les bases observationnelles de l'expansion

[deep_turtle]

Suite à une autre discussion sur forum, portant sur la "réalité" de l'expansion de l'Univers, je propose de résumer (et discuter) ici les observations qui nous permettent aujourd'hui de penser que nous vivons dans un Univers en expansion.
Il y a parmi nous des sceptiques ( ) ou des promoteurs d'autres interprétations de ces observations, et c'est peut-être le lieu de mettre certaines choses à plat pour les discuter.

Alors les observations : je mets en indigo ce que je considère comme un indice très probant, et en rouge les indices indirects.

1/ La loi de Hubble au sens large, c'est-à-dire la relation entre le décalage des raies spectrales des objets lointains et une grandeur reliée à l'éloignement de ces objets, comme par exemple la luminosité.
J'écris "au sens large" car on appelle souvent loi de Hubble une relation linéaire, vérifiée aux distances pas trop grandes, mais nous disposons maintenant de mesures d'objets très lointains pour lesquelles la loi est plus compliquée.

2/ La relation entre taille angulaire et distance des objets lointains. On s'aperçoit qu'un objet deux fois plus éloigné qu'un autre n'a pas dans le ciel une taille deux fois plus petite.

3/ L'étalement du temps pour les objets lointains. On observe que certains phénomènes dont la durée intrinsèque est connue nous apparaissent plus lents, comme l'explosion des supernovae lointaines.

4/ L'existence et les propriétés du Rayonnement de Fond Cosmologique.

5/ L'accord entre les observations et les prédictions des abondances des éléments légers, formés aux début de l'Univers selon le modèle du Big-Bang.

Pour démarrer la discussion, les partisans d'une "explosion", au sens où l'espace-temps serait immuable mais les objets s'éloigneraient tous les uns des autres à une vitesse d'autant plus grande qu'ils sont éloignés n'expliquent pas le point 1/ correctement (en particulier les décalages observés impliqueraient des vitesses supraluminiques), ni les points 2/ et 3/

Les partisans des théories dans lesquelles la loi de Hubble vient d'une transformation des photons qui nous parvient des objets lointains (effet CREIL, lumière fatiguée,...) n'expliquent pas quantitativement
le point 1/, pas du tout les points 2/ et 3/.

Les partisans d'un Univers stationnaire n'expliquent pas grand-chose j'ai l'impression, mais je connais mal alors corrigez-moi si je me trompe...

Voilà c'est parti... si possible plus que !
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[Gaétan]

C'est intéressant comme discution.

La théorie du Big Bang n'apporte-t-elle pas également une explication au paradoxe de la nuit noire, ou paradoxe d'Olbers ? Ca ne me semble en tout cas pas le cas des théories d'univers stationnaire pour lesquelles l'âge de l'Univers est infini.
Peut-être est-ce un argument "léger". Mais il faut malgré tout l'expliquer.

[invitea0046ad4]

Bonjour

Tiens, un nouvel avatar de cette discussion sur l'effet CREIL !
Je n'avais pas l'impression que celà remettait nécessairement en cause la théorie standard de l'expansion de l'univers, mais plutôt qu'il s'agissait d'un phénomène qui pouvait se superposer à l'effet Doppler, ce qui amènerait peut-être à modifier un peu la valeur attribuée à la constante de Hubble (si la constante de Hubble est fausse de, mettons, 5%, est-ce que celà remet en cause l'ensemble du modèle standard ?).
On peut très bien imaginer que l'effet Doppler est dominant dans la plupart des observations, et que l'effet CREIL se manifeste dans quelques cas bien particuliers correspondant à des valeurs particulières de densité de gaz, de température, de nature du gaz, etc... (explication du spectre des quasars, décalage vers le bleu des émissions de Pioneer 10, d'après JM Bailly).

Je crois que le problème est surtout que JM Bailly est passé trop rapidement de la description d'un effet peut-être marginal à la mise en cause globale d'une théorie en effet très solide et bien acceptée, ce qui a indisposé les spécialistes d'astrophysique. Et ses idées sur la mécanique quantique n'ont pas arrangé les choses.

Il n'en reste pas moins que ces phénomènes optiques non linéaires existent bien et que celà mérite plus ample investigation...

[invite6f044255]

Je ne sais pas sic'est moi qui comprend rien, mais pour le point (2), c'est normal que la taille angulaire d'un objet B, situé 2 fois plus loin qu'un objet A et de même taille, n'est pas 2 fois inférieure à celle da A, non?
puisque cos (alphaB)=taille/OB et cos (alphaA)=taille/OA=2*taille/OB.
Le cosinus est 2 fois inférieur, mais pas l'angle (taille angulaire).
Me trompé-je?

[A voir en vidéo sur Futura]

[deep_turtle]

cos (alphaB)=taille/OB

Alors en toute rigueur c'est des tangentes, et les angles sont si petits que l'erreur commise en remplaçant les tangentes par les angles en radians sont vraiment infimes.

Par exemple, pour une galaxie qui mesure disons 50 années-lumière de diamètre et située à 1 million d'années-lumière, on a

tangente(alpha)=50/1000000=0.00005

on trouve alors que alpha est différent de cette valeur de 4.16*10^-17

Un objet deux fois plus éloigné, dans un univers euclidien statique, serait donc effectivement angulairement deux fois plus petit, avec une excellente précision !

Je n'avais pas l'impression que celà remettait nécessairement en cause la théorie standard de l'expansion de l'univers

Dans ce cas tout va bien... J'avais compris le contraire dans une autre discussion sur ce forum.

[invitea0046ad4]

Bonjour

sans remettre en cause l'expansion de l'univers, j'ai quand même l'impression qu'on doit se livrer à de plus en plus d'acrobaties pour maintenir à flot le modèle standard : 90% de la masse de l'univers constitué d'une mystérieuse "matière noire", une énergie toute aussi mystérieuse expliquant l'accélération de l'expansion mise en évidence depuis 1998, bizarreries sur la courbure de l'univers à grande échelle...
Il serait quand même un peu plus satisfaisant pour l'esprit d'avoir quelques confirmations expérimentales de tout celà.

Les exemples abondent dans l'histoire des sciences, dans lesquels des théories faisaient l'objet d'un consensus et expliquaient très bien presque toutes les observations : pour les physiciens de la fin du 19ème siècle, la physique était terminée et le travail des physiciens des siècles suivants devait se limiter à calculer des décimales.
Ne restaient que quelques observations marginales et failles théoriques mineures : invariance observée de la célérité de la llumière et échec de la mise en évidence de l'Ether, catastrophe ultraviolette...
Un consensus entre spécialistes n'est pas une démonstration.
On a évidemment beaucoup progressé depuis et les chercheurs disposent de moyens d'investigation sans commune mesure, mais...

Juste un avis de non-spécialiste.

[invite0dd4f252]

Par exemple, pour une galaxie qui mesure disons 50 années-lumière de diamètre et située à 1 million d'années-lumière, on a

tangente(alpha)=50/1000000=0.00005

on trouve alors que alpha est différent de cette valeur de 4.16*10¹⁷

Un objet deux fois plus éloigné, dans un univers euclidien statique, serait donc effectivement angulairement deux fois plus petit, avec une excellente précision !

Je suppose que tu as voulu dire alpha est différent de cette valeur de 4.6 *10-17 et pas 4.6*10+17.
Lorsqu'on parle de dimension angulaire différente c'est dans quel sens?
Par exemple les objets qu'on sait être à 8 milliards d'AL sont plus "gros" ou plus "petits" que ce que nous dit la trigo euclidienne?


à plus

[deep_turtle]

Ca dépend de la géométrie de l'Univers et de son contenu.

Pour un Univers sans énergie sombre, les objets lointains apparaissent plus grands dans un univers ouvert et plus petit dans un Univers fermé, que dans un univers plat. Avec de l'énergie sombre, je n'ai pas la réponse en tête, je vérifierai et t'en dirai plus si personne ne l'a fait avant...

[glevesque]

Salut

Bon je doit vous dire et avouer que je suis moi-même un partisant du modèle Stationnaire (mais je l'interprète sans Big Bang bien que je respect bien ce dernier modèle), et donc je suis très probablement le mouton noir de ce fil de discution. Pour répondre à géatan

La théorie du Big Bang n'apporte-t-elle pas également une explication au paradoxe de la nuit noire, ou paradoxe d'Olbers ?

Je te dirait tout simplement que cela dépands de la densité de matière-énergie en question et de la distribution de celle-ci à l'intérieur de la structure universelle. Si la densitée du vide est de beaucoup plus grande que la densité des étoiles, alors le phénomène s'explique facilement de par lui-même, ce n'est qu'un phénomène de concentration et de proportionnalité de la matière lumineuse à travers l'Univers. Les étoiles naissent et meurent, les galaxies interagisse et se fusionne et les distances sont énorme par rapport à nos cinq milliards d'années d'existance sur le plan de l'origine de notre système solaire. Et pour conclure je te dirait que le rayonnement de fond pourrait très bien dans ces conditions corresponde à tout cela, mais c'est une autre histoire.

Bon ceci étant dit, a t-on déjà essayer d'interpréter le décalage doppler cosmologique avec les influences possibles duent aux fluctuations quantiques du vide. le fond du rayonnement cosmologique présente une structure anisotropique qui date selons le modèle standard de 300 000 ans après le big Bang. Oui Ok selon le modèle, mais quant est-il vraiment le tissus d'espace-temps qui soutient et supporte toute les aspect propagationnelle des différentes interactions et qui doit surement à long therme avoir des effets quelconque sur l'aspect qualitatif des longueurs d'ondes électromagnétiques (fatigue de la lumière).

Le fameux Néant de certains modèle pour explique nos limites interprétatives, quant faites-vous en réalité.

La nucléosynthèse des éléments léger s'explique aussi asser bien dans un modèle d'Univers Stationnaire (sans big bang), vut que la matière découles de certains processus des fluctuations du vide qui ne fond qu'évoluer par la suite à l'intérieur des étoiles en suivant une sorte de courbe associé aux différents processus d'équilibres dynamiques entre matière et énergie.

Bon le modèle n'est pas parfait et j'en conviens, mais au moins il ni a pas de néant là dedand......

PS: Avons nous la certitude absolut et hors de tout doute raisonnable que l'effet doppler résultre véritablement de la fuites des galaxies !!!!!

A++

[invite980a875f]

Salut,

Bon je doit vous dire et avouer que je suis moi-même un partisant du modèle Stationnaire

Quelle explication du rayonnement de fond cosmologique conçois-tu dans un Univers stationnaire? Je ne crois jamais avoir lu de preuves très convaincantes à ce sujet...

[glevesque]

Salut

Je ne crois jamais avoir lu de preuves très convaincantes à ce sujet

Je pense qu'aucun modèle en soit n'a vraiment de preuve hors de tout doute raisonnable sur leurs modèlisation du rayonnement fossile et pas même celui que je supporte moi même. Tu peus lire mon poste 9 pour savoir un peut se que je pense sur le sujet et en effet je n'est aucune preuve de cela ou très peut. Mais je dirait en gros comme une sorte de rayonnement des corps noirs en fonction de la structure Universelle. D'ailleurs des études ont déjà été fait sur le rougissement des rayonnements en fonctions de la teneure des éléments (hydrogène et helium) sur des distances galactique et Universelle (bon en gros). Et s'il le faut de rechercherait mes sources qui sont bien loins, mais que j'ai déjà vut dans la revu La Recherche je crois. Et dit moi pourqu'oi dans les modèles standard ont négligent ou on écarte du revers de la mains, plusieurs phénomènes qui peuvent très bien avoire des consèquences contradictoire ou dommagable avec le Big Bang, comme certains des exemples que je donnés au poste 9.

Maintenent Pourqu'oi j'ai bien de la misère avec le modèle du Big Bang, c'est en premier lieu son origine à partir du néant, l'absolubilité des singularités, l'antropomorphisme de ses strutctures de base anvers la limite de nos véritable connaissences et de l'origine de toute chose, les limites observationnelles qu'on éloigne toujours d'année en année et sutout que nous sommes très loins d'avoire observé et résolut la plupart ds mistères de notre Univers. Il me semble logique que le modèle du big bang n'est qu'une théorie qui caractérise nos limites interprétationnelles de l'Univers et qui ne veut en quelque sorte qu'expliquer l'expressions des lois Universelle qui s'exprime partout et donc de par cela on lui attribut une origine pour garder la covarience des lois physique et c'est tout en gros. Le modèle du big bang découle surtout du prostulat de covarience des lois Universelle et c'est la relativité qui la soutenut depuis toujours. Dans un second temps somme nous vraiment sur que d'autre lois de l'Univers ne sont pas exprimer dans d'autre régions de celui-ci. Dit moi pourqu'oi si l'Univers était éternelle et infini pourqu'oi ne pourrait-il pas avoire des lois de grandeurs Universelle, faut-il attribuer une origine, une naissence ou un début a chaque chose de la nature et pourqu'oi il est peut-être d'une autre nature envers l'origine des chose, qui le sais vraiment.

A++

[glevesque]

Salut

3/ L'étalement du temps

Je pense que se phénomène qui est relié a l'aspect temporelle des choses, peut très bien expliquer une certaine partie du décalage spectrale de type doppler. En plus en appliquant ceci aux différentes planètes extrasolaire ont pourraient ramener les distances qui les sépart de leurs étoiles principale à des niveaux plus raisonnable et plus comparable aux distances que nous retrouvons dans notre propre système solaire.

A++

[deep_turtle]

En plus en appliquant ceci aux différentes planètes extrasolaire ont pourraient ramener les distances qui les sépart de leurs étoiles principale à des niveaux plus raisonnable et plus comparable aux distances que nous retrouvons dans notre propre système solaire.

C'est une affirmation purement gratuite de ta part glevesque ? As-tu un argument quantitatif, ou au moins plus construit pour dire une chose pareille ?

Sinon, sur un point plus général, j'ai lancé ce fil pour justement que les détracteurs du Big-Bang répondent sur les points précis que j'ai indiqués plus haut, alors pitié, pas de grandes phrases générales philosophico-patatoïdales sur l'Univers dans ce fil, restons précis !! Merci...

[glevesque]

Salut

Big-Bang répondent sur les points précis

C'est ce que j'éssais de faire, bien que n'étant pas scientifique. Mais si on ne peut rien dire si ont ne possède pas la science, alors je sort !!!!!

[deep_turtle]

C'est ce que j'éssais de faire, bien que n'étant pas scientifique. Mais si on ne peut rien dire si ont ne possède pas la science, alors je sort !!!!!

Calme-toi glevesque !! Honnêtement, tu ne réponds pas aux points précis évoqués dans le premier message. Ou si c'est le cas, je ne comprends pas...

[invitec3f4db3a]

Bon , je me fais l'avocat du diable .
Il me semble ( on l'a deja évoqué ) que les observations de l'univers , nous amene a dire que l'expension de l'univers accélére . Or , la gravité aurait du compensé l'expension , et éventuellement donné lieu a un big crunch . Il me semble que les hypothése de matiére exotique repulsive est une proprieté ad hoc du model . Qui ne plaide pas en sa faveur .


Enfin , il reste tous de même l'existence même du fond diffus qui valide la théorie dans sa globalité . Le fait qu'il y a eu un big bang n'est plus a douté , la plus part des observations concorde , et si le model manque de précision , ca ne veux pas dire qu'il doit étre invalidé , ou mis de coté . A la limite , renormalisé , mais je sais pas si on peux le faire pour ce genre de model

[Rincevent]

Or , la gravité aurait du compensé l'expension , et éventuellement donné lieu a un big crunch .

le caractère attractif de la gravitation joue contre l'expansion, mais le résultat global (expansion et son éventuel ralentissement) dépend des conditions initiales et du contenu matériel...

Il me semble que les hypothése de matiére exotique repulsive est une proprieté ad hoc du model . Qui ne plaide pas en sa faveur .

c'est juste une hypothèse qui dit : "on va supposer que notre loi pour la gravitation marche bien (car elle semble le faire dans plein d'autres cas) mais dans ce cas cela signifie que ce que l'on observe de la matière/énergie ne représente pas tout ce qui existe"...

c'est très semblable à ce qu'a fait Pauli en disant pour la désintégration beta : "même si la conservation de l'énergie semmble violée, je vais suppser qu'elle est vérifiée mais qu'il existe une particule invisible pour le moment"... bingo, la particule qu'il a ainsi prédite c'est le neutrino qu'on a observé directement quelques temps plus tard...

ça veut pas dire que dans le cas de "l'énergie noire" (quelle expression détestable!) ça va faire pareil, mais c'est une hypothèse de travail en attendant mieux... rien de plus.

Enfin , il reste tous de même l'existence même du fond diffus qui valide la théorie dans sa globalité . Le fait qu'il y a eu un big bang n'est plus a douté ,

non, je suis pas d'accord. Ce qui semble difficile à remettre en cause c'est l'existence d'une phase dense chaude et opaque de l'Univers par le passé, mais pas celle du BB...

la plus part des observations concorde , et si le model manque de précision , ca ne veux pas dire qu'il doit étre invalidé , ou mis de coté . A la limite , renormalisé , mais je sais pas si on peux le faire pour ce genre de model

euh... ça veut dire quoi "renormalisé" ici?

[OME]

Bonjour,

Il y a un autre argument en faveur du Big Bang, pas vraiment une preuve, mais un argument important parce qu'il est indépendant de la cosmologie.

Il est possible de mesurer l'âge des plus vieilles étoiles (c'est pas de la cosmologie, mais de l'astrophysique stellaire) : 12 et 13 milliards d'années

On peut aussi mesurer l'âge des plus vieux amas d'étoiles (toujours de l'astrophysique stellaire, mais une méthode différente de ci-dessus) : entre 12 et 16 milliards d'années

Et on peut mesurer l'âge des plus vieux noyaux sur Terre (pas de l'astrophysique du tout, c’est de la physique nucléaire) : entre 10 et 17 milliards d'années

Les marges d'erreur sont grandes, mais les mesures sont cohérentes entre elles, ce qui me semble quand même indiquer que l’Univers n'a pas toujours existé, et qu'il a du naître il y a une quinzaine de milliards d'années, non ?

[invitea0046ad4]

Bon, ça commence à bien faire et je crois que je ne comprendrais pas grand chose de plus en m'engageant dans ces interminables bavardages sur le dogmatisme du Big Bang.
Pour discuter de façon fructueuse, il faut rentrer dans le vif du sujet : rassembler des articles de recherche (pas de la vulgarisation !), des résultats expérimentaux, refaire des calculs, reconstituer patiemment les étapes de la construction du modèle depuis 50 ans, avant de pouvoir critiquer quoi que ce soit.
Je peux toujours piocher à droite à gauche sur Internet des phrases avec les mots "nucléosynthèse", "constante de Hubble" et les assembler dans un ordre différent en ayant l'impression de comprendre, mais ce n'est pas celà que je cherche.

Point de départ : admettons que je me débrouille suffisamment sur les théories de physique de base (EM, MQ, RG, thermo...).
Si j'ai quelques trous, je les comblerai au fur et à mesure. Pas de problème là-dessus.
Qui peut m'indiquer quelques articles fondamentaux, dont je n'aurais plus ensuite qu'à suivre les références pour reconstituer la démarche ?
Par exemple, en suivant le découpage initial du sujet donné par Deep_Turtle : loi de Hubble, relation angulaire taille-distance, ...
Attention: je ne cherche pas des synthèses mais vraiment des articles originaux, bruts de fonderie.
On trouve facilement des sites Internet sur le sujet, mais ce sont toujours des synthèses destinées à la communication, on retrouve rarement l'analyse.
Mettons que je m'accorde ensuite quelques mois pour tout décortiquer.

Merci pour vos lumières.

[deep_turtle]

OK, je te suis à fond dans ton attitude, c'était ce que j'avais en tête en lançant ce fil...

Alors pour les articles "bruts" de fonderie je peux regarder pour t'aider dans ta recherche, mais sur certains sujets ça ne sera pas forcément le plus clair. Par exemple pour la relation distance angulaire-redshift, ça sera beaucoup plus clair dans un bouquin du style Weinberg que dans les articles des années 20-30 (et ce sera exactement la même chose physiquement...), le recul permet une approche plus pédagogique.

Si tu veux on peut commencer avec un des points du premier message, tu choisis... A la limite on pourra lancer un autre fil sur ce sujet spécifique une fois décidé un sous-sujet, qu'en penses-tu ?

[invitea0046ad4]

Merveilleux !

On peut par exemple commencer par la constante de Hubble.
Je connais le principe et l'historique, la physique de l'effet Doppler, les quelques valeurs numériques couramment admises, mais ça s'arrête là.
Si on ouvre un fil maintenant, je n'aurais donc pas grand chose à dire car je veux éviter de simplement commenter des synthèses faites par d'autres personnes, et comme je n'ai pas beaucoup de temps dans une semaine pour étudier celà, il peut bien me falloir quelques semaines pour lire des articles et prendre un peu de recul, de façon à pouvoir commencer à discuter sur du quantitatif.
Je propose donc, dans un premier temps, de faire figurer des références dans ce fil (qui est très bien formulé), et d'en ouvrir un autre quand les idées ont un peu muri et quand il commence à y avoir des réactions argumentées sérieusement.
Ne pas multiplier les entités (fils) au delà de ce qui est nécessaire...

A+

[deep_turtle]

Bon alors commençons par un classique :

The velocity-distance relation among Extra-Galactic Nebulae par edwin Hubble (1931)

En particulier, la page 77 contient le premier (à ma connaissance) diagramme montrant la proportionnalité entre vitesse et distance...

[invitea0046ad4]

Excellent ! Merci !
Exactement le point d'entrée que je cherchais.

A+

[mtheory]

Attention: je ne cherche pas des synthèses mais vraiment des articles originaux, bruts de fonderie.
On trouve facilement des sites Internet sur le sujet, mais ce sont toujours des synthèses destinées à la communication, on retrouve rarement l'analyse.

Hum...et des articles de synthèses/cours pour bac+5?
Parce que là il y a pas mal de données aussi bien sur les justifications théoriques que pour les bases observationnelles:
ex
http://nedwww.ipac.caltech.edu/level...e2/frames.html

[invitec3f4db3a]

Je suis daccord sur le principe , mais je laisserais de cotés la constante d'huble , je pencherais plus vers l'electromagnetisme quantique ( QEM ? ) j'aimerais bien avoir des ref magique de Mthéorie sur les shema de feynman .

[deep_turtle]

OK, mais dans un fil séparé, histoire de maintenir un semblant d'ordre ?

[invitec3f4db3a]

Ok , si un certain modérateur veux bien suprimé le message , je vais allé sur le forum de physique

ps : je vien de remarquer , tu es modérateurs Deep_turtle ? depuis quand ?

[Thioclou]

Bonjour,
Comment et avec quelle précision a-t-on mesuré l'uniformité de la distribution des vitesse de récession dans toutes les directions de l'espace?
Ce point me parait fondamental dans la théorie standard de l'expansion de l'Univers.

[deep_turtle]

C'est difficile de mesurer cette uniformité. Ce qu'on mesure ce n'est pas directement la vitesse d'expansion, mais un décalage vers le rouge qui a 2 composante : une due à l'expansion et qui devrait suivre la loi de Hubble, une due à la vitesse propre des objets par rapport au référentiel suivant cette loi. Cette dernière composante est présente et dépend, pour chaque objet, de la distribution de masse qui se trouve autour.

Ce qui est fait dans le domaine, c'est d'estimer les résidus des vitesses radiales à la loi de Hubble, et les comparer à ceux qui devraient être dûs aux structures environnantes. A ma connaissance ça marche pas mal, et surtout on n'a pas de grosse déviation à la loi de Hubble sur les grandes échelles spatiales (petit bémol : une asymétrie de type dipolaire, genre plus grand devant plus petit derrière, serait extrêmement difficile à mettre en évidence car ça se confond avec l'effet du mouvement propre de notre référentiel....).