temperature de l univers (pas seulement du CMB)

[Murmure-du-vent]

Bonjour

j ouvre ce fil a propos d une remarque d Amanuensis dans un autre fil ou cette discussion serait hors sujet
Il ecrit qu en cosmologie on ne parle pas de la temperature de l univers seulement de celle du CMB.

je pense que c est reducteur en effet Ted Jacobson a démontré l equation fondamentale de la RG sur
la base de la thermodynamique de l espace temps.
etant donné une carte on attribue une temperature en tout point de l espace temps
https://arxiv.org/abs/gr-qc/9504004

j admet volontiers qu'on peut ne pas etre interessé par ce point de vue mais il a le merite d etre fécond.

ceci dit je me demande si selon ce point de vue la temperature de l univers proche ou lointain
ne serait pas actuellement aussi de 3 degrés K
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[Murmure-du-vent]

lire aussi evolution de la temperature dans frw

[Gilgamesh]

Ce qu'on appelle la température de l'univers ne concerne que les particules relativistes produite lors de l'équilibre thermique de l'univers, qui se meuvent librement en son sein depuis le découplage et observées par un observateur comobile, soient les photons et les neutrinos du fond fossile. Pour les particules non relativistes, dont la matière baryonique ordinaire, elles suivent leur propre bonhomme de chemin, toutes les situations existent et la température peut être absolument quelconque, de quelque K à quelques milliards de K. On peut juste dire qu'elle ne peut pas descendre durablement en dessous de celle des photons.

[papy-alain]

Ce qu'on appelle la température de l'univers ne concerne que les particules relativistes produite lors de l'équilibre thermique de l'univers, qui se meuvent librement en son sein depuis le découplage et observées par un observateur comobile, soient les photons et les neutrinos du fond fossile. Pour les particules non relativistes, dont la matière baryonique ordinaire, elles suivent leur propre bonhomme de chemin, toutes les situations existent et la température peut être absolument quelconque, de quelque K à quelques milliards de K. On peut juste dire qu'elle ne peut pas descendre durablement en dessous de celle des photons.

Mais je suppose que la température MOYENNE de l'univers observable doit être sensiblement égale à celle mesurée au niveau du CMB, non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Murmure-du-vent]

ok ca ne me gene pas
depuis que l univers n est plus opaque aux photons ou neutrinos le fond diffus est partout dans l espace temps.
pour chaque tranche du temps cosmique ca donne un spectre de corps noir avec une température donnée inverse de a(t)
je ne considere pas le cmb comme un truc lointain qu on observe grace a des photons redshiftés. on est dedans
negligeons les particules non relativistes. on a un univers avec un structure globale assez semblable?

je sens une résistance a l idée d une température locale qui pourrait varier que je ne m explique pas. parce que c est une notion
statistique?
Jacobson ne retrouve pas l équation d Einstein a partir de propriétés de choses que n existent pas.

bonne question papy alain il faut faire l union des papis

[Gilgamesh]

Mais je suppose que la température MOYENNE de l'univers observable doit être sensiblement égale à celle mesurée au niveau du CMB, non ?

Non point. Il y a conservation de l'énergie, mais une partie de celle-ci est potentielle. Des forces travaillent tandis que l'univers s'expand, ce qui transforme de l'énergie potentielle en énergie cinétique, et tout finit en chaleur, ce qui se traduit par une augmentation de la température locale, donc de l'entropie. Par exemple, tu pars d'un gaz de noyaux légers (proton et noyau alpha) à une température donnée, qu'on peut au départ prendre égale (= à l'équilibre) avec le rayonnement fond. Ce gaz s'effondre pour former des étoiles : la force de gravité travaille, et la matière s'échauffe. Vers 2 MK, fusion de l'hydrogène : de l'énergie potentielle nucléaire travaille à son tour, l'étoile dégage de l'énergie qui a son tour réchauffe l'univers alentour. La température de la matière baryonique est complètement découplée de la température du rayonnement de fond. Et si on prend la matière noire, c'est pareil, mais dans l'autre sens : comme elle n'est pas collisionnelle et ne réagit que par interaction faible, elle ne refroidit pas en rayonnant, et ne reçoit aucune énergie du fond cosmologique. Sa température est indépendante de celle de la population de photons qui remplit l'espace.

[Amanuensis]

je ne considere pas le cmb comme un truc lointain qu on observe grace a des photons redshiftés. on est dedans

Nous ne sommes pas plus pas moins «dedans» le rayonnement de fond que nous ne le sommes dans celui du Soleil. Ou celui de Sirius ou celui de la galaxie d'Andromède, etc.

(Et «redshifté» n'est pas un état de photon. Et d'ailleurs, le rayonnement du Soleil ou de Sirius ou de etc. est vu avec décalage aussi.)

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Et considérer le rayonnement de fond comme celui «d'un truc lointain» (plus correctement d'un «truc ancien») ne pose non seulement aucun problème, mais encore rend les choses plus simples: quelle raison ou utilité y a-t-il à introduire une exception?

je sens une résistance a l idée d une température locale qui pourrait varier que je ne m explique pas. parce que c est une notion
statistique?

Juste parce que c'est une notion mal définie, non opérationnelle et a priori inutile (1). Il est très courant qu'en science ces attributs entraîne une «résistance».

(1) Du moins si c'est autre chose qu'une température moyenne de quelque chose genre rayonnement ou matière explicité.

Jacobson ne retrouve pas l équation d Einstein a partir de propriétés de choses que n existent pas.

Puisque vous semblez en avoir pénétrer les subtilités (sinon, vous ne citeriez pas, n'est-ce pas?) pourriez-vous nous faire un résumé sérieux, disons en 40 lignes, de ce que présente l'article que vous citez?

[Murmure-du-vent]

Redevenons serieux.
j ai donné le lien dans le premier post vers le texte historique de Ted Jacobson
Il faiu 9 pages de 40 lignes justement et comme tout document sur arxiv il possede un résumé. et une introduction.

ce texte est l un des plus cités sur arxiv il a été cité 1451 fois.
tu sembles ne pas le connaitre vu ta demande. fais l effort de le lire.
on verra apres quels sont les points qui posent probleme.

[Amanuensis]

Je suis sérieux dans ma demande, et la réitère.

La vocation de ce forum est «la vulgarisation scientifique de bon niveau», dixit la charte. Le texte cité est de très haut niveau, et demande un minimum de vulgarisation.

Si quelqu'un cite un texte en appui d'une idée à discuter (ici une «température de l'Univers» ), c'est à ce participant d'aider à la compréhension du texte.

À moins que cela devienne une discussion entre spécialistes (et on ne voit rien de tel pour le moment), sans plus d'explications on peut fermer ce fil.

[Murmure-du-vent]

la metrique de Rindler fournit un modele d espace temps.
il ne decrit pas notre univers. Pas de big bang pas de fond diffus fossile.

il est pourtant pedagogique. toute notre vie nous ressentons une pesanteur de 9,81 m/ss
c est la situation qu il decrit.
un observateur y est iniformement acceleré et on utilise ses coordonnees où il est immobile
dans ce systeme il est defini en tout point une temperature
rien n empeche de considerer une acceleration ou la temperature de Unruh serait de 19 degres celsius...

cet exemple est simple dans la mesure ou l on y est en aquilibre thermique.
ce n est pas le cas pour une metrique quelconque
l idee de Jacobson est d utilser alors pour un point p quelconque de l espace temps, un "tube" de section infinitesimale
de l espace temps contelant p dans lequel expansion et cisaillement sont nuls.
A l interieur les choses ne se deforment pas.
comme l article etablit une demarche parallele entre thermodynamique et metrique ca correspond a un equilibre thermique local

[Murmure-du-vent]

Plus précisément la nullité des expansions et cisaillement sont exactes en p et nulles au premier ordre dans le "tube"

[mach3]

la metrique de Rindler fournit un modele d espace temps.
il ne decrit pas notre univers. Pas de big bang pas de fond diffus fossile.

métrique de Rindler? Connais pas...
Les coordonnées de Rindler, par contre, je connais et elles sont définies en RR, c'est à dire avec la métrique de Minkowski.

m@ch3

[Murmure-du-vent]

c est bien sur en relation avec les coordonnees de Rindler
https://en.wikiversity.org/wiki/Rind...Rindler_Metric

cette temperature n est pas la meme en un meme point de l espace temps pour un observateur inertiel et un observateur qui
ressent un champ de gravité.

[Amanuensis]

cette temperature n est pas la meme en un meme point de l espace temps pour un observateur inertiel et un observateur qui
ressent un champ de gravité.

Donc pas une «température de l'Univers». Au mieux une «température de référentiel»?

[Murmure-du-vent]

il y a un lien bien particulier entre gravité et temperature.
regardez ce que donne l effet Tolman ehrenfest dans un cylindre a paroi et fond superieur reflechissant posé verticalement
sur un corps noir dans un champ de gravitation parallele a l axe. et le point de vue de Rovelli
juste avant l appendice 8

ceci est juste un aparté. je ne dis pas que ca renforce le point de vue de Jacobson,

[Murmure-du-vent]

On peut faire une remarque technique sur le papier de Jacobson.
etant donné un point p quelconque de l'espace temps muni d'une métrique il effectue 2 changements de variables
un premier pour annuler localement la pesanteur en p
un deuxieme ou l on a des coordonnees de Rindler dans son voisinage.
ce qui est dit c'est qu'il existe une 2 surface de type espace contenant p où g00 est nul.
C est ce qu'on retrouve dans le cas particulier d'un trou noir sur son horizon.
ici Jacobson parle de lapse qui s'annule. ce qui n'est pas parlant
Ca devient plus clair en rappelant que le tenseur metrique peut s exprimer en fonction des lapses et shifts
et que g00 s'annule alors s'ils sont nuls
https://luth.obspm.fr/~luthier/gourg...pohang08-1.pdf