l'univers n'en a pas).

[invitecaa8f314]

question con, msg supprimé

[papy-alain]

Donc, in fine, quand on parle d'accélération de l'expansion, il faut entendre simplement une diminution moins rapide du taux d'expansion, c'est bien ça ?

[Gloubiscrapule]

Donc, in fine, quand on parle d'accélération de l'expansion, il faut entendre simplement une diminution moins rapide du taux d'expansion, c'est bien ça ?

Non il faut entendre distance qui croit de plus en plus vite ou vitesse entre deux points qui augmente.

Le taux d'expansion peut évoluer de bien des manières avec une expansion accélérée donc on ne peut rien déduire.

[papy-alain]

Le taux d'expansion peut évoluer de bien des manières avec une expansion accélérée donc on ne peut rien déduire.

N'est il pas possible, par une simple projection mathématique, d'estimer ce que sera l'expansion dans quelques milliards d'années ?

[Deedee81]

Salut,

N'est il pas possible, par une simple projection mathématique, d'estimer ce que sera l'expansion dans quelques milliards d'années ?

Si. Mais comme toute extrapolation elle dépend de manière très très sensible de la manière de prolonger ("projeter dans le futur"). C'est comme ça qu'on abouti à des modèles spéculatifs avec ou sans Big Rip.

[Gloubiscrapule]

N'est il pas possible, par une simple projection mathématique, d'estimer ce que sera l'expansion dans quelques milliards d'années ?

Ce que je voulais dire c'est que sachant que l'univers accélère tu ne peux déduire l'évolution exacte du taux d'expansion mais seulement des possibilités d'évolution.

Dans le cadre du modèle actuel, le taux d'expansion va baisser de moins en moins vite jusqu'à atteindre la valeur constante de 60,66 km/s/Mpc. Dans 10 milliards d'années il sera de 62 km/s/Mpc et dans 25 milliards d'années il sera de 60,75 km/s/Mpc.