A quelle distance l'expansion est supérieure à la gravitation

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Bonjour,

tout est dans le titre.

je souhaiterais savoir à quelle distance l'expansion de l'unviers est telle qu'elle annule la force gravitationnelle.

merci
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[obi76]

C'est une question sans réponse (il me semble), vu que l'on ne connait pas réellement la "vitesse" d'expansion.

Il y a peu de temps on ne savait déjà pas (et il me semble que c'est toujours le cas) si l'expansion allait l'emporter contre la gravitation de toute la masse de l'Univers (dilatation jusqu'à l'infini) ou si c'est l'inverse (big crunch).

Cordialement

[invite8ef897e4]

Bonjour,

cette discussion ne devrait elle pas aller dans "Astronomie & Astrophysique" ?

je souhaiterais savoir à quelle distance l'expansion de l'unviers est telle qu'elle annule la force gravitationnelle.

Cette question n'a pas de sens, ou alors je n'y comprend rien
La force qui s'exerce entre objets lies gravitationnellement ne peut pas etre annulee par l'expansion de l'Univers.

Il y a peu de temps on ne savait déjà pas (et il me semble que c'est toujours le cas) si l'expansion allait l'emporter contre la gravitation de toute la masse de l'Univers (dilatation jusqu'à l'infini) ou si c'est l'inverse (big crunch).

L'expansion accelere, donc pas de Big Crunch. On en est a peu pres sur il me semble.

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Bonsoir

oups cet aspect du débat m'avait échappé. merci pour la précision.

[A voir en vidéo sur Futura]

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Bonjour,

La force qui s'exerce entre objets lies gravitationnellement ne peut pas etre annulee par l'expansion de l'Univers.

il me semble que il doit bienqu'il doit y avoir une distance à laquelle la force de gravitation ne s'oppose plus suffisament à à l'expansion de l'univers puisque au lieu de se rapprocher les galaxies s'éloignent les unes des autres. C'était le sens de ma question. Peut être que cette valeur n'est qu'une fourchette ou peut être y a t il une autre solution à la question.

[f6bes]

Bjr à tous,
"..puisque au lieu de se rapprocher les galaxies s'éloignent les unes des autres.."

Pourquoi dit on TOUJOURS cela, alors que des "fusions" de galaxies ça ne manquent pas dans l'univers ?

Parait qu'Androméde tient vraiment à faire connaissance avec nous !

A+

[invite8ef897e4]

il me semble que il doit bienqu'il doit y avoir une distance à laquelle la force de gravitation ne s'oppose plus suffisament à à l'expansion de l'univers puisque au lieu de se rapprocher les galaxies s'éloignent les unes des autres. C'était le sens de ma question. Peut être que cette valeur n'est qu'une fourchette ou peut être y a t il une autre solution à la question.

L'image donnee habituellement au sujet de l'expansion de l'Univers est celle d'un ballon de baudruche, sur lequel on aurait des points correspondant aux galaxies. Si je comprend la question, on pourrait la reformuler ainsi : quelle taille doit avoir une galaxie pour que l'expansion de l'Univers ait un effet sur les etoiles composant la galaxie.

D'abord il faut realiser que le modele FRW (Friedmann-Robertson-Walker) dans lequel on fait le calcul de la geometrie de l'espace-temps en expansion est un modele simplifie. Qu'il soit clair des le depart que ces simplifications sont clairement justifiees pour les besoins du modele FRW. Mais le modele FRW en particulier suppose un Univers homogene isotrope un peu comme un fluide de galaxies. Donc l'effet de decalage vers le rouge des galaxies lointaines est un effet en moyenne.

Ensuite, on realise que l'expansion de l'Univers n'a pas d'effet sur les proprietes locale : par exemple, comme f6bes le souligne, notre galaxie voisine Andromede s'approche de nous a une vitesse fulgurante. Une autre facon de voir les choses c'est que Paris ne subit pas l'expansion de l'Univers. Votre salon ne subit malheureusement pas l'expansion de l'Univers si vous le souhaitez plus grand, heureusement du point de vue du fait que sinon il finirait par tomber en morceau.

Donc on a cette vision newtonienne des systemes lies gravitationellement qui ne subissent pas l'expansion globale a grande echelle. Par rapport au modele du ballon de baudruche, les galaxies ne sont pas "dessinees" sur la membrane elastique, elles sont "collees" dessus (disons grossierement, pour corriger de facon minimale le modele).

L'influence gravitationnelle d'une galaxie lointaine dont on mesure un decalage vers le rouge significatif est suffisamment "noyee dans la masse" des autres influences pour que le modele FRW/ballon de baudruche fasse sens.

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Bjr à tous,
"..puisque au lieu de se rapprocher les galaxies s'éloignent les unes des autres.."

Pourquoi dit on TOUJOURS cela, alors que des "fusions" de galaxies ça ne manquent pas dans l'univers ?

Parait qu'Androméde tient vraiment à faire connaissance avec nous !

A+

bonjour,

je ne vois pas de contradiction, dans un univers en expansion les galaxies ont tendances à l'éloigner les une des autre (l'images du ballon de baudruche qui gonfle) mais je pense que les galaxie peuvent avoir un mouvement avec une vitesse importante dans cet univers en expansion. ça me semble pas contradictoire mais je ne suis pas sufisament calé pour l"affimer avec certitude.

L'image donnee habituellement au sujet de l'expansion de l'Univers est celle d'un ballon de baudruche, sur lequel on aurait des points correspondant aux galaxies. Si je comprend la question, on pourrait la reformuler ainsi : quelle taille doit avoir une galaxie pour que l'expansion de l'Univers ait un effet sur les etoiles composant la galaxie.

Re,
Non ce n'était pas le sens de ma question mais la suite de ta réponse fait appel à des notions que je ne maitrise pas (modele FRW). il est possible aussi que ma question n'ait peut être pas de sens dans le sens où elle est formulé car elle fait appel à la fois à la conception newtonnienne et en même temps à la notion d'expansion d'expansion. Or le cadre théorique de l'expansion est bien différente : c'est la relativité. Comme tu le fais si bien remarquer:

on a cette vision newtonienne des systemes lies gravitationellement qui ne subissent pas l'expansion globale a grande echelle

. je crois que ma question revient à mettre de la mécanique classique dans la relativité (ou l'inverse, peu importe) et là c'est pas cohérent.

[mariposa]

bonjour,

je ne vois pas de contradiction, dans un univers en expansion les galaxies ont tendances à l'éloigner les une des autre (l'images du ballon de baudruche qui gonfle) mais je pense que les galaxie peuvent avoir un mouvement avec une vitesse importante dans cet univers en expansion. ça me semble pas contradictoire mais je ne suis pas sufisament calé pour l"affimer avec certitude.

.
bonjour,

Ta question me parait légitime et je la partage. J'ai cru comprendre que l'on ne pouvait pas déterminer la constante de Hubble à partir des galaxies proches de la notre parce que la vitesse d'expansion dans le voisinage de notre galaxie erst de l'ordre de grandeur, voir plus faible, que le mouvement "propre" des galaxies.

[invite8ef897e4]

Si vous lisez l'anglais
The Effect of Cosmological Expansion on Self-Gravitating Ensembles of Particles
Noerdlinger, P. D. & Petrosian, V.
Astrophysical Journal, vol. 168, p.1

C'est la reference donnee par Misner/Thorne/Wheeler a ce sujet.

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Si vous lisez l'anglais
The Effect of Cosmological Expansion on Self-Gravitating Ensembles of Particles
Noerdlinger, P. D. & Petrosian, V.
Astrophysical Journal, vol. 168, p.1

C'est la reference donnee par Misner/Thorne/Wheeler a ce sujet.

je lis très très mal l'anglais

avec des formules bien compliquées c'est pire

[invite8ef897e4]

avec des formules bien compliquées c'est pire

L'image du ballon de baudruche, vraiment, n'est pas si fausse. Elle est explicitement donnee dans le Misner/Thorne/Wheeler, avec les galaxies representees par des pieces de monnaie. Il faut reternir, comme le suggere Mariposa, qu'il existe plusieurs echelle tres differentes les unes des autres dans ce probleme : sur le ballon, les pieces sont "tres loin" les unes des autres.

Autre facon d'aborder le probleme, reprendre depuis le debut : comment comprendre cette fumeuse epansion de l'Univers ? Supposons qu'une galaxie, en tant que "systeme lie graviationellement" subisse l'expansion au meme titre que l'espace intergalactique. Notre systeme Solaire aussi devrait subir une telle expansion. La Terre devrait enfler. Paris devrait grossir (meme imperceptiblement), et votre salon aussi. Les atomes, lies par l'interaction electromagnetique, prennent egalement du volume. Tout est en expansion. Le metre-ruban de la couturiere que vous utilisez pour mesurer l'expansion est egalement en expansion. Attend, quoi !? Vous voyez que vous etes en train de rencontrer un probleme : l'expansion n'est plus mesurable dans cette interpretation !

Ce n'est pas facile a concevoir, mais la seule facon pour que l'expansion soit un phenomene physique observable, c'est que l'espace entre les galaxies s'etire mais pas la regle pour le mesurer. On est d'accord jusque la ?

Maintenant, vous pouvez argumenter que la regle est un "systeme lie eletromagnetiquement" et pas "gravitationellement". La Terre pourrait enfler, mais la chimie a sa surface rester la meme. Je ne suis pas sur d'avoir de reponse satisfaisante a cette question. Le fait est que nous utilisons le decalage vers le rouge de la lumiere, et pas le decalage vers le "mou" des ondes gravitationnelles pour mesurer cette fumeuse expansion. Alors pour vous convaincre vraiment, il faudrait faire cette experience de mesure du decalage vers le mou des ondes gravitationnelles ? Ou bien mesurer le decalage vers le rouge de la lumiere avec un systeme lie gravitationellement ?

[physeb]

Bonjour à tous,

je pense que le plus simple est de garder la vision du ballon qui gonfle, mais rajoutant le fait que les objets à sa surface peuvent bouger sous l'influence des différentes interactions.

L'expansion est un effet intégré: elle se produit partout et à tout instant (en restant dans les derniers milliards d'années). Il faut intégrer (ie sommer) l'effet sur la distance qui sépare deux objets. C'est d'ailleurs pour cette raison que la méthode du redshift est utilisée: le décalage vers le rouge est fonction de la distance qui nous sépare l'objet regardé (si l'objet est très loin, la fonction n'est pas triviale).

Pour en venir au problème des fusions de galaxies, il faut savoir que l'univers n'a pas toujours été dominé par "l'énergie noire" et donc en expansion importante. Il y a eu un moment où les petites galaxies ont fusionnées pour donner des plus grandes (c'est ce qu'on appel le modèle hiérarchique de la formation des structures). Cependant, ce sont les halos de matière noire qui domine l'attraction gravitationnelle (d'ailleurs, les galaxies semblent toutes être logées dans un halo de matière noire). Il peut y avoir fusion des halos sans qu'il y est fusion des galaxies. C'est comme celà que se formant, a priori, les amas de galaxies. Dans ces amas, la gravitation est toujours plus forte que l'expansion. Ainsi ces structures sont liées.
Sur le ballon de baudruche, on pourrait voir celà comme le fait qu'en permanence la gravitation rappelle les galaxies qui tendent à s'éloignées les unes des autres. C'est la raison pour laquelle on ne mesure pas la distance par méthode du redshift les galaxies qui sont dans notre amas de galaxies (l'amas local).

Maintenant compris que dans ces amas les effets de l'expansions sont au premier ordre négligeables, la vie suis sont cours avec des objets qui ont des vitesses relatives et qui s'attirent par effet gravitationnel. Dans ce cas il y a des fusions sans problème.

Pour en revenir à la question de début: maintenant tout celà dit, il semble évident que l'on ne pas donné une échelle de domination découplée de la masse des objets que l'on considèrent. Deux boules de pétanques dans le vide intergalactique subiront l'expansion pour des distances bien plus faible que pour des étoiles.

Pour ce qui est des échelles humaines, il faut considérer les intéractions chimiques, électromagnétiques et fortes qui sont des dizaines d'ordres de grandeurs plus fortes que l'expansion à nos échelles. Donc on ne ressent pas ces effets.

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...Le fait est que nous utilisons le decalage vers le rouge de la lumiere, et pas le decalage vers le "mou" des ondes gravitationnelles pour mesurer cette fumeuse expansion

euh je crois qu'on en est au stade des expériences pour détecter les ondes gravitationnelle. à ce jour le décallage dans le rouge semble la meilluere méthode.

[mach3]

Pour ce qui est des échelles humaines, il faut considérer les intéractions chimiques, électromagnétiques et fortes qui sont des dizaines d'ordres de grandeurs plus fortes que l'expansion à nos échelles

mais si l'expansion fini par devenir supérieure à ces interactions?

sujet un peu similaire :

http://forums.futura-sciences.com/sh...d.php?t=166589

à l'inverse donc, la question de x⁸ est de savoir quelle est à l'heure actuel l'ordre de grandeur pour qu'une interaction "perde" contre l'expansion.

m@ch3

[Coincoin]

Salut,

Ça s'appelle la longueur de Jeans :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Instabi...gueur_de_Jeans

[inviteaa85155c]

Connaît-on la cause de la dilatation de l'espace-temps ?
Il me semblait qu'il se dilatait en présence de masse. Mais si la densité de masse diminue, l'espace devrait se contracter non ?

[Deedee81]

Bonjour,

Connaît-on la cause de la dilatation de l'espace-temps ?

C'est une conséquence de la relativité générale. Mais tu peux voir ça d'une manière plus simple car c'est vrai aussi en physique newtoniennen (bien que là on ne parle pas d'espace-temps, bien sûr) : c'est un problème de stabilité. Un ensemble d'objets statiques fini toujours, à la moindre perturbation, par se contracter ou se dilater. Un problème qui bien tracassé Sir Isaac (puisqu'il considérait l'univers comme statique, il parlait de "réglage fin assuré par Dieu" !!!!) Comme en RG les forces gravitationnelles sont traduites par la métrique de l'espace-temps, on parle de dilatation de l'espace-temps, c'est tout.

Maintenant, l'origine, le départ, le pourquoi de tout ça, pourquoi ça à fait boum au début, mystère En suivant le raisonnement de Newton je dirais que les dieux mangent trop de cassoulet

Il me semblait qu'il se dilatait en présence de masse. Mais si la densité de masse diminue, l'espace devrait se contracter non ?

Plus la masse est grande, plus la gravité est forte, donc c'est l'inverse. La masse n'assure pas la dilatation mais son ralentissement. La dilatation c'est plutot du genre "continue sur sa lancée". C'est comme quand tu jettes une pierre en l'air : elle retombe ou s'échappe à l'infini et la gravité la fait ralentir mais ce n'est pas elle qui a jeté le caillou (et ici on ne connait pas le joeur de baseball responsable sauf si mon hypothèse du PigBang ci-dessus est correcte )

Il existe en fait une densité critique où on est à la limite dilatation-contraction/dilatation perpétuelle (comme pour la pierre jetée en l'air). Curieusement, (hors accélération de l'expansion) on est presque à cette limite (en regardant la platitude de l'univers ou en regardant la matière, matière noire inclue). Plusieurs explications ont été avancée dont l'inflation.

[obi76]

Merci Coincoin, je viens encore d'apprendre un truc loin d'être inintéressant

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Salut,

Ça s'appelle la longueur de Jeans :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Instabi...gueur_de_Jeans

Bonjour,

et merci,

quelle seraint les valeurs numériques à utiliser pour l'expansion de l'univers et la gravitation ?

pour G pas de problème.

mais pour c_s je serais tenté de mettre la vitesse de la lumière

en revanche pour p j'en ai aucune idée.

[Deedee81]

Salut,

mais pour c_s je serais tenté de mettre la vitesse de la lumière

C'est la vitesse du son. Ca m'étonnerait que le son aille à la vitesse de la lumière (il faudrait un matériau plus rigide que le diamant). Ca dépend du gaz, ca dépend de la densité,.... Je ne connais pas les valeurs mais ça sera très petit (par rapport à c).

en revanche pour p j'en ai aucune idée.

C'est pas p mais . C'est la densité. Dans ton cas tu peux prendre la densité moyenne de l'univers (très imprécise). Elle est à peu près égale à la densité critique (incluant la matière noire mais elle agit gravitationnellement donc il faut en tenir compte) :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Densit%C3%A9_critique
Tu as aussi les différentes densités ici :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Table_d...astrophysiques

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merci pour toutes ces précisions

[Gilgamesh]

Il me semble qu'il y a une façon relativement simple de déterminer la limite où l'expansion l'emporte sur la gravitation.

La vitesse du "flot de Hubble" à la distance R est



La vitesse de chute d'une particule-test sur une masse située dans la sphère de rayon R est :


On égale les deux vitesses pour :




a+

[invite8ef897e4]

Bonjour,

il y a plusieurs trucs que je ne comprend pas. Notamment : a quel endroit l'expansion de l'Univers intervient-elle dans la longueur de Jeans ? La densite est celle du nuage de gas, pas la densite critique.

Je perd un peu mon latin la

[Deedee81]

On égale les deux vitesses pour :

Salut,

Ton calcul est évidemment correct et en plus valable car même à cette échelle, Newton ça marche pas trop mal

Mais je ne sais trop quel sens physique donner à ça. Après tout la vitesse de chute ci-dessus n'a pas beaucoup de sens dans un univers homogène. Elle n'aurait un sens qu'en escamotant le reste de l'univers !

Humanino est, ma foi, aussi perplexe que moi. On a tendance à faire une sacrée soupe dans ce fil et à oublier le sens physique de chaque chose dont on parle. Vitesse d'évasion, Longueur de Jeans, expansion, gravitation,... Tout cela a un sens physique précis dans des circonstances précises. On ne fait pas un plat délicieux en vidant tout le garde manger dans plat. Certains ingrédients ne s'accomodent pas (surtout si on embarque dans le plat les perles en plastiques et les bougies pour les gateaux ).

[Coincoin]

Désolé, j'ai confondu.

La longueur de Jeans vient de l'astrophysique stellaire. La question posée est quelle doit être la taille d'un nuage de gaz pour qu'il s'effondre sur lui-même et donne éventuellement une étoile ? Ça ne fait donc intervenir que l'équilibre entre la force gravitationnelle (rho) et les forces de pression (c_s).

En cosmologie, on a une question analogue, qui est celle de xxxxxxxx : quelle doit être la taille d'un nuage de gaz pour qu'il s'effondre sur lui-même en gagnant face à l'expansion ? On trouve une longueur caractéristique, qui fait intervenir rho (gravité) et la constante de Hubble H (expansion). C'est l'expression que donne Gilgamesh. Bien sûr, c'est surtout un ordre de grandeur : ça dépend du contenu de l'Univers (et notamment de la constante cosmologique), des conditions initiales (si ton nuage explose avec une certaine vitesse, il ne va pas s'effondrer), ...

[physeb]

En fait c'est ce qu'on appel le free-streaming

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bon j'opte pour cette formule. Une question complémentaire M est bien la masse de l'objet considéré ? sinon qu'est ce que c'est ?

[invite8ef897e4]

Re-bonjour,

j'ai tout a fait pu me planter, mais j'ai essaye d'evaluer le rayon de "dissociation de Hubble" que vous proposez avec une masse solaire. Si quelqu'un veut verifier, je serais reconnaissant. Mais juste, afin de fixer un ordre de grandeur, j'obtiens une centaine de pc. Donc il me semble qu'il faudrait enfler le Soleil 5 milliards de fois pour obtenir un nuage de gaz de taille pertinente a ces considerations. Cette taille n'est pas beaucoup plus petite que la taille de la Voie Lactee, qui pese elle-meme environ 600 Milliards de fois la masse du Soleil.

Merci a qui voudra verifier/continuer ces considerations numeriques

[Calvert]

La taille maximale des structure liées gravitationnellement devrait être quelque chose comme la taille d'un amas / super-amas de galaxies.

Pour le groupe local (pour simplifier, 2 galaxies comme la Voie Lactée, soit ). On trouve alors 13 Mpc, ce qui est raisonnable pour un petit amas de galaxies. Pour les superamas, je pense que cela peut devenir plus tendu.