mise en évidence l'accélération de l'expansion de l'univers

[chavez41]

bonjour

Comment les chercheurs ont mis en évidence l'accélération de l'expansion de l'univers?

J'ai bien compris que les supernova sont ont une luminosité absolu identique et que la luminosité relative ne dépend donc que de la distance.
J'ai bien compris que le Redshift permet de donner la vitesse de la supernova. puis sa distance grâce a la loi de Hubble. Cette derniere relate du fait que plus une galaxies est loin plus elle est rapide.
Et j'ai cru comprendre que c'est en comparant les deux distances que le Supernova Cosmology Project a conclu que l'univers était en accélération

Mais j'ai du mal a voir la relation entre les deux. Ce raisonnement a permis aux scientifiques d'avoir le prix Nobel en 2011

J'ai regardé les 5 dernières page de l'historique mais je n'ai pas trouvé l'info.

crdlt
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[unpseudosvp]

Bonjour.
Pour le coup, je suis néophyte, et j'essaie de comprendre moi aussi.

L'expansion a été mise en évidence en comparant la lumière émise par des étoiles à des distances diverses : les spectres sont décalés vers le rouge (du fait d'une vitesse d'éloignement de l'étoile par rapport à nous), et on voit de combien ils sont décalés car le spectre donne la composition de l'étoile, cette composition étant peu ou prou connue (la composition d'une étoile change mais est connue aux différentes étapes de sa "vie"), le spectre même décalé est reconnaissable et son décalage est mesurable. Est alors apparu que ce décalage est proportionnel à la distance (déterminée à l'aide de l'observation de la luminosité périodiques -période de 135 jours, très courte donc- connue des étoiles céphéides).

L'accélération est mise en évidence par une double mesure sur les supernovas : par le décalage spectral ; et par la magnitude apparente (luminosité observée) qui diminue comme l'inverse du carré de la distance, alors que la luminosité absolue de ces supernovas est considérée comme connue. Le décalage spectral permet de déterminer la vitesse relative entre la supernova et nous au moment de l'émission de la lumière, donc, par Hubble, de la distance à ce moment là ; la magnitude permet une mesure de la distance réellement parcourue par la lumière : on voit alors s'il y a une différence entre ces deux distances. Différentes mesures, avec différentes distances -donc à différentes époques de l'Univers-, semblent montrer qu'il y a une accélération de l'expansion.

C'est incomplet, mais c'est un début : ouf !

Me corriger si nécessaire.

[unpseudosvp]

Liens vers wikipedia qui m'ont amené à comprendre cela : Expansion_de_l'Univers ; accélération_de_l'expansion_de _l'Univers ; Loi_de_Hubble ; Distance_de_luminosité ; céphéide.

Ma petite tête a chauffé !

[unpseudosvp]

Oui, bon, moi je n'ai qu'une toute petite petite tête

Et j'ai cru comprendre que c'est en comparant les deux distances que le Supernova Cosmology Project a conclu que l'univers était en accélération

Voyons comment répondre à cela :

Mais j'ai du mal a voir la relation entre les deux. Ce raisonnement a permis aux scientifiques d'avoir le prix Nobel en 2011

Hubble a cru montrer que (vitesse d'éloignement)/(distance réellement parcourue) = constante (notée H, de Hubble), mais sans doute que les mesures récentes, plus précises, montrent que H est variable, dépend de la distance, donc de l'époque de l'émission de la lumière (date = distance /c ). Grosso-modo.

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lansberg]

Bonjour,

les supernovae de type Ia sont en effet des chandelles standard dont la magnitude absolue est semblable et sont utilisées pour déterminer les distances des galaxies.
On peut tracer le graphe de la luminosité apparente d'une supernova en fonction du décalage spectral, z, obtenu à partir du spectre de la galaxie à laquelle appartient la supernova. Et on peut comparer à ce qu'on devrait trouver dans le cas d'un modèle d'univers de géométrie euclidienne ("univers" plat), sans constante cosmologique (assimilée à l'énergie du vide, qui s'oppose à la gravité) et pour lequel l'expansion ne peut que ralentir au cours du temps. C'est ce modèle qui était le plus en vogue jusqu'à la fin des années 90.
Et là, surprise générale : en 1998-1999, l'observation des supernovae lointaines montre qu'elles sont moins lumineuses que ce à quoi on devrait s'attendre dans le modèle d'univers "classique". Elles sont donc plus loin que prévu. On en a déduit, qu'après une phase de ralentissement, l'expansion de univers s'est ensuite accélérée dans les 6 derniers milliards d'années.

[Anta.C]

Salut,

l'étude sur les supernova a été confirmée par la mesure de règles cosmiques , une technique mise au point pour évaluer la courbure de l'univers et son expansion.
Cependant, la même méthode a été utilisée par démontrer le contraire ...

[chavez41]

bjr

Merci pour toutes les réponses.
Si je comprends bien la mesure par le biais de la luminosité apparente est plus précise que le Redshift??

crdlt

[unpseudosvp]

Si je comprends bien la mesure par le biais de la luminosité apparente est plus précise que le Redshift??

ou alors, le plus grand nombre de mesures aujourd'hui disponibles permet de corriger la conclusion de Mr Hubble : je pense que la conclusion est basée sur une étude statistique des résultats, pour laquelle plus il y a de données, plus le modèle mathématique du phénomène peut être affiné.

[chavez41]

bonsoir

excusez moi j'insiste un peu mais si j'ai bien compris.
Le Redshift a servit pour conclure que l'univers était en expansion
et la luminosité apparente a servi pour mettre en évidence l'accélération de l'expansion.

et en fait il n'y a pas eu de comparaison entre les deux experiences ??

je me trompe??

bonne soirée

[Neroon]

Non tu ne te trompes pas.

Edwin Hubble à démontré la fuite des galaxies lointaines via la mesure de leur décalage spectral (redshift).

Dans les années 90 la mesure de la luminosité apparente de nombreuses supernovae 1A a permis de déterminer leur distance de manière suffisamment précise pour que combiné à leur redshift on puisse en conclure qu'elles fuient de + en + vite, et donc que l'expansion s'est accélérée au cours du temps ces derniers milliards d'années.

Il n'y a pas 2 expériences, tout est corrélé.

[chavez41]

ok grand merci
mais peut tu expliquer cette corrélation. Est elle simple a expliquer car je dois faire un topo a des élèves intéressés de lycée plus des collègues.


merci par avance

[Lansberg]

Bonjour,

ce n'est, à mon avis, pas très simple. Plus le décalage spectral, z, est grand et plus la lumière qu'on reçoit de la galaxie en question a voyagé longtemps pour arriver jusqu'à nous. Mesurer z permet d'avoir un repère temporel. Les supernovae de type Ia repérées à la fin des années 90 avaient, pour les plus lointaines, un décalage spectral de l'ordre de 0,8 ce qui représente une durée de voyage de la lumière d'environ 7 milliards d'années.
Déterminer les distances de ces supernovae (distances de luminosité) a été réalisé par la mesure de la luminosité apparente comme cela a déjà été évoqué.
Ensuite la théorie et les modèles d'univers entrent en jeu. Cette distance de luminosité, est une fonction du décalage spectral, z, de l’objet et des paramètres cosmologiques : H₀, le paramètre de Hubble caractérisant la vitesse de l’expansion de l’Univers, Ω_M , la densité de masse de l’Univers et enfin, Λ, la constante cosmologique.
À partir des distances de luminosité et des décalages spectraux on a pu mettre en évidence l'expansion accélérée et en déduire les paramètres cosmologiques qui convenaient le mieux (Ω_M et Λ) pour expliquer que les supernovae lointaines étaient moins lumineuses que prévu, ce qui ne correspondait pas à l'idée qu'on se faisait de l'évolution de l'univers à l'époque (univers plat dominé par la matière, et en expansion se ralentissant constamment).

[Neroon]

Plus le décalage spectral, z, est grand et plus la lumière qu'on reçoit de la galaxie en question a voyagé longtemps pour arriver jusqu'à nous.

Je me permet de corriger: + z est grand + l'espace s'est dilaté sur le trajet de la lumière, c'est l'équivalent de l'effet doppler-fizeau à ceci près que ce n'est pas la source qui se déplace, mais l'espace qui se dilate.

En mesurant les distances de SN 1A situées à différentes échelles (de 500 millions à 9 millards d'années-lumières), et en comparant avec leurs redshifts respectifs on a pu constater que + la lumière a voyagé longtemps et + l'espace s'est dilaté sur son passage:

- mais ni de manière proportionnelle (ou linéaire je ne sais pas trop quel mot utiliser) si le taux d'expansion était figé
- ni en ralentissant comme le prévoyait la théorie précédente
- au contraire au cours des 6 derniers milliards d'années l'espace se dilate de + en + vite

[Lansberg]

On est bien d'accord. Ceci dit, le temps de voyage de la lumière est d'autant plus grand que z est grand !!
Pour z=0,1 le temps de voyage de la lumière est de l'ordre d'1,3 milliard d'années. Pour z=0,5 on passe à 5,2 milliards d'années et pour z=1 il faut près de 8 milliards d'années. Dans ce dernier cas, la galaxie en question se trouvait à 5,6 milliards d'années-lumière de nous lorsque la lumière que nous recevons aujourd'hui en est partie et il lui aura fallu près de 8 milliards d'années pour nous parvenir à cause de l'expansion. Dans un univers où la vitesse d'expansion aurait diminué au lieu d'augmenter, il aurait fallu moins de temps pour nous parvenir.

[Anta.C]

Salut tout le monde,

je ne crois pas que ces chiffres soient pertinents.

Redshift et luminosité apparente sont complémentaires. Les mesures ont été calibrées grâce à des phénomènes stellaires périodiques ( voir Céphéides ) ...
De plus, il y a un effet de dilatation de l'espace ET de déplacement de l'objet observé

Il y en a qui en parlent juste : Une grosse heure très instructive

Ceci étant compris, il faut ensuite vous intéresser à l'accélération mise en évidence au XXe siècle par une analyse des courbes de luminosité et confirmées par d'autres méthodes. Voici un point de départ plein de liens à surfer :


De nouvelles annonces de découvertes sur ce sujet ouvert ( avec quelques zones d'ombres ) sont attendues cette année. Pour intéresser les jeunes, il faudrait penser aux réserves d'usage avec toute théorie spéculative et leur dire que l'humanité compte sur eux pour démêler tout ça

[Lansberg]

Les valeurs que je donne peuvent être facilement retrouvées en utilisant par exemple le calculateur de Ned Wright. Il suffit d'entrer les valeurs de Ho, Ω_M et Ω_Λ ainsi que de z pour avoir les distances comobile, de luminosité et angulaire et le temps de voyage de la lumière.

http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html

[Anta.C]

en effet , mais la 1ere phrase venait d'autre chose et juste après vos valeurs ce n'était pas futé
désolé

[Lansberg]

Pas bien grave !!

[Soundremport]

Les savants lui ont donne cette conclusion : Le Bing Bang forme un autre universairerelatif comme un mirroir par rapport a notre planet. Il a pris les pas contre-pied. C'est magnifique !

[Gilgamesh]

Ce qui précède ne correspond à aucune théorie en vigueur, et Soundremport, essaye d'utiliser un correcteur orthographique à l'avenir, ton message est difficilement lisible.

[Andrei2010]

Les savants lui ont donne cette conclusion : Le Bing Bang forme un autre universairerelatif comme un mirroir par rapport a notre planet.

Je ne sais pas quel savant pourrait pondre une ineptie pareille.

Il a pris les pas contre-pied.

On dirait du Raymond Devos.

C'est magnifique !

Si tu parles de l'humour de Raymond Devos, je suis d'accord.

[Theblackrideur]

Bonjour à tous!J'ai 2/3 questions sur l'expansion de l'univers!
Soyez indulgent je ne suis qu'un lycéen en terminale S qui essaye de s'intéresser au découvertes actuels!
Si j'ai bien compris,le moteur de cette expansion serait cette fameuse énergie noire,mais cette force qu'elle applique,elle l'applique sur l'espace lui même ou sur la matière?Autrement dit elle éloigne les galaxies les unes des autres dans l'espace ou c'est l'espace lui même qui s'étend entre ces 2 galaxies?
Et deuxième question:cette énergie noire pourrait elle apparaître au sein d'une galaxie?Et si c'est le cas cela signifierait que les astres du système solaire ou ceux de la voie lactée pourrait s'éloigner les uns des autres et ainsi ''disperserait" notre système solaire ou la galaxie?
Merci d'avance!

[leopold 11]

Bonjour ,

Si l'énergie noire agit sur la gravité et qu'elle agit sur l'expansion , donc ce qui maintenait le cmb c'était la gravité ?

Donc le point critique qui a déclenché l'ordre de migration de la pré-matière en expansion était d'ordre antigravitationnel ?

Ces deux questions n'ont rien de personnel ... c'est mon ordi. qui me les propose .

[Nicophil]

Bonjour,

Ceci étant compris, il faut ensuite vous intéresser à l'accélération mise en évidence au XXe siècle

Plus précisément : à la toute fin du XX^e siècle.

[Neroon]

Bonjour à tous!J'ai 2/3 questions sur l'expansion de l'univers!
Soyez indulgent je ne suis qu'un lycéen en terminale S qui essaye de s'intéresser au découvertes actuels!
Si j'ai bien compris,le moteur de cette expansion serait cette fameuse énergie noire,mais cette force qu'elle applique,elle l'applique sur l'espace lui même ou sur la matière?Autrement dit elle éloigne les galaxies les unes des autres dans l'espace ou c'est l'espace lui même qui s'étend entre ces 2 galaxies?
Et deuxième question:cette énergie noire pourrait elle apparaître au sein d'une galaxie?Et si c'est le cas cela signifierait que les astres du système solaire ou ceux de la voie lactée pourrait s'éloigner les uns des autres et ainsi ''disperserait" notre système solaire ou la galaxie?
Merci d'avance!

J'ai d'autant plus envie d'être indulgent que tes questions sont très bien posées!

Une première chose à considérer: l'énergie noire remplit uniformément tout l'espace, elle est présente partout dans l'univers avec la même "densité".

Ensuite c'est bien l'espace qui s'étend. Imagine-toi l'expansion comme un ballon de baudruche qu'on gonfle, sa surface se dilate en tout point et uniformément.
Tu prends 2 points proches à la surface du ballon, pour mon exemple on dira qu'ils correspondent à la voie lactée et une galaxie du même amas, Andromède.
En gonflant le ballon ces points s'éloignent relativement peu, dans le cas de nos galaxies trop peu pour contrer la force gravitationnelle qui les fait se rapprocher par attraction mutuelle. Jusqu'à l'échelle de l'amas de galaxies la gravitation règne en maître.

Maintenant on monte d'un ordre de grandeur, à l'échelle d'un super-amas de galaxies. Les 2 nouveaux points à la surface du ballon sont + distants à l'origine.
En gonflant ils s'éloignent bien + vite l'un de l'autre, dans cette analogie notre Groupe Local et l'amas de la Vierge situé à environ 50 millions années-lumière voient l'espace qui les sépare se dilater + vite que leur attraction gravitationnelle ne les rapproche. La résultante: l'amas de la Vierge s'éloigne de nous à 1250 km/s.

L'accélération de l'expansion se poursuivant un jour -très lointain- viendra où l'expansion deviendra prégnante à l'échelle des amas, les galaxies liées gravitationnellement s'éloigneront les unes des autres, puis les systèmes stellaires s'éloigneront au sein des galaxies etc etc. C'est le scénario du Big rip, la grande déchirure.

Pour revenir sur l'énergie noire (ou sombre, ça évite des confusions) il faut avoir à l'esprit que le contenu de l'univers, sa quantité de matière totale (classique + noire) ne varie pas, c'est la même depuis le "début".

Or le volume du contenant -l'univers- augmente, et avec lui la quantité totale d'énergie sombre (qu'on peut voir comme une sorte de trame de fond puisqu'elle se répartit uniformément)
On a donc d'un côté une matière qui se dilue pour laquelle la gravitation agit de manière attractive, et de l'autre une énergie sombre à densité constante pour laquelle la gravitation est répulsive. Certains diraient "C'est pas du jeu!"

[Andrei2010]

notre Groupe Local et l'amas de la Vierge situé à environ 50 millions années-lumière voient l'espace qui les sépare se dilater + vite que leur attraction gravitationnelle ne les rapproche.

Précision : l'expansion est présente seulement là où la gravitation est négligeable. Si cette dernière était suffisamment forte pour rapprocher 2 amas, l'expansion ne pourrait pas se manifester.

L'accélération de l'expansion se poursuivant un jour -très lointain- viendra où l'expansion deviendra prégnante à l'échelle des amas, les galaxies liées gravitationnellement s'éloigneront les unes des autres, puis les systèmes stellaires s'éloigneront au sein des galaxies etc etc. C'est le scénario du Big rip, la grande déchirure.

Ce scénario n'est pas avéré. D'après les dernières études en date, il y a de fortes chances pour que l'expansion continue de se manifester seulement entre les amas galactiques.

Pour revenir sur l'énergie noire (ou sombre, ça évite des confusions) il faut avoir à l'esprit que le contenu de l'univers, sa quantité de matière totale (classique + noire) ne varie pas, c'est la même depuis le "début".

Or le volume du contenant -l'univers- augmente, et avec lui la quantité totale d'énergie sombre (qu'on peut voir comme une sorte de trame de fond puisqu'elle se répartit uniformément)

On parle là de l'univers observable, pas de l'univers dans son ensemble.

On a donc d'un côté une matière qui se dilue pour laquelle la gravitation agit de manière attractive, et de l'autre une énergie sombre à densité constante pour laquelle la gravitation est répulsive.

Il est inexact de dire que la matière soumise à la gravitation se dilue :
- Ce sont les grands ensembles (amas galactiques) qui s'éloignent les uns des autres lorsque l'expansion l'emporte sur la gravitation ; en leur sein, les ensembles de taille inférieure (galaxies, amas stellaires, systèmes stellaires, etc) se déplacent au gré des influences gravitationnelles.
- Je ne vois pas ce que tu veux dire par la densité constante et gravité répulsive dans le cas de l'énergie sombre. Celle-ci est une énergie de forme et de source inconnue, dont l'effet est d'accélérer l'expansion là où la gravité est négligeable.

[Neroon]

Précision : l'expansion est présente seulement là où la gravitation est négligeable. Si cette dernière était suffisamment forte pour rapprocher 2 amas, l'expansion ne pourrait pas se manifester.

On est d'accord. Tu reformules mes propos sous un angle d'approche différent.

On parle là de l'univers observable, pas de l'univers dans son ensemble.

Non c'est valable pour tout ou partie de l'univers dans son ensemble. L'expansion est uniforme partout dans l'univers.

Il est inexact de dire que la matière soumise à la gravitation se dilue :
- Ce sont les grands ensembles (amas galactiques) qui s'éloignent les uns des autres lorsque l'expansion l'emporte sur la gravitation ; en leur sein, les ensembles de taille inférieure (galaxies, amas stellaires, systèmes stellaires, etc) se déplacent au gré des influences gravitationnelles.
- Je ne vois pas ce que tu veux dire par la densité constante et gravité répulsive dans le cas de l'énergie sombre. Celle-ci est une énergie de forme et de source inconnue, dont l'effet est d'accélérer l'expansion là où la gravité est négligeable.

- C'est exact mais tu adoptes le point de vue de l'ensemble considéré, dynamiquement il se crée en tout point toujours + d'espace pour une quantité de matière (le contenu) fixe donc à de larges échelles (à partir du super-amas) la matière se "dilue"
- La gravité devient négligeable à partir d'une certaine échelle parce qu'au cours du temps il est apparu d'autant + d'énergie sombre que l'espace se dilatait (ce pourquoi j'ai utilisé le terme de trame de fond), pour une densité de matière classique qui de facto ne fait que baisser.

Malgré tout il convient de relativiser le concept d'énergie noire, ce n'est jamais qu'une hypothèse ad hoc émise pour combler un trou du modèle, on pourrait très bien s'en tenir à la constante cosmologique.

[Anta.C]

Bonsoir chers contributeurs,

pourquoi utilisez vous l'indicatif ?
C'est un groupe de théories toujours en cours d'évaluation.
Quoique la probabilité de véracité soit forte pour une partie d'entre elles, la croyance n'est pas du domaine des sciences.

[pascelus]

Bonsoir,

Non c'est valable pour tout ou partie de l'univers dans son ensemble. L'expansion est uniforme partout dans l'univers.

Comment est-on sûr que cette expansion n'est pas UNIQUEMENT en vigueur dans la partie observable de notre univers? Cela peut se concevoir mais ce n'est que des croyances intuitives il me semble. Et on peut imaginer aussi d'autres parties de l'univers où la densité de matière change du tout au tout, provoquant meme des contractions.

(Concrètement considérons par exemple une portion d'univers englobant uniquement notre voie lactée: il n'y a pas d'expansion dans cette zone, ou du moins totalement "renversée" par la gravitation...)

[Theblackrideur]

Merci pour vos réponses!Ça éclairci 2/3 zones d'ombres que j'avais sur le sujet(même si 3 questions répondues,c'est 6 de nouvelles que je me pose!)
Au passage,c'est pas directement sur l'expansion de l'univers mais c'est lié,j'ai entendu parler d'une théorie corrolaire à l'inflation de l'univers du cosmologiste ukrainien Alex Vilenkin qui décrirait non pas un univers mais un multivers!
Et je reste assez dubitatif là dessus...jamais entendu parler excepté dans le documentaire ''la magie du cosmos'' de Brian Greene!C'est la seul théorie énoncée dans le documentaire dont je n'ai jamais entendu parler et dont je ne trouve pas grand chose sur internet...
J'aurais bien aimer savoir pourquoi cette théorie est si peu documenté?Elle a un nom différent de ''multivers''?Elle a été démontré comme fausse?Elle n'a aucun intérêt?Enfin bref si vous pouviez m'éclairer sur cette théorie qui me semble bien mystérieuse je vous en serais reconnaissant!