expansion de l'univers

[grem29]

bonjours a tous, voila quelques années que je m’intéresse à l'astrophysique et à l'astronomie de manière amateur ainsi vous comprendrez que ma question est peut être très simple et mon raisonnement également simpliste mais je n'ai pas beaucoup de monde autour de moi pour pouvoir en parler voir pas du tout lol.
bref ma question concerne l’expansion de l'univers, d’après ce que j ai compris l'univers est en expansion et ceci va de plus en plus vite a cause d'une dilatation de l'espace temps poussant certaines galaxies des plus lointaines a dépasser la vitesse de la lumière??? et ceci a cause de la matière noire dont on arrive a prouver l'existence indirectement par certains indice car nous n arrivons pas a cerner cette matière.
si jusqu'ici je ne dit pas de bêtises , nous savons aussi ;
-que les galaxie s attirent les unes des autres formant des amas
-que dans l'espace un petit corps céleste gravitant autour d'un gros corps, plus celui ci est près de ce gros corps plus il va vite.
-que nous pouvons pas savoir exactement a quelle vitesse avance ni la terre, ni le soleil ni même la galaxie puisque nous n'avons pas de point fixe comme support, nous avons que des objets qui sont en mouvement dont on ne connait la vitesse n'ont plus.
avec ces trois exemple je vais essayer de formuler ma question le plus simplement possible (si du moin jusque la je ne dit toujours pas de bêtises):
ne serai t il pas plus simple de penser que si la terre vas vers la droite (lieu d'observation) et que la galaxie que nous observons va vers la gauche,
cette galaxie est attirer vers un amas de galaxie vers la gauche et donc plus elle s'en approche plus elle vas vite, et que nous même, notre galaxie somment attiré vers un autre amas a l’opposé vers la droite et de plus en plus vite, admettons, je dit bien admettons que nous allons (puisque de nous le savons pas reelement) que nous allions a une vitesse on vas dire de 180.000km/s et que l autre galaxie également a 180.000km/s, nous de la terre nous aurions par conséquent que la galaxie que nous observions vas plus vite que la vitesse de la lumière non? et qu'elle s’éloigne de plus en plus vite ?
qu'en pensez vous?
comme je l ai dit au début je ne suis qu'un amateur qui adore me reproché des pensése de dieu donc svp soyez indulgent vis a vis de mes connaissance vulgarisé de ce domaine merci
-----

[astrocurieux]

Bonjour grem, je vais te faire quelques remarques avant que les pointures du sites ne rappliquent.

La matière noire explique la stabilité des galaxies pas l'expansion, tu confonds avec l'énergie sombre.
Si une galaxie s'éloigne de nous à une vitesse supérieure à la lumière, nous ne l'observons pas.

Il y a un obstacle majeur qui s'oppose à ta réflexion.
L'expansion est constatée dans toutes les directions, sans favoritisme.

[mike.p]

Bonjour et bienvenue Grem29 !

Un lien fourni dans cet autre fil : Vitesse de la Voie Lactée
http://forums.futura-sciences.com/as...de-lactee.html

c'est en français et ça donne une idée du mouvement des galaxies et des amas dans nos environs et plus loin encore :
http://www.ipnl.in2p3.fr/cosmography/index.htm

[grem29]

merci pour vos réponses et merci pour le lien mike.p ca repond tout a fait a mes questions

[A voir en vidéo sur Futura]

[toph51]

Bonjour,

Je me permet de glisser une petite question dans votre conversation, D’après les ressentes observation,
on nous dit que l'univers est en expansion et même que cette expansion s’accélère.
Si on considère les distances qui nous séparent des galaxies les plus lointaines observable,
il semblerai donc que cette expansion accélérée, était réel il y a 13.7 milliard d'année.
Ne regardons nous pas trop loin pour nous faire une idée de l'univers d' aujourd’hui?

bonne journée

[Gilgamesh]

Bonjour,

Je me permet de glisser une petite question dans votre conversation, D’après les ressentes observation,
on nous dit que l'univers est en expansion et même que cette expansion s’accélère.
Si on considère les distances qui nous séparent des galaxies les plus lointaines observable,
il semblerai donc que cette expansion accélérée, était réel il y a 13.7 milliard d'année.
Ne regardons nous pas trop loin pour nous faire une idée de l'univers d' aujourd’hui?

bonne journée

Le terme accélération de l'univers est trompeur : la taux d'expansion ("constante de Hubble") est une fonction strictement décroissante du temps. Mais le rythme de décroissance est contrecarré par la présence d'une composante, la ci devant constante cosmologique ou énergie sombre, et à très long terme il va rejoindre une valeur constante, si la constante cosmologique l'est elle même vraiment.

Le taux d'expansion était donc bien plus élevé, il est en (1+z)^3/2 en gros, et pour z=1100 (émission du rayonnement fossile), il était 36 000 fois plus élevé que sa valeur actuelle.

Donc en effet, l'univers d'hier n'était pas celui d'aujourd'hui, et c'est tout l'intérêt de la chose que de pouvoir observer toute l'histoire de l'univers en observant des objets de plus en plus lointains.

[Mailou75]

Bonjour Gilga,

Le taux d'expansion était donc bien plus élevé, il est en (1+z)^3/2 en gros, et pour z=1100 (émission du rayonnement fossile), il était 36 000 fois plus élevé que sa valeur actuelle.

Comment arrive-t-on cette expression en z+1^3/2 stp ?
Je ne comprends pas à quel moment on passe de :
- un objet à une distance Dlt a un âge de 13.7Ga-Dlt/c
à : - un objet à une distance Dlt a un âge de 13.7Ga/z+1^3/2 ?
Il y a un trou dans mon film

Pourquoi n'a-t-on pas simplement :
- un objet à une distance Dlt a un âge de 13.7Ga/z+1 ?

Merci d'avance
Mailou

[Gilgamesh]

Bonjour Gilga,

Comment arrive-t-on cette expression en z+1^3/2 stp ?

En partant de a0/a = 1+z et en posant a0=1 pour le facteur d'échelle aujourd'hui et en substituant a par 1/(1+z) dans l'équation de Friedman :



avec
~ 0 valeur actuelle du paramètre de densité de rayonnement (composante relativiste : photons et neutrinos).
~ 0,3 valeur actuelle du paramètre de densité de matière (composante non relativiste : matière baryonique et noire)
~ 0 la valeur actuelle du paramètre de courbure, supposé nul.
~ 0,7 : la valeur actuelle (et supposée constante) de la densité d'énergie sombre

On obtient :

Je ne comprends pas à quel moment on passe de :
- un objet à une distance Dlt a un âge de 13.7Ga-Dlt/c
à : - un objet à une distance Dlt a un âge de 13.7Ga/z+1^3/2 ?
Il y a un trou dans mon film

Pourquoi n'a-t-on pas simplement :
- un objet à une distance Dlt a un âge de 13.7Ga/z+1 ?

Qu'est ce que Dlt ? Lookback time, le temps de regard en arrière ?

[Mailou75]

Salut,

Merci pour la première partie de la réponse. Il me semblait bien que le résultat venait de cette formule mais je ne comprend pas bien l'approximation finale. Ni pourquoi on utilise les paramètres actuels alors que pour ce qu'on observe la densité de matière devait être quasi nulle par rapport a la densité d'énergie.

Sinon Dlt c'est bien la distance lookback time (ex 13.7GaL) et il y a bien un saut entre les deux premières formules (1 âge des galaxies 2 âge du cmb) et donc un trou dans le film. A moins que les deux formules ne donnent le même résultat ce dont je doute...

Merci d'avance
Mailou

[Gilgamesh]

Salut,

Merci pour la première partie de la réponse. Il me semblait bien que le résultat venait de cette formule mais je ne comprend pas bien l'approximation finale.

On néglige en première approx l'apport de la constante cosmo, car elle intervient tard dans l'histoire cosmique, et le ~ n'est pas un signe d'égalité mais dit que les deux variables sont reliées par une puissance 3/2

Ni pourquoi on utilise les paramètres actuels alors que pour ce qu'on observe la densité de matière devait être quasi nulle par rapport a la densité d'énergie.

Toute les composantes sont comptée en densité d'énergie : rayonnement, matière, courbure, cte cosmo, sinon la formule ne serait pas homogène.
On prend les paramètre actuels, et le facteur en (1+z)^α donne la valeur de cette composante à un z (donc à un temps) donné.

Sinon Dlt c'est bien la distance lookback time (ex 13.7GaL) et il y a bien un saut entre les deux premières formules (1 âge des galaxies 2 âge du cmb) et donc un trou dans le film. A moins que les deux formules ne donnent le même résultat ce dont je doute...

Je ne comprend pas avec clarté le raisonnement qui mène à la question.

Si on néglige la cte cosmo en première approx, le temps de regard en arrière pour un z donné est :



avec , le temps de Hubble, c'est à dire en toute première approx, l'âge de l'univers.

[Mailou75]

Salut et merci pour tes réponses,

Je n'arrive pas a exploiter ta dernière formule, elle ne donne pas les résultats attendus, ex:
t(0,65)= 4,82Ga alors qu'on devrait trouver qq de l'ordre de 5,77Ga
t(1089)=9,13Ga alors qu'on devrait trouver 13,7Ga
Ca marche pour 1089 si j'enlève le 2/3 dans la formule.. Mwai...

Bref je me suis un peu égaré car la question ne portait pas vraiment sur le calcul du temps de regards en arrière
mais sur son utilisation dans le calcul de l'âge des galaxies. Je vais essayer d'être plus clair...

Tu disais plus haut que le rapport z+1^(3/2) pour z=1089 vaut environ 36000 et c'est aussi le rapport entre l'âge de l'observateur et celui de son horizon : 13,7Ga/380.000ans= 36000! J'en déduis donc qu'un calcul "généralisé" pourrait être :

Âge d'un objet = 13,7Ga / z+1^(3/2)

Or le calcul officiel nous dit que :

Âge d'un objet = 13,7Ga - Dlt/c (1) où Dlt est la distance associée au temps de regard en arrière

Donc le fait qu'il y ait deux formules me pose problème ... Surtout quand elles ne disent pas la même chose !
Et j'avoue que mon cœur penche pour les rapport au redshift plutôt qu'à la soustraction.
Si on faisait un film des débuts de l'univers il serait incohérent que la vitesse de lecture de l'image (redshift) ne soit pas en adéquation avec l'évolution de l'âge de l'objet observé! (Puisque les deux sont dictés par des formules différentes : le redshift c'est le z+1 de "lecture" de l'observateur et l'âge est dicté par la formule officielle donnée ci dessus (1)).

Voila j'espère que ca éclaircit ma question
Merci d'avance
Mailou

[Gilgamesh]

Salut et merci pour tes réponses,

Je n'arrive pas a exploiter ta dernière formule, elle ne donne pas les résultats attendus, ex:
t(0,65)= 4,82Ga alors qu'on devrait trouver qq de l'ordre de 5,77Ga
t(1089)=9,13Ga alors qu'on devrait trouver 13,7Ga
Ca marche pour 1089 si j'enlève le 2/3 dans la formule.. Mwai...

Oui, la précision n'est pas terrible pour des z élevé (et 0,65 c'est déjà un z élevé), et en effet, l'effet de la cte cosmo (non pris en compte dans la forumle) fait que l'âge de l'univers est 0,99 temps de Hubble, ce qui est une coïncidence amusante.

Bref je me suis un peu égaré car la question ne portait pas vraiment sur le calcul du temps de regards en arrière
mais sur son utilisation dans le calcul de l'âge des galaxies. Je vais essayer d'être plus clair...

Tu disais plus haut que le rapport z+1^(3/2) pour z=1089 vaut environ 36000 et c'est aussi le rapport entre l'âge de l'observateur et celui de son horizon : 13,7Ga/380.000ans= 36000! J'en déduis donc qu'un calcul "généralisé" pourrait être :

Âge d'un objet = 13,7Ga / z+1^(3/2)

Or le calcul officiel nous dit que :

Âge d'un objet = 13,7Ga - Dlt/c (1) où Dlt est la distance associée au temps de regard en arrière

Donc le fait qu'il y ait deux formules me pose problème ... Surtout quand elles ne disent pas la même chose !

La formule te donne la valeur Dlt/c qui correspond bien à un âge t0-Dlt/c

C'est juste la notation t(z) qui peut induire en erreur

[Mailou75]

Salut Gilga et désolé pour le délai de réponse...

J'essaye de m'imaginer comment se traduisent ces calculs et honnêtement ca ne peut pas marcher !!
Si l'âge d'un objet est dicté par une formule (13.7-D/c) et que l'évolution de son âge est donné par une autre (le z+1, vitesse de "lecture" ralentie) alors il y a un bug !
Sinon la seule alternative c'est que le z d'un objet varie mais ce n'est pas ce qu'on observe !

Alors tu vas me dire que l'intervalle entre deux mesures est trop court et qu'on ne peut pas savoir si le z des objets varie, ou que ceux dont le z est supposé varier extrêmement vite, les objet lointains, sont trop loins pour que la mesure soit précise. Et j'en conviens.

Mais a partir de là on fait quoi ? On continue de croire que les calculs sont justes sous prétexte que les observations ne permettent pas de trancher sur des points clé ? ou on a le droit de douter ?..

Je vais t'en faire une de prédiction : dans un milliard d'années le z des objets (comobiles) n'aura pas bougé d'un iota !
Conclusion : l'âge d'un objet est une fraction de l'âge de l'univers correspondant a son redshift (Constant)

Donc tant qu'on aura pas mesuré des z variables tu m'autoriseras a penser que cette théorie c'est le la m... !
Sinon j'attend le film qui montre comment l'âge d'un objet évolue différemment du temps qui s'y écoule apparement (non mais mdr)...

Désolé pour le sarcasme mais j'ai vraiment l'impression que cette incohérence ne choque personne (?)

A+
Mailou

[Gilgamesh]

Salut Gilga et désolé pour le délai de réponse...

J'essaye de m'imaginer comment se traduisent ces calculs et honnêtement ca ne peut pas marcher !!
Si l'âge d'un objet est dicté par une formule (13.7-D/c) et que l'évolution de son âge est donné par une autre (le z+1, vitesse de "lecture" ralentie) alors il y a un bug !
Sinon la seule alternative c'est que le z d'un objet varie mais ce n'est pas ce qu'on observe !

Bien évidemment que le z d'un objet observé au temps t0 sera plus grand à t0 + T. Et cela s'observe pour une série d'objets situés à distance croissante.

[Mailou75]

Qwaa ??
On a des observations d'un même objet a des instants différents et son z aurait changé ??? Je veux ! Source stp !
(Je parle de mesure directe pas de résultats de calculs farfelus...)
Merci
Mailou

[Mailou75]

Mwai...
J'm'en doutais un peu, de telles mesures ne peuvent être faites !
Comme ca dans le doute on garde la vieille théorie...

Un jour les gens arrêteront de croire que "la terre est plate" (ie l'espace est plat) mais c'est pas pour demain...


Mailou

[Calvert]

Cette mesure fait partie des objectifs de l'E-ELT. Il faut patienter qu'il soit mis en service, et probablement quelques années pour réaliser les mesures. Mais ce sera fait, car contrairement à ce que Mailou pense, on cherche à tester les vieilles théorie, tout le temps.

Et je te rassure, même si cela devait invalider le modèle standard, cela ne validerait pas un modèle basé sur la RR...

[Mailou75]

Salut,

Prenons le problème a l'envers si tu le veux bien : Qu'est ce qui invalide un modèle RR ?
(Observation directe, pas un truc filtré et interprété stp)

Merci
Mailou

[Calvert]

Qu'elle ne prend pas en compte la seule force qui compte à l'échelle de l'univers, la gravitation. A part ça, rien. Mais depuis le temps, je sais que tu ne changeras pas d'avis sur la question, malgré de milliers de messages d'explications de beaucoup de monde.

S'il "suffisait" d'une modèle RR, je pense qu'il aurait été développé entre 1905 et 1915. Apparemment, ça n'a pas été fait. Mais ils devaient être distraits, à l'époque.

[Mailou75]

Qu'elle ne prend pas en compte la seule force qui compte à l'échelle de l'univers, la gravitation.

Ca fait une réponse de plus qui botte en touche, comment veux tu que je m'en satisfasse ?
D'autant que pour moi s'il y a bien un facteur négligeable a grande échelle aujourd'hui c'est l'influence gravitationnelle...

Tant pis
Mailou

[Gilgamesh]

Ne t'en satisfait pas, mais c'est le dernier message que je laisse sur la question. Tout ce que je trouverais à l'avenir sur ce thème obsessionnel et donquichottesque, je le supprime sans préavis.

[Mailou75]

Ma question est pourtant simple : sur la base de quelle observation a t on abandonné le modèle RR il y a 100 ans ?
Si tu préfère censurer...

[Nicophil]

Bonjour,

Abandon de la théorie newtonienne il y a 99 ans.
Elle était en crise à cause :
- du périhélie de Mercure.
- de l'instantanéité de l'interaction selon Newton.
- du remplacement des transformations de Galilée par les transformations de Lorentz-Poincaré en 1905.

Entre 1905 et 1915, on sait qu'il faut une nouvelle théorie de la gravitation mais on n'en a pas.
La description par la RR est restreinte à un monde sans gravitation.

[Amanuensis]

D'une certaine manière le "drame" complet s'étale de 1861 à 1915.

Avant 1861 on a une cinématique classique (galiléenne), la dynamique de Newton, la gravitation de Newton, et diverses lois pour l'électricité, le magnétisme et la lumière. Le tout paraît cohérent, et marche pas mal. Pour la partie mécanique et gravitation, la liste des succès en plus de 150 ans est admirable.

Le premier acte du drame est l'ajout du courant de déplacement par Maxwell à l'équation d'Ampère, suivi immédiatement de la proposition révolutionnaire que la lumière est de nature électro-magnétique.

Mais là, rien ne va plus: il y a une contradiction entre la cinématique galiléenne et l'électro-magnétisme de Maxwell. S'ensuivent plus de 40 ans d'expérimentations (pour tester les conséquences de l'électro-magnétisme) et de théories cherchant à restaurer une non-contradiction.

En 1905, une théorie originellement conçue pour traiter de l'électromagnétisme est présentée comme une nouvelle cinématique et une nouvelle dynamique. Tant Einstein que Poincaré ont l'idée révolutionnaire que cette cinématique/dynamique doit s'appliquer à tous les phénomènes, pas seulement à l'électromagnétisme. Mais, catastrophe, on perd la gravitation de Newton.

Entre 1905 et 1915 on a soit (cinématique galiléenne + gravitation de Newton) qui "fonctionne" (comme elle a fonctionné pendant 200 ans, et continuera à voir des succès, comme la prédiction de Pluton, etc.) à quelques petits bémols près ; soit (nouvelle cinématique + électro-magnétisme) qui fonctionne ; mais rien pour (gravitation + électromagnétisme).

Le drame se dénoue en 1915 avec une théorie qui permet enfin de réconcilier les deux, retour à une situation "normale".

(Ou presque, car l'autre drame est alors en cours, qui va amener à une contradiction au sein de la physique toujours pas résolue...)

Bref, c'est de la faute à Maxwell, il aura fallu plus de 50 ans et du monde pour que soit réparées, avec la RG, les conséquences de son ajout d'un petit terme dans une équation.

[Nicophil]

(Ou presque, car l'autre drame est alors en cours, qui va amener à une contradiction au sein de la physique toujours pas résolue...)

Eh oui ! la RG s'est avérée finalement une impasse quant à une véritable réconciliation.
Quant à la matière noire, on ne la repèrera pas plus qu'on n'a repéré Vulcain (... c'est-à-dire une fois !).

Il est temps de renoncer à cette idole agonisante qu'est la constance de G.

[Mailou75]

Oula on ne s'est pas compris... Je ne demandais pas pourquoi on a inventé la RG lol ! Je reformule :
A la base Hubble constate que plus les galaxies sont loin plus elle ont un grand redshift
Il en déduit simplement que plus elles sont loin plus elles vont vite (v=Hd) et que ce redshift est un Doppler relativiste
Qu'elle a été l'observation qui a remis en cause cette idée simple ?

Merci
Mailou

[Amanuensis]

Oula on ne s'est pas compris... Je ne demandais pas pourquoi on a inventé la RG lol ! Je reformule :
A la base Hubble constate que plus les galaxies sont loin plus elle ont un grand redshift
Il en déduit simplement que plus elles sont loin plus elles vont vite (v=Hd) et que ce redshift est un Doppler relativiste
Qu'elle a été l'observation qui a remis en cause cette idée simple ?

Elle n'a pas été remise en cause.

Cf. http://math.ucr.edu/home/baez/physic...GR/hubble.html

[Mailou75]

Elle n'a pas été remise en cause.
Cf. http://math.ucr.edu/home/baez/physic...GR/hubble.html

Alors là je ne comprends plus rien...
Je suis une chèvre en anglais mais ce que je comprends du lien c'est qu'il y a une équivalence entre le fait que des objets s'éloignent dans le vide (RR) et le fait que l'espace s'étende entre eux, mais ce uniquement pour de faibles redshifts. C'est aussi la conclusion a laquelle j'arrive, mais le problème c'est que pour les grands redshifts les observations deviennent incertaines or c'est justement là qu'on pourrait trancher...

A partir de z~1.5 les théories divergent :
- prenons la distance angulaire, en RR elle plafonne a ct/2 alors que dans l'expansion les objets les plus loin ont une dA ~0, ie ils ont émis leur lumière alors qu'ils étaient très proches
- ou la distance comobile, dans l'expansion les objets les plus lointains se trouvent "aujourd'hui" a 47GAL alors qu'en RR un objet allant a ~c se trouve, quand il a le même âge que l'observateur, à l'infini...
- ou l'âge des objets, comme je le disais dans ce fil, qui vaut 13.7GA-dLT/c dans l'expansion et 13.7GA/z+1 en RR

Et il y a une foule de contradictions du genre qui font que pour moi les deux explications ne sont pas du tout équivalentes. Quand deux objets s'éloignent l'espace entre eux grandit c'est le seul point commun.

On lit partout que le redshift cosmologique n'est pas un Doppler et il y a une grande différence de sens entre :
- les objets ont une vitesse relative impliquant un Doppler
- les ondes se distendent au cours de leur voyage car l'espace grandit

Bref ca n'a rien a voir, et comme les observations au delà de z~1.5 ne permettent pas de juger de la véracité de telle ou telle théorie, ca me fait mal de "croire" aveuglement a qq chose qui va a l'encontre de tout ce qu'on est capable de vérifier expérimentalement sur Terre.

Pas la peine de m'étendre plus puisque je vais me faire effacer rapidement...

A+
Mailou

[Gilgamesh]

Il faut lire jusqu'au bout :
Let me close by emphasizing the word "approximation" from the first paragraph of this entry. The Doppler explanation fails for very large redshifts, for then we must consider how Hubble's "constant" changes over the course of the journey.

Par ailleurs il n'y a pas de divergences entre "deux théories", vu qu'il n'y a pas de théories RR appliquée au redshift. Hubble dans son article invoque l'effet de Sitter qui ets un effet

http://www.pnas.org/content/15/3/168.full

The outstanding feature, however, is the possibility that the velocity-distance relation may represent the de Sitter effect, and hence that numerical data may be introduced into discussions of the general curvature of space. In the de Sitter cosmology, displacements of the spectra arise from two sources, an apparent slowing down of atomic vibrations and a general tendency of material particles to scatter. The latter involves an acceleration and hence introduces the element of time. The relative importance of these two effects should determine the form of the relation between distances and observed velocities; and in this connection it may be emphasized that the linear relation found in the present discussion is a first approximation representing a restricted range in distance.

What, Exactly, Is The "De Sitter Effect"?

L'effet De Sitter est ce qui serait observé dans un univers vide ne comportant qu'une constante cosmologique. C'état une première tentative de développement des équations d'Einstein. En clair, il s'agit d'un effet de Relativité Générale.

[Amanuensis]

Même sans aller jusqu'au bout :

In two sentences: the Doppler shift explanation is a linear approximation to the "stretched light" explanation. Switching from one viewpoint to the other amounts to a change of coordinate systems in (curved) spacetime.

Les mots clés sont "linear approximation" dans la première phrase, et "système de coordonnées" dans la seconde.