Relativité générale et expansion de l'univers

[invite7aa2259b]

Bonjour à tous !

Une question me tarraude depuis déjà quelque temps et, malgré les très nombreuses ressources disponibles sur internet, je n'arrive pas à comprendre et à prouver ceci :

Comment peut-on affirmer que l'espace est en expansion grâce aux équations de la relativité ?

Merci de votre réponse.
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[Calvert]

Salut !

En faisant un certain nombre d'hypothèses (raisonnables) sur l'univers, que l'on suppose homogène et isotrope à grande échelle, on peut trouver une métrique (la métrique de Friedmann-Robertson-Walker). Une fois que l'on a cette métrique, on peut écrire l'équation d'Einstein pour cette métrique. En manipulant un peu ces équations, on arrive finalement à deux équations qui décrivent le comportement de l'univers.

Ces équations montrent que l'univers peut être soit en expansion, soit en contraction, soit stationnaire. Cependant, on peut montrer que la solution stationnaire n'est pas stable. L'univers est donc soit en expansion, soit en contraction. Pour déterminer dans quel cas l'on se trouve, c'est les observations qui tranchent.

[Thioclou]

Bonjour à tous,

Salut !

En faisant un certain nombre d'hypothèses (raisonnables) sur l'univers, que l'on suppose homogène et isotrope à grande échelle, on peut trouver une métrique (la métrique de Friedmann-Robertson-Walker). Une fois que l'on a cette métrique, on peut écrire l'équation d'Einstein pour cette métrique. En manipulant un peu ces équations, on arrive finalement à deux équations qui décrivent le comportement de l'univers.

Ces équations montrent que l'univers peut être soit en expansion, soit en contraction, soit stationnaire. Cependant, on peut montrer que la solution stationnaire n'est pas stable. L'univers est donc soit en expansion, soit en contraction. Pour déterminer dans quel cas l'on se trouve, c'est les observations qui tranchent.

Si je comprend bien, on déduit de la métrique de Robertson-Walker que l'Univers est en expansion en se créant son propre espace-temps, l'Univers désignant ici l'espace-temps résultant du big-bang.
Mais la métrique de Robertson-Walker prend comme hypothèse que la masse contribuant au champ gravitationnel dans cet Univers est constante : ce qui n'est pas prouvé.
L'Univers <espace-temps résultant du big-bang> s'expanse peut-être dans un <Tout> plus vaste possédant les mêmes lois physiques, peuplé d'une infinité d' <espace-temps résultant de big-bang>, plus agés, disjoints ou englobant notre Univers (ce qui entrainerait un accroissement de sa masse au fur et à mesure de son expansion).
Ceci pourrait expliquer :
- la non-linéarité de l'expansion de l'univers
- les fluctuations du fond de rayonnement cosmologique.
- la baryogénèse (absence d'antibaryons).

[Calvert]

Mais la métrique de Robertson-Walker prend comme hypothèse que la masse contribuant au champ gravitationnel dans cet Univers est constante

Pas constante, mais homogène et isotrope.

L'Univers <espace-temps résultant du big-bang> s'expanse peut-être dans un <Tout> plus vaste possédant les mêmes lois physiques, peuplé d'une infinité d' <espace-temps résultant de big-bang>, plus agés, disjoints ou englobant notre Univers (ce qui entrainerait un accroissement de sa masse au fur et à mesure de son expansion).

Oui, mais il n'est pas observable. Du coup, l'hypothèse la plus simple et la plus acceptable est que l'univers (y compris la partie que l'on n'observe pas) est similaire à l'univers observable.

- la non-linéarité de l'expansion de l'univers

Elle pourrait s'expliquer avec le fait que l'univers à petite échelle n'est pas homogène. Mais je ne sais pas à quel stade en sont ces travaux, ni s'ils sont admis actuellement. La non-linéarité s'explique aussi bien avec l'introduction de la constante cosmologique.

- les fluctuations du fond de rayonnement cosmologique.

Idem. Elles trouvent bien leur place dans le cadre du modèle standard.

Mais bon, il y sur ce forum des personnes nettement plus spécialistes de cosmologie que moi, qui détailleront ceci mieux que moi.

[A voir en vidéo sur Futura]