Ralentissement de l'expansion

[EventO]

@PPathfindeRR:
Parceque la densité de matière/matière noire diminue... et qu'il ne reste que la constante cosmo ...

A+
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[PPathfindeRR]

Bonjours,

J’aimerai revenir un peu sur cette discussion.

@PPathfindeRR:
Parceque la densité de matière/matière noire diminue... et qu'il ne reste que la constante cosmo ...
A+

Matière ordinaire : 5 %
Matière noire : 25 %
Énergie sombre : 70 %

Si la taille de l’univers observable augmente au cours du temps et que la quantité de matière (ordinaire et sombre) contenu dans celui-ci ne varie pas dans le temps ( ?? )…

… Alors oui, la densité de matière (ordinaire et noire) diminue avec le temps.
Aujourd’hui elle représente 30 % de l’univers et à l’avenir elle sera inférieure à 30 %

… Et qui implique que les 70 % restant (l’énergie sombre) augmente continuellement ( ?? ), qu’elle représentera à l’avenir plus que 70 % de l’univers ?

Mais ton « parce que » me dérange un peu !

C’est plutôt l’inverse d’une diminution du taux d’expansion qui devrait se produire dans un tel cas ?
Si la densité de matière (attractive) diminue, alors le taux d’expansion ne peut qu’augmenter ! Non ?

Je vais paraitre un peu lourd, mais cette histoire de taux d’expansion qui diminue au cours du temps n’est toujours pas très claire pour moi !

Je sais, ça fait beaucoup de question d’un coup, mais encore une dernière pour la route :

Dois-je en conclure, par ta réponse, que le raisonnement que je fais dans mon message #29 est faux ? Et si oui, pourquoi il ne tient pas la route ?

merci.

[Lansberg]

Bonsoir,

… Et qui implique que les 70 % restant (l’énergie sombre) augmente continuellement ( ?? ), qu’elle représentera à l’avenir plus que 70 % de l’univers ?

Oui. À partir des dernières données du satellite Planck et du modèle lambdaCDM voici à quoi pourrait ressembler le contenu de l'univers dans 10 milliards d'années :



Le camembert du haut correspond à la situation actuelle (en violet = énergie noire ; en noir = matière noire ; en vert = matière ordinaire) et celui du bas au contenu de l'univers dans 10 milliards d'années (source : public.planck.fr)

Je vais paraitre un peu lourd, mais cette histoire de taux d’expansion qui diminue au cours du temps n’est toujours pas très claire pour moi !

Le paramètre de Hubble qui caractérise le taux d'expansion correspond à une vitesse (km/s) divisée par une distance (Mpc) : H = v / d pour faire simple. v peut très bien augmenter (accélération), mais avec l'expansion, d augmente aussi. Si d augmente plus vite que v, alors H diminue.

La chute libre d'un corps permet peut-être de fixer un peu les idées. Le mouvement est accéléré avec une accélération constante a = g (9,8 m/s2). La vitesse de l'objet en chute libre est donnée par v = gt et sa position x = 1/2 g t². x augmente plus rapidement que v, car x est en t² alors que v est seulement en t. On peut calculer le "taux d'expansion" : H = v / x = gt / 1/2gt² = 2/t donc H diminue quand t augmente (et il y a accélération car v augmente avec t) !

[Gilgamesh]

C’est plutôt l’inverse d’une diminution du taux d’expansion qui devrait se produire dans un tel cas ?
Si la densité de matière (attractive) diminue, alors le taux d’expansion ne peut qu’augmenter ! Non ?

Je vais paraitre un peu lourd, mais cette histoire de taux d’expansion qui diminue au cours du temps n’est toujours pas très claire pour moi !

Pour en rajouter une couche : la matière (noire ou baryonique) ainsi que le rayonnement correspondent au "ressort de rappel" de l'expansion, exactement comme la gravité ralentie un caillou dans son ascension. Si la densité de matière/rayonnement diminue, le ressort se détend (le champ de gravité diminue) et H baisse plus lentement, mais il baisse quand même.

[vinssss]

Bonjour,

sujet très intéressant... La question de départ est exactement la même que celle que j'avais posé au post #9 de cette discussion :

http://forums.futura-sciences.com/as...bservable.html

Si ça peut en aider certains à mieux comprendre... Pour être honnête, perso, j'ai encore un peu de mal avec ces histoires de taux/accélérations/ralentissements/... Mais bon, je ne désespère pas d'y voir plus clair un jour!!! Alors je lis...

[frederic39]

Je vais paraître un peu lourd, mais cette histoire de taux d’expansion qui diminue au cours du temps n’est toujours pas très claire pour moi !

Je sais, ça fait beaucoup de questions d’un coup, mais encore une dernière pour la route :

Dois-je en conclure, par ta réponse, que le raisonnement que je fais dans mon message #29 est faux ? Et si oui, pourquoi il ne tient pas la route ?

merci.

Bonjour à tous !

Ton calcul me semble logique, cependant, les données sont peut-être erronées. Je pense qu'on a attribué à tort, le décalage vers le rouge de la lumière provenant des galaxies éloignées, à un effet Doppler ou similaire.
Il me paraît plus logique que la lumière, dont la vitesse reste constante, perde de l'énergie pendant son parcours en fonction de la distance parcourue sous forme d'une baisse de fréquence.

[PPathfindeRR]

Bonsoir,

Et je reviens encore en force, je dois être un peu buté, mais je ne comprends toujours pas !
Pardon !

Le paramètre de Hubble qui caractérise le taux d'expansion correspond à une vitesse (km/s) divisée par une distance (Mpc) : H = v / d pour faire simple.

Je suis d’accord :
H = v / d, soit H = 71km/s / Mpc

v peut très bien augmenter (accélération), mais avec l'expansion, d augmente aussi.

Effectivement ! Par exemple :
Si j’ai v = 71 km/s avec d = 1
J’ai v = 142 km/s si d = 2
J’ai v = 213 km/s si d = 3
J’ai v = 710 km/s si d = 10
J’ai v = 7100 km/s si d = 100
Et ainsi de suite…

Si d augmente plus vite que v, alors H diminue.

Si c’est le cas, alors oui, H diminuerai… mais pourquoi d augmenterait plus vite que v ?

Dans mon exemple ci-dessus, je m’efforce de garder une constante de 71km/s/Mpc.
Si je double la vitesse (v = 142) alors je double la distance (d = 2) ;
Si je triple la vitesse (v = 213) alors je triple la distance (d = 3) ;
Et ainsi de suite…
Dans le cas de mon exemple, d n’augmente pas plus vite que v (je double les deux, je triple les deux, multiplie par 10, etc…)

Ce qui est un peu normal, car il s’agit de la valeur actuelle de H
Les 71km/s/Mpc correspondent à la vitesse de fuite observée des galaxies actuellement.

Je veux bien accepter que par le passé, la fuite des galaxies était supérieure à 71km/s/Mpc, ou sera inférieure à l’avenir, mais pour quelle raison !

Ce qui m’amène donc à reposer ces questions (qui me tiennent à cœur) :
« Mais pourquoi d augmenterait plus vite que v ? »
Et cette question qui implique ma précédente :
« Le raisonnement que je fais dans mon message #29 est-il faux ? Et si oui, pourquoi il ne tient pas la route ? »

Ton exemple suivant ne m’aide pas plus, on reste sur le même principe :

La chute libre d'un corps permet peut-être de fixer un peu les idées. Le mouvement est accéléré avec une accélération constante a = g (9,8 m/s²).

Je suis d’accord :
a = 10m/s par seconde, elle reste constante (si on ignore l’altitude)

(J’arrondie à 10 au lieu de 9.8 pour simplifier)

La vitesse de l'objet en chute libre est donnée par v = gt et sa position x = 1/2 g t².

Oui, ma vitesse de chute augmente de 10 m/s toutes les secondes, Par exemple :

Si à t=1 seconde, je tombe à (10x1) v = 10 m/s
à t=2 secondes, je tomberais à (10x2) v = 20 m/s
à t=4 secondes, je tomberais à (10x4) v = 40 m/s
à t=6 secondes, je tomberais à (10x6) v = 60 m/s
à t=8 secondes, je tomberais à (10x8) v = 80 m/s
à t=10 secondes, je tomberais à (10x10) v = 100 m/s
Et ainsi de suite…

Et la hauteur (x) en fonction du temps de chute sera (x = 1/2 g t²) :
0.5 x 10 x 1² = 5 m
0.5 x 10 x 2² = 20 m
0.5 x 10 x 4² = 80 m
0.5 x 10 x 6² = 180 m
0.5 x 10 x 8² = 320 m
0.5 x 10 x 10² = 500 m
Et ainsi de suite…

Si je tombe de 80m, mon temps de chute sera de 4 secondes et ma vitesse à l’impact sera de 40 m/s.
Si je tombe de 320m, mon temps de chute sera de 8 secondes et ma vitesse à l’impact sera de 80 m/s.

x augmente plus rapidement que v, car x est en t² alors que v est seulement en t.

Bien sur, car c’est une accélération et elle est constante, elle est toujours de 10 m/s² (j’ignore l’altitude), comme l’expansion, elle est toujours de 71km/s/Mpc (j’ignore le passé et futur)

Et si je ne mettais pas x en t² (dans l’exemple ci-dessus), ça donnerait une vitesse constante et non une accélération :
0.5 x 10 x 1 = 5 m
0.5 x 10 x 2 = 10 m
0.5 x 10 x 10 = 50 m
Soit en 1 seconde je parcoure 5 m et en 10 secondes je parcoure 50 m, ma vitesse est constante, elle serait de 5 m/s.

Mais effectivement, lorsqu’une galaxie s’éloigne de nous, la distance qui nous sépare augmente au cours du temps… ce qui implique que la vitesse de fuite d’une galaxie augmente du plus en plus vite (elle accélère) au fur et à mesure que le temps passe (t constant) car étant de plus en plus éloignée de nous.

Une galaxie actuellement distante de 10 Mpc s’éloigne de nous à (71x10) 710 km/s ;
A l'avenir, lorsque cette même galaxie sera distante de 100 Mpc, elle s’éloignera de nous cette fois-ci à (71x100) 7100 km/s

P.S : n’oubliez pas ma question à propos de mon message #29 : mon raisonnement est-il faux ?
Cette question j’y tiens et j’aimerais avoir votre avis !
Merci encore !

[EventO]

Bonsoir,

@PPathfindeRR:
dans ton message #29, ta conclusion est correcte bien que basée sur un modèle erroné: le taux d'expansion diminue bien.
Comme Gilgamesh te l'a précisé, la matière (classique+noire) tend à la ralentir (l'expansion). En revanche l'énergie sombre, associée à la constante cosmo. est un peu plus exotique (c'est peu dire). Sa densité ne croit pas (pas plus qu'elle ne diminue) au cours du temps: elle est constante .

Conclusion : l'expansion se poursuit indéfiniment car H ne tend pas vers 0 mais continue de diminuer (car la matière se dilue) vers une constante directement liée à

note: le terme expansion accéléré fait référence au facteur d'échelle a(t), pas au taux d'expansion. Le taux d'expansion c'est la variation relative du facteur d'échelle: H=da/dt*1/a. Fait l'essai avec a(t)~a0*exp(H0.t), ça te donnera une idée.

Si tu veux plus d'infos, plus précises, cherche du côté des modèles d'univers d'Einstein/De Sitter et De Sitter.

cordialement

ps: je précise au cas où: je me suis placé dans le modèle CDM mais il existe d'autres modèles.

[Gilgamesh]

Re- bonjour,

Après réflexion et suite à vos réponses, je pense comprendre un peu mieux… enfin… je l’espère !

Je récapitule un peu :

Je parle en distance observable, et non comobile.

Que recouvre pour toi la notion de distance observable ? Les 13.8 Gly représentent le temps de regard en arrière et se déduisent du calcul comme le reste, ils ne sont pas "observables". Le décalage dans le rouge (z) représente la seule observable facile dans le débat.

Le fond diffus cosmologique (CMB) peut être schématisé comme une bulle (l’horizon de l’univers observable) et dans laquelle, par définition, nous occupons le centre…
Ce qui ne prétend aucunement un centre de l’univers dans son ensemble, autrement dit, des éventuels extraterrestres lointains, disons à 10 milliards d’année lumière de nous, ont leur propre bulle (leur propre horizon cosmologique), et observeraient des galaxies, au delà de notre bulle car étant plus proche d’elles que nous le somme… plus précisément, ils observeraient des galaxies situées à (13.8 + 10) 23.8 milliards d’années lumière de nous (évidemment, sur la même ligne de visée).

Cet horizon est observé actuellement à 13.8 milliards d’années lumière de nous.
En restant dans la logique de mon calcul (message #16) :
Comme cet horizon s’éloigne de nous à la vitesse de la lumière, alors je peux supposer sans trop de crainte que dans 1 milliard d’année,
il se situera à (13.8 + 1) 14.8 milliards d’année lumière de nous… dans 10 milliards d’année, il se situera à (13.8 + 10) 23.8 milliards d’année lumière de nous, et ainsi de suite…
On sera d’accord, je pense, sur ce point, le fond diffus cosmologique ne peut s’éloigner de nous qu’a la vitesse de la lumière.

Non, il s'éloigne de nous aujourd'hui bien plus rapidement, à la vitesse v = H₀d, avec H la cte d'expansion aujourd'hui et d la distance comobile. Pour d ~ 45 Gly on a v ~ 3c.

On sera d’accord de même, que toutes les galaxies observables (dans notre bulle) s’éloignent de nous à une vitesse inférieure à celle de la lumière.

Non, pour la même raison : leur lumière a eu le temps de nous parvenir, mais entre temps, pour les plus lointaines, elles ont si j'ose dire, déjà pris le large et sont passées derrière l'horizon cosmologique. Et dans le modèle ΛCDM c'est ce qui devrait advenir dans l'avenir a tout l'univers, hors la fraction à laquelle nous sommes gravitationnellement lié (Virgo).

[vinssss]

Non, pour la même raison : leur lumière a eu le temps de nous parvenir, mais entre temps, pour les plus lointaines, elles ont si j'ose dire, déjà pris le large et sont passées derrière l'horizon cosmologique. Et dans le modèle ΛCDM c'est ce qui devrait advenir dans l'avenir a tout l'univers, hors la fraction à laquelle nous sommes gravitationnellement lié (Virgo).

Bonjour,

concernant cette dernière remarque, j'ai une question : Étant donnée la structure filamentaire de l'univers à grande échelle, toutes les galaxies ne sont elles pas liées gravitationnellement? Pas directement pour toutes mais si A est liée à B qui est liée à C (A et C n'étant pas liées), C peut elle passer derrière l'horizon cosmologique de A?

Cette structure filamentaire est elle continue ou certains filaments sont ils "sans suite"?

Bonne journée...

[frederic39]

Bonjour !

Est-ce que quelqu'un aurait eu connaissance de travaux récents sur un modèle de l'univers qui serait basé non pas sur un décalage vers le rouge dû à un effet Doppler ou similaire, mais sur une simple perte d'énergie sous forme de perte de fréquence proportionnelle à la distance que parcourt la lumière provenant des galaxies lointaines ?

Merci !

[Deedee81]

Saliut,

Cette structure filamentaire est elle continue ou certains filaments sont ils "sans suite"?

Il doit bien y avoir quelques coupures de ci de là.

Sinon, tout est effectivement lié.

Est-ce que quelqu'un aurait eu connaissance de travaux récents sur un modèle de l'univers qui serait basé non pas sur un décalage vers le rouge dû à un effet Doppler ou similaire, mais sur une simple perte d'énergie sous forme de perte de fréquence proportionnelle à la distance que parcourt la lumière provenant des galaxies lointaines ?

C'est la lumière fatiguée.

Ce n'est pas neuf et ça été invalidé par l'étude des supernovae servant de chandelle cosmique (la durée de la courbe lumineuse de la SN est affectée aussi par l'effet Doppler, ce qui ne serait pas le cas avec une lumière fatiguée, et de la même manière que le décalage vers le rouge).

Un peu trop succinct :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Lumi%C..._fatigu%C3%A9e

Ici en anglais :
https://en.wikipedia.org/wiki/Tired_light

C'est plus détaillé et fait référence aux données issues des SN.

[Gilgamesh]

Bonjour,

concernant cette dernière remarque, j'ai une question : Étant donnée la structure filamentaire de l'univers à grande échelle, toutes les galaxies ne sont elles pas liées gravitationnellement? Pas directement pour toutes mais si A est liée à B qui est liée à C (A et C n'étant pas liées), C peut elle passer derrière l'horizon cosmologique de A?

Cette structure filamentaire est elle continue ou certains filaments sont ils "sans suite"?

Bonne journée...

Tu peux te faire une idée assez précise du phénomène dans sa complexité avec ce genre de simulation dynamique de la formation des structure à l'échelle cosmologique. Effectivement, il y a des écoulement à travers les filaments du réseau, mais ça ne connecte pas tous les noeuds du réseau à tous les autres (c'est une variante intéressante du problème générique des percolations).

http://www.youtube.com/watch?v=xfgDoExbu_Q

http://www.youtube.com/watch?v=74IsySs3RGU

[vinssss]

Très belles images... Donc, si je comprends bien, les filaments ne sont que des structures transitoires et, d'ici très longtemps, les galaxies d'un même cluster finiront par fusionner pour ne former que des super galaxies isolées visuellement les unes des autres? Un astronome du futur dans une de ces super galaxie arriverait à la conclusion qu'au delà de sa galaxie il n'y a rien!!!

[Deedee81]

Un astronome du futur dans une de ces super galaxie arriverait à la conclusion qu'au delà de sa galaxie il n'y a rien!!!

On est né à la bonne époque

[frederic39]

C'est la lumière fatiguée.

Ce n'est pas neuf et ça été invalidé par l'étude des supernovae servant de chandelle cosmique (la durée de la courbe lumineuse de la SN est affectée aussi par l'effet Doppler, ce qui ne serait pas le cas avec une lumière fatiguée, et de la même manière que le décalage vers le rouge).

Un peu trop succinct :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Lumi%C..._fatigu%C3%A9e

Ici en anglais :
https://en.wikipedia.org/wiki/Tired_light

C'est plus détaillé et fait référence aux données issues des SN.

Merci Deedee, ça faisait un certain temps que je cherchais ...