Énergie noire* - explication*?

[albrick]

Bonjour à tous

L'énergie noire se manifesterait par une force tendant à repousser les objets les uns par rapport aux autres*; force d'autant plus intense que les dits-objets seraient plus éloignés. C'est pour le moins étrange non*?

Imaginons un espace infini E, rempli de matière répartie de façon homogène et isotrope.
Dans un tel espace les forces de gravité sont nulles en tout point (les forces de gravité s'annulent mutuellement).
Prélevons, dans cet espace, une sphère S*; le reste de l'espace sera appelé E-.
La sphère S, isolée dans l'espace crée un champ de gravitation. Ce champ, nul au centre de la sphère, croit jusqu'à sa périphérie proportionnellement à la distance au centre, puis décroit proportionnellement à l'inverse du carré de cette distance.
Comme E = S + E- et la gravité dans E étant nulle en tout point, le champ de gravité de E- est l'exact inverse de celui de S, la somme des deux champs devant être nulle en tout point; tout objet de E- est donc soumis, du fait de l'attraction universelle, à une force qui tend à l'éloigner du centre de la sphère*; cette force est maximale à la périphérie de la sphère.
Prenons deux objets placés dans l'espace vide laissé, dans E-, par l'extraction de la sphère S*; pour plus de clarté nous les supposeront diamétralement opposés par rapport au centre de la sphère (Cette hypothèse rend les phénomènes plus facilement compréhensibles, mais le résultat serait le même quelque-soit la position relative des deux objets). Ces objets subissent, de la part de E-, une force qui tend à les éloigner du centre, donc de l'autre objet*; qui plus est, plus ils s'éloignent l'un de l'autre, plus ils s'approchent de la périphérie de la sphère, et plus cette force augmente.
Si vous oubliez E-, vous avez maintenant deux objets isolés dans l'espace*; les forces qu'ils subissent résultent naturellement de leur interaction! Or ces objets semblent se repousser mutuellement avec une force qui augmente avec leur distance*…. cela rappelle quelque chose*!
Je pense que le phénomène de l'*énergie noire peut très bien s'expliquer par la seule gravitation.*

La plupart des astrophysiciens pensent que E- n'existe pas*; l'énergie noire pourrait bien prouver qu'ils ont tort. Évidemment E- n' a pas pût être créé par le Big-bang.
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[van_fanel]

je ne suis pas un spécialiste de RG et d'astrophysique.
Cependant la gravitation peut effectivement expliquer l'énergie noire via la relativité générale:
lorsque l'on considère le tenseur d'einstein peut s'écrire comme:
où T désigne le tenseur énergie-impulsion et g le tenseur métrique.

que l'on appelle la constante cosmologique est ce que l'on appelle l'énergie noire. Bon après cette approche soulève quelques problèmes mais c'est une solution possible

[Anta.C]

Bonjour,

Ca pose au moins quelques problèmes.
Quel processus délimite la frontière et empêche l'effondrement du contenant ?
Y a t il des solutions pour que l'expansion du contenu résultante soit uniforme , en tous les cas sans gradiant d'un centre vers la périphérie ?

ou bien alors ne manquerait il pas au moins une dimension spatiale ?

En tentant d'y répondre, on peut se retrouver dans d'autres théories avec , par exemple , des univers holographiques de dimensions diverses. C'est plus que spéculatif mais il y en a qui y travaillent , par exemple autour de Smolin à l'institut Perimeter.

[invite73192618]

L'énergie noire se manifesterait par une force tendant à repousser les objets les uns par rapport aux autres*

Cette prémisse n'est pas standard. Les modèles les plus standards considèrent que l'énergie noire est une énergie du vide, indépendante de la matière (ce qui est équivalent avoir une constante cosmologique tel que mentionnée par van_fanel).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Si vous oubliez E-, vous avez maintenant deux objets isolés dans l'espace*; les forces qu'ils subissent résultent naturellement de leur interaction! Or ces objets semblent se repousser mutuellement avec une force qui augmente avec leur distance*…. cela rappelle quelque chose*!

Je réitère, en vert cette fois:
Qu'est ce que ça vous rappelle ?

[albrick]

bonjour,

je n'ai pas jugé utile de vous répondre car je pensais que vous plaisantiez; la réponse se trouve dans les premières lignes de mon premier post!

[Gilgamesh]

D'accord. Je relis le premier post, mais je ne saisis pas le raisonnement. Quel est le différentiel de densité entre S et E- ?

[albrick]

bonjour
je comprend votre question: selon le sens de l'écart de densité, la direction de l'accélération résultante
s'inverse.
J'ai un doute sur "l'accélération de l'expansion de l'univers".
En physique accélérer signifie appliquer une accélération positive; si l'accélération initiale était négative elle peut,si l'accélération est faible, demeurer négative; en langage courant accélérer signifie augmenter sa vitesse.
A l'origine de cette question de vitesse d'expansion la chose paraissait claire: il s'agissait de diminution du ralentissement de l'expansion; aujourd'hui on ne parle plus que d'accélération de l'expansion. Qu'en est-il?
Si il y a accélération de l'expansion alors , dans mon exemple E- devrait être plus dense Que S, ce qui est peut probable.

[invite73192618]

J'ai un doute sur "l'accélération de l'expansion de l'univers".

Le terme est standard mais impropre: augmentation du taux d'expansion.

[Gilgamesh]

Non, le taux d'expansion diminue. Mais moins vite qu'attendu. Au lieu de tendre asymptotiquement vers zéro (univers critique), voir changer de sens (univers fermé), il tend vers une valeur constante positive, donnée par la valeur de la constante cosmo.

[Gilgamesh]

bonjour
je comprend votre question: selon le sens de l'écart de densité, la direction de l'accélération résultante
s'inverse.
J'ai un doute sur "l'accélération de l'expansion de l'univers".
En physique accélérer signifie appliquer une accélération positive; si l'accélération initiale était négative elle peut,si l'accélération est faible, demeurer négative; en langage courant accélérer signifie augmenter sa vitesse.
A l'origine de cette question de vitesse d'expansion la chose paraissait claire: il s'agissait de diminution du ralentissement de l'expansion; aujourd'hui on ne parle plus que d'accélération de l'expansion. Qu'en est-il?
Si il y a accélération de l'expansion alors , dans mon exemple E- devrait être plus dense Que S, ce qui est peut probable.

Voilà. Il y a des modèles d'univers inhomogènes, ça "marche" mais il faut une distribution de densité tout à fait particulière, ce qui rend l'hypothèse assez peu séduisante.

[invite73192618]

Non, le taux d'expansion diminue.

Tu as tout-à-fait raison que, pour un observateur immortel qui calculerait le taux d'expansion à partir de la vitesse de récession maximale (ou moyenne d'ailleurs), le taux d'expansion diminue avec le temps (et que c'est le calcul standard quand on parle de variation du taux d'expansion sans autre précision).

Ce que je voulais dire, c'est que pour un observateur actuel qui calculerait le taux d'expansion à partir de la vitesse de récession en fonction de la distance, le taux d'expansion est plus grand pour des SNIa très lointaines, et que c'est ce phénomène qui est désigné par le terme "accélération de l'expansion". D'accord avec ça?

Par contre je n'avais jamais fait le lien que l'augmentation du taux d'expansion avec la distance correspond à une diminution de moins en moins rapide du taux d'expansion avec le temps (et non à une ré-augmentation). Intéressant, merci!

[Gilgamesh]

Tu as tout-à-fait raison que, pour un observateur immortel qui calculerait le taux d'expansion à partir de la vitesse de récession maximale (ou moyenne d'ailleurs), le taux d'expansion diminue avec le temps (et que c'est le calcul standard quand on parle de variation du taux d'expansion sans autre précision).

Ce que je voulais dire, c'est que pour un observateur actuel qui calculerait le taux d'expansion à partir de la vitesse de récession en fonction de la distance, le taux d'expansion est plus grand pour des SNIa très lointaines, et que c'est ce phénomène qui est désigné par le terme "accélération de l'expansion". D'accord avec ça?

Pas exactement, ce qu'on mesure avec les SNIA, situées à des distances réellement cosmologiques (= grande, > 1 Gly) c'est l'intégrale du taux d'expansion H(z) (qui change en chaque instant) entre l'âge cosmique de ces sources et aujourd'hui.

En simplifiant (et notamment en négligeant la courbure, proche de zéro)



avec
le taux d'expansion pour un redshift donné,
le taux d'expansion aujourd'hui
le redshift de la source
le rapport actuel de la densité de matière (noire et baryonique) avec la densité critique actuelle
le rapport de la densité de d'énergie sombre avec la densité critique actuelle

C'est une fonction décroissante de a, le facteur d'expansion, mais le terme , s'il est bien indépendant de a (cad si la constante cosmologique est bien une constante) empêche que H(z) s'annule pour a tendant vers l'infini.

Par contre je n'avais jamais fait le lien que l'augmentation du taux d'expansion avec la distance correspond à une diminution de moins en moins rapide du taux d'expansion avec le temps (et non à une ré-augmentation). Intéressant, merci!

Oui, je trouve que le terme est trompeur...

[invite73192618]

Pas exactement, ce qu'on mesure avec les SNIA (...) c'est l'intégrale du taux d'expansion H(z)

Ma première réaction serait de pinailler (ce qu'on mesure directement ce sont les red shifts, donc les vitesses, et c'est seulement ensuite qu'on les interprète comme l'intégrale du taux d'expansion) mais je ne suis pas certain d'avoir compris quelle subtilité tu pointes. Vitesse ou intégrale du taux d'expansion, c'est pas mal synonyme non?