Expansion de l'Univers

[Garion]

Merci Amanuensis, ta réponse me permet de mieux comprendre et de mieux cerner les ordres de grandeur.
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[Gloubiscrapule]

J'imagine que pour les grandes distances, la notion de "vitesse" d'éloignement, relativement à nous, perd aussi de son sens puisqu'elle doit dépasser la vitesse de la lumière contredisant la relativité restreinte.

La vitesse instantanée de la loi de Hubble est une vitesse globale qui concerne une vitesse entre 2 objets éloignées de la distance instantanée, c'est à dire de combien varie cette distance au cours du temps. Ce n'est pas en contradiction avec la relativité restreinte car la limite de la vitesse de la lumière concerne une vitesse locale.
Relativité restreinte -> vitesse limite par rapport à l'espace localement -> local
Relativité générale -> vitesse d'éloignement lié à l'expansion de l'espace globalement -> global

Au niveau des supernovae, il faut quand même bien se baser sur un type "standardisé" pour disposer d'une référence calibrée en terme de lumière émise ?

Exactement.
Il existe une autre mesure semblable à celle utilisant une lumière étalon (supernova), sauf qu'on utilise une longueur étalon. Dans ce cas c'est la distance angulaire (et non plus la distance luminosité) qui est mesurée compte tenu de l'angle apparent sous lequel est vu cet étalon de longueur. C'est ce qu'on appelle les oscillations acoustiques de baryons (BAO), et le résultat va dans le même sens!

Si ce que j'ai dit précédemment est vrai, cela veut dire qu'évaluer la masse des astres à partir de leur orbite et de leur vitesse devrait être corrigé par l'expansion. Est-ce qu'on le fait ? Est-ce que l'ordre de grandeur est négligeable ?

L'expansion n'intervient pas à l'échelle d'une structure gravitationnellement liée.

Je me souviens vaguement avoir vu un calcul qui à partir de la constante de Hubble donnait une vitesse d'expansion pour la distance terre lune de l'ordre de quelques centimètres par an.

Ca donne le bon ordre de grandeur effectivement mais c'est une coïncidence. L'éloignement de la Lune est lié à la dissipation des forces de marées, au ralentissement de la rotation de la Terre sur elle même et donc de l'allongement de l'orbite de la Lune par conservation du moment cinétique!

[Amanuensis]

Un aspect du problème difficile à concevoir est que la RG modélise des étalons de mesure (mètre et seconde) propres à chaque lieu et instant. Quand on cherche à exprimer comment évolue une mesure comme la distance Terre-Soleil, c'est une combinaison de la relation entre les deux objets et de l'unité de distance. Les deux sont "influencés" par les masses, proches ou lointaines, selon les formules de la RG. Les effets comme celui de l'expansion sur les systèmes locaux sont des effets résiduels.

En d'autres termes, quand on s'occupe des mouvements dans le système solaire, on le fait dans des coordonnées locales. L'expansion est décrite en coordonnées "globales", en comobile. Le coordonnées locales sont "influencées" par le reste de l'Univers, tout comme les mouvements relatifs. Et les deux se compensent à peu de choses près. Une métrique exprimée en coordonnées globales montre des effets à toute échelle de l'expansion, mais le passage en coordonnées locales masque ces effets.

Ce n'est donc pas qu'il n'y a pas d'effet de l'expansion dans les systèmes liés (et c'est faux de toutes manières quand la liaison n'est pas gravitationnelle), c'est surtout que dans le cas de systèmes gravitationnellement liés il y a une quasi compensation de divers effets, certains étant liés au choix de référentiel local.

C'est du moins ma compréhension du sujet. On peut lire par exemple le texte cité dans le message précédent pour se faire une idée par soi-même. Les difficultés liées aux choix de systèmes de coordonnées sont mentionnés, le résultat indiqué est un calcul dans le "référentiel inertiel localement tangent" (LIF, local inertial frame, dans le plus gros du texte cité).

[Garion]

Merci pour ces éclaircissements Amanuensis.
Je sais que la RG perturbe toutes les notions de distance et de temps que l'on peut avoir intuitivement, mais il me manquait l'ordre de grandeur.

[Garion]

Ca donne le bon ordre de grandeur effectivement mais c'est une coïncidence. L'éloignement de la Lune est lié à la dissipation des forces de marées, au ralentissement de la rotation de la Terre sur elle même et donc de l'allongement de l'orbite de la Lune par conservation du moment cinétique!

Je n'ai jamais voulu comparer ça à l'éloignement réel de la lune et de la terre, j'ai juste cité cet exemple car je le connaissais et qu'il permettait de donner un ordre de grandeur de la constante de Hubble à l'échelle du système solaire.

[Phil3.14]

Bonsoir, je suis un peu inquiet car je ne parvient pas à comprendre comment les réponses expliquent le paradoxe évoqué au début par Sudiste06...
Je poserai alors la question différemment...
Imaginons qu'il y a plus de 10 milliards d'années, l'univers ait été en expansion, nous recevons aujourd'hui la lumière teintée de rouge des corps célestes situés à 10 milliards d'années lumière et témoin de cette expansion...
Puis imaginons que cette expansion s'est ralentie et que la lumière des objets se trouvant à 5 milliards d'années lumière soit donc un peu moins rouge...
Admettons enfin qu'il y a 1 milliard d'années, un équilibre se soit créé et qu'une contraction s'amorce...
La lumière des corps situés à plus d'un milliard d'années ne peut encore en témoigner puisque l'information ne peut circuler plus vite que la lumière...
En quoi ce scenario ne serait-il pas compatible avec les observations faites aujourd'hui ?

[ansset]

bonsoir,
juste une bête question.
il est prouvé que la lumière subit les effets gravitationnels.
donc ( à moins de les considérer comme négligables ) comment après tant d'années peut on dire "telle galaxie est à telle distance" ????
les photons ont peut être fait beaucoup de courbes ??

[Garion]

La très grande majorité de ces photons n'est pas passée assez près d'astres pour être déviée de manière significative. L'univers est très vide.

[Gilgamesh]

Bonsoir, je suis un peu inquiet car je ne parvient pas à comprendre comment les réponses expliquent le paradoxe évoqué au début par Sudiste06...
Je poserai alors la question différemment...
Imaginons qu'il y a plus de 10 milliards d'années, l'univers ait été en expansion, nous recevons aujourd'hui la lumière teintée de rouge des corps célestes situés à 10 milliards d'années lumière et témoin de cette expansion...
Puis imaginons que cette expansion s'est ralentie et que la lumière des objets se trouvant à 5 milliards d'années lumière soit donc un peu moins rouge...
Admettons enfin qu'il y a 1 milliard d'années, un équilibre se soit créé et qu'une contraction s'amorce...
La lumière des corps situés à plus d'un milliard d'années ne peut encore en témoigner puisque l'information ne peut circuler plus vite que la lumière...
En quoi ce scenario ne serait-il pas compatible avec les observations faites aujourd'hui ?

La relation :

1+z = a0/a

reste valide même si l'univers a fait accordéon depuis : le z mesuré est égale au ratio entre la taille de l'univers au moment de l'émission (a) et celle au moment de la réception, aujourd'hui (a0).

Pour connaitre les états antérieurs il suffit de mesurer des z intermédiaire calibrés par des chandelles standards entre le premier mesurable (CMB z=1100) et aujourd'hui. Ca donne une courbe de croissance et c'est ce genre de mesure qui permet de conclure que la décroissance de H n'est pas uniforme. S'il y avait effet d'accordéon, ce serait pareillement mesurable en principe.

[ansset]

La très grande majorité de ces photons n'est pas passée assez près d'astres pour être déviée de manière significative. L'univers est très vide.

comment le savoir vraiment.
sachant qu'on observe surtout les galaxies, pas le vide..
donc ce sont bien les concentrations de matière que l'on analyse..!!??

[Garion]

Si les photons ont traversé une galaxie, ils seront complètement noyés dans le flux de photons de la galaxie, c'est donc la galaxie que l'on observera pas ce qu'il y a derrière.

[ansset]

on ne s'est pas compris.
plus on voit loin, plus on voit de galaxies pour le même cone angulaire.
je ne parlais pas des photons passant à travers, mais de ceux qui passent juste à coté. ( de notre point de vue )
mais cette question était secondaire, pas la peine de s'y attarder.

[Phil3.14]

Bonjour,

Ce qui me semble simpliste dans cette manière d'envisager l'univers (cette expansion "révélée" par le redshift ), c'est qu'elle se focalise sur la notion d'espace et perdant toute considération de la complexité de ce qu'est le temps à l'échelle de l'univers...
En effet, l'expansion est une notion qui implique un avant ( plus dense et plus chaud ) et un après, uniformes et univoques, et ce, à l'échelle de l'univers lui même ! Une image bien facile à concevoir certes mais certainement très extrapolée de nos anciennes conceptions...

[verlan10]

a propos d'expansion de l univers: il existe un petit debat sur l'eloignement de la lune de la terre...dont on sait que l'explication est l'accélération de la rotation de la lune autour de la terre liée a des phenomenes de marée. mais comment peut on ignorer totalement l'expansion de l univers dans cette affaire? autrement dit, même si la part est minime, n'y a t-il pas dans les environ 4 mm d'eloignement par an, une petite portion à attribuer à l'expansion?

[Andrei2010]

mais comment peut on ignorer totalement l'expansion de l univers dans cette affaire? autrement dit, même si la part est minime, n'y a t-il pas dans les environ 4 mm d'eloignement par an, une petite portion à attribuer à l'expansion?

Certainement pas. L'éloignement de la Lune s'explique parfaitement par les lois de Kepler, et l'expansion de l'univers se produit exclusivement entre les amas galactiques. (Enfin, bon, si tu veux des détails, et pour couper l'herbe sous le pied de quelques pinailleurs obsessionnels : l'expansion se produit entre les ensembles éloignés au point que la gravitation n'arrive plus à les maintenir ensemble ).

[Deedee81]

Salut,

De toute façon, même à supposer (un grand SI) que l'expansion de l'univers s'applique à la Lune, ça ne ferait qu'un truc de l'ordre de 75 microns par an (si mes calculs sont exacts). Totalement négligeable. Non seulement c'est trop faible pour être mesuré. Mais en plus, c'est totalement noyé dans les effets plus importants des forces de marées ou des perturbations dû aux astres voisins.

[Andrei2010]

Bah tiens, puisqu'on n'est jamais mieux servi que par soi-même, je vais faire mon pinailleur obsessionnel en rebondissant sur les précisions de Deedee81

Une théorie invérifiable (mais plausible) propose que l'expansion continue de s'accélérer jusqu'à se faire sentir entre les ensembles retenus aujourd'hui par la gravitation. Donc, les galaxies elles-mêmes, puis les systèmes solaires, puis les systèmes planétaires, seront soumis à l'expansion. Au train où ça va, et si ça doit en arriver là, c'est dans un avenir très lointain... quand le Soleil, la Terre et Jack Lang n'existeront plus depuis belle lurette.

[Deedee81]

C'est la théorie du Big Rip (la bien nommée ) si je ne me trompe.

[Andrei2010]

Exactement.

[Milkman21]

(Enfin, bon, si tu veux des détails, et pour couper l'herbe sous le pied de quelques pinailleurs obsessionnels : l'expansion se produit entre les ensembles éloignés au point que la gravitation n'arrive plus à les maintenir ensemble ).

Salut,
la gravitation a une portée infinie... (d'après le tableau des interactions fondamentales)

[Deedee81]

Salut,

la gravitation a une portée infinie... (d'après le tableau des interactions fondamentales)

En effet, mais ici le problème est un peu plus compliqué que cela (d'autant que la relativité générale s'en mêle forcément dans ce cas).

[Andrei2010]

Salut,
la gravitation a une portée infinie... (d'après le tableau des interactions fondamentales)

Je n'ai pas dit que la gravitation est absente. J'ai dit que la gravitation n'arrive plus à maintenir ensemble les amas galactique : cela sous-entend qu'elle est présente (mais que l'expansion prend le dessus).
Bien lire les messages permet d'économiser son clavier.

[Milkman21]

Je n'ai pas dit que la gravitation est absente. J'ai dit que la gravitation n'arrive plus à maintenir ensemble les amas galactique : cela sous-entend qu'elle est présente (mais que l'expansion prend le dessus).
Bien lire les messages permet d'économiser son clavier.

Merci j'avais bien lu ! Je voulais juste le préciser... Pour bien insister sur le faite qu'entre plusieurs 100 aines de millions d'année lumière (diamètre superamas vierge/hydre/centaure) il peut y avoir lien gravitationnel et que par contre, le super amas Persée-Poissons lui distant de 300 millions d'années lumières de notre galaxie n'est pas lié gravitationnellement.
A n'y rien comprendre..
Cordialement

[Andrei2010]

... Pour bien insister sur le faite qu'entre plusieurs 100 aines de millions d'année lumière (diamètre superamas vierge/hydre/centaure) il peut y avoir lien gravitationnel et que par contre, le super amas Persée-Poissons lui distant de 300 millions d'années lumières de notre galaxie n'est pas lié gravitationnellement.
A n'y rien comprendre..
Cordialement

Salut à toi,

Il y a trois subtilités qui te permettront de tout comprendre :

1. La portée de la gravitation est infinie. L'influence gravitationnelle d'un boulon perdu par l'ISS se fait sentir partout dans l'univers, même si elle est moins qu'infime sur l'orbite terrestre et symbolique au-delà.

2. La portée de la gravitation est fonction de la masse, décroit en fonction de la distance, et devient symbolique à des distances... disons excessives. Si bien qu'un gros amas galactique sera lié gravitationnellement à un autre gros amas, situé à 300 millions d'années lumière ; une petite galaxie isolée ne sera pas liée gravitationnellement à une autre petite galaxie isolée située à 100 millions d'années-lumière.

3. Il est inexact de dire que l'expansion se produit là où il n'y a plus de gravitation, puisque la gravitation est partout. Mais, en-deçà d'une certaine valeur, la gravité cède à l'expansion (ou l'expansion l'emporte sur la gravitation, c'est pareil).

@+

[Milkman21]

Merci andrei2010

Mais pourquoi ? Pourquoi en deça d une certaine valeur l expansion prend le devant ? Et quelle est cette limite ?
@+

[Louisgac]

Concernant l'expansion de l'Univers, n'oublions pas que le point problématique de la théorie est la phase d'inflation au début du BigBang.

La phase d'inflation ne peut pas s'expliquer dans le cadre du paradigme actuel, et les physiciens espèrent que les paradigmes suivants (type théories des cordes) arriveront à résoudre ce qui reste un mystère :
http://en.wikipedia.org/wiki/Inflati...retical_status

Pour l'instant, la théorie du bigbang reste ce que les américains nomment une "Fine Tuning Theory", c'est à dire une théorie remplie d'ajout ad-hoc au fur et à mesure des nouvelles découvertes, c'est à dire une usine à gaz de plus en plus pseudo-scientifique :
http://en.wikipedia.org/wiki/Fine_tuning

Bref, il y a fort à parier que toute cette construction théorique s'effondrera comme un château de cartes avant la fin du siècle. Les Universités américaines d'ailleurs investissent massivement dans la recherche de modèles alternatifs (alors que les Universités Françaises, dans la droite ligne de leur tradition jésuite, considèrent que c'est inutile).

[Andrei2010]

Concernant l'expansion de l'Univers, n'oublions pas que le point problématique de la théorie est la phase d'inflation au début du BigBang.

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###Attaques personelles / T-K###

Pour nos lecteurs, je précise que le nombre d'observations confirmant la validité du modèle big-bang augmente de façon exponentielle. Bien entendu, il reste des détails à éclaircir, mais aucun des modèles concurrents ne cumule autant de confirmations observationnelles.

[Andrei2010]

Merci andrei2010

Mais pourquoi ? Pourquoi en deça d une certaine valeur l expansion prend le devant ? Et quelle est cette limite ?
@+

Je t'en prie. Malheureusement, je ne connais pas la réponse à ces questions ; attendons l'intervention des spécialistes.

[Louisgac]

### Reponse a un passage supprime ###

Je ne fais que rappeler ce qui est connue et admis dans les universités scientifiques américaines : le bigbang est devenu un gros modèle informatique qu'on modifie au fur et à mesure des nouvelles découvertes, c'est à dire une théorie remplie d'ajouts ad-hoc, une théorie pseudo-scentifique.

Le fait que les universités américaines investissent massivement dans la recherche de modèles alternatifs, alors que les universités françaises n'ont même pas produit une seule thèse de doctorat sur le sujet, devrait nous alerter de la dérive conservatrice, bureaucratique, de la Physique en France.

[Tawahi-Kiwi]

Le fait que les universités américaines investissent massivement dans la recherche de modèles alternatifs, alors que les universités françaises n'ont même pas produit une seule thèse de doctorat sur le sujet, devrait nous alerter de la dérive conservatrice, bureaucratique, de la Physique en France.

Il me semble que tes connaissances du systeme universitaire de l'anglosphere sont pour le moins biaisee et completement a cote de la plaque.

cordialement,

T-K