Ne doit-on amender le principe cosmologique

[Daniel1958]

Bonjour je remets sur le couvert car une partie de mon fil précédent pas été non vraiment développée

On pense qu’au-delà de l’horizon cosmologique il existe d’autres galaxies situées jusqu'à 20 fois R ° permettant (entre autres) à nos galaxies situées à R° 46,5 milliards d'années-lumière de nous d’avoir le même horizon cosmologique que nous source Le Sahara vient des étoiles bleues Jean-François Becquaert (Astrophysicien).

J’interprète cela comme une conséquence du principe cosmologique qui affirme que l'Univers observable est effectivement homogène et isotrope sur des grandes distances. Comme le big bang a eu lieu partout il n’y a pas d’endroit privilégié et chaque observateur à grande échelle doit avoir la même vision.


Ne pensez-vous pas que le principe du modèle standard cosmologique doit être largement amendé et modifié. Attention cela n'enlève rien à l'étude physique du Cosmos.
Je lis ça sur Wikipédia

Il a été conforté par les observations à mesure que celles-ci ont pu vérifier que l'Univers observable était effectivement homogène et isotrope sur des distances de plus en plus grandes (plusieurs dizaines de milliards d'années-lumière pour l'ensemble de l'Univers observable).

On peut en douter des grandes structures filamenteuses de plusieurs Giga AL sont apparues. Il y a de Zones attractives comme Laniakea et d'autres ou il n'y a rien répulsives comme le Great Repeller. C'est plus très homogène. Quant à l'isotropie à voir avec les quasars les trous noirs géants hum hum...

Ne pensez-vous pas qu'il faut dépoussiérer ce principe et modifier un peu "les tables de la loi"

Qu'en pensez-vous ?
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[Pio2001]

Pour moi le principe cosmologique est un outil, et non un théorème.

On dit "supposons que l'univers soit homogène et isotrope à grande échelle", comme on dit "on négligera les frottements".
Cela permet déjà de comprendre le cas le plus simple.

[physeb2]

Bonjour,

pour coucher non le Principe Cosmologique (PC pour faire plus court dans le reste de ma réponse) n'est pas vraiment équivalent a dire "On négligera les frottements" car pour le moment le PC n'est pas remis en cause par des observations et n'est pas une simplification du problème sinon une nécessité pour rendre compte des observations. Tout le contraire de négliger les frottements.

Pour parler de Laniakea, on parle d'une structure de l'orde de 160 Mpc (donc pas plusieurs Giga années lumières, ça fait plutôt 500 millions) ce qui est très grand mais pas copleteement en conflit avec le PC.

La mesure du rayon d'homogénéité est de l'ordre de 100 Mpc et donc Laniakea rentre encore dans cette taille. Mais surtout on peut faire un petit calcul pour comprendre de quelle densité parle-t-on pour cet 'objet'. On va voir rapidement que ce n'est pas en soit ce que j'appèlerait un super amas. Ça fait parti d'un certain type de communication qui m'embête légèrement (le travail sur l'observation est magnifique, la notation de super amas me gêne en revanche).

Exercice: Assumons que Laniakea soit sphérique, donc une sphère de rayon 80 Mpc/h (pour faire un diamètre de 160Mpc/h). Quelle masse est supposé contenir une telle sphère si elle est remplie de la densité moyenne de l'Univers aujourd'hui?
Tout d'abord la densité de l'Univers aujourd'hui est approximativement la densité critique de l'Univers (car l'Univers est apparemment très plat, autrement dit sa densité est très proche de la densité critique )

Densité:


ce qui se lit, il y a environ 2.775 dix puissance 11 masse solaire par Mega parsec cube (caisson les normalisations de h de côté).

La masse qui est attendue dans une sphère de rayon 80 Mpc/h dans un Univers homogène est donc le Volume de cette sphère multiplié par la densité critique
Volume:


Masse homogene:



La masse estimée des structures de Laniakea est de l'ordre de . Certainement Laniakea n'a pas de forme shphérique et donc le calcul exacte donnerait quelque chose plus petit que les que je viens d'estimer. L'important est que l'on voit que la masse de cette structure est en realité de l'ordre de la masse attendue dans une zone homogène. Et donc qu'il n'y a pas réellement de terme de courbure dans cette zone ce qui pour moi ne devrait pas être réellement définit come un super amas en terme cosmologique.

Encore une fois je ne critique en rien le travail sur ce sujet, mais les termes employés peuvent prêter a confusion, comme vouloir amender un principe qui fonctionne parfaitement dans ce cas.

Il existe en revanche bien la discussion sur le 'cosmic wall' prétendument trouvé dan les données de BOSS (programe du loan Digital Sky Survey) qui aurait un diamètre supérieur a 1.2 Giga années lumières. Mais il est très compliqué de justifier que l'on associe toutes les structures visibles dans une grande sachant qu'elles ne sont en rien gravitationnelement liées. Dans la communauté on ne prend pas cela comme une remise en cause du PC, mais on le garde dans la tête au cas où d'autres observations mettent plus de difficultés dans le futur.

Il faut comprendre qu'avec le PC et les conditions initiales du fond diffus cosmologique on produit des simulations numériques dans lesquels on peut continuèrent relier les zones de formation de galaxies entre elles par des filaments. Ce n'est pas du tout contre le PC. Ce qui est contre le PC est d'avoir des zones effondrées trop grande. C'est en réalité assez complexe de déterminer ce qui est une structure sur des échelle gigantesque. Par exemple qu'est-ce qui lie une galaxie de l'amas de Virgo avec une galaxie d'un amas extérieur a Laniakea? C'est extrêmement complexe a definir si on ne se base pas sur une expansion locale plus faible que celle dans l'Univers moyen au même moment. Là tu peux commencer a mettre en évidence qu'il y a un terme de courbure locale qui indique que cette zone est possible en cours d'effondrement.

Bref. Revenons a la première citation :

On pense qu’au-delà de l’horizon cosmologique il existe d’autres galaxies situées jusqu'à 20 fois R ° permettant (entre autres) à nos galaxies situées à R° 46,5 milliards d'années-lumière de nous d’avoir le même horizon cosmologique que nous source Le Sahara vient des étoiles bleues Jean-François Becquaert (Astrophysicien).

je ne comprends pas bien ce qu'il veut dire par là. On pense qu'il y a des galaxies au-delà de l'horizon de l'Univers observable mais je ne comprends pas pourquoi parler de 20 fois ce rayon. Avec la courbure mesurée on peut mettre une limite inférieure bien plus grande. De plus, même si le rayon de l'Univers était seulement un peu plus grand que l'Univers observable, les dites galaxies auraient également un horizon cosmique égal au notre. Le chiffre 20 n'a pas de nécessité ici. Apres c'est de la vulgarisation je ne vais pas chercher la petite bête.

Maintenant une chose interessante serait aussi de parler un jour de ce qu'est fondamentalement le Principe Cosmologique. Car la version 'l'Univers est homogene et isotrope a grande échelle' est une conséquence du PC statistique qui stipule 'l'Univers est statistiquement homogene et isotrope a toutes les échelles.'

[Daniel1958]

Bonjour

Oui j'ai volontairement pratiqué une forme de sophisme dans mes arguments. Comme j'ai le niveau le plus faible je suis obligé exagérer mes arguments

Je voulais simplement forcer le trait sur la non homogénéité.
.
il me semble que dire tout est homogène à grande échelle est (pour moi non cosmologiste) "un peu réducteur". Et puis c'est basé sur des modélisations (avec des équations humaines)

Après avoir entendu qu'il n'y aurait probablement pas d'autres galaxies "maintenant" au dela de l'horizon observable de 46,5 G Al, je découvre qu'au nom du principe cosmologique qu'il n'y pas d'observateurs privilégiés.

Il y aurait pour chaque galaxie un horizon cosmologique identique en vertu de ce principe et par déduction une "infinité de galaxies dans un univers infini

Le facteur 20 Ro est simplement indiqué dans hypothèse d'un univers fini.


Je pense simplement que ce principe sacré (comme le lagrangien pour les calculs) pourrait avec toutes les découvertes "toiletté". He oui la cosmo reste une terre fertile.

[A voir en vidéo sur Futura]

[physeb2]

Bonjour,

le problème vient de cette phrase justement:

il me semble que dire tout est homogène à grande échelle est (pour moi non cosmologiste) "un peu réducteur"

Le Principe Cosmologique ne dit pas ça, mais c'est en effet souvent dit comme cela. Sans entrer dans le détail du fondement depuis le Principe Cosmologique Statistique, je vais donner une façon d'interpréter cette histoire homogénéité a grande échelle.

Pour tester que l'Univers est homogène pour les échelles plus grandes qu'une certaine taille il faut le voir de la manière suivante:
-Je prend mes observations: que ce soit le Fond Diffus Cosmologique, de galaxies, de distribution de matière pas observation de lentille gravitationnelle, de gaz d'hydrogène neutre par absorption Lyman-alpha ou par émission a 21 cm.
-Je fais une carte en 2 ou 3 dimensions (le Fond Diffus Cosmologique est forcément a 2 dimensions).
-Je décide de tester une taille R (par exemple 10 Mpc/h).
-Je trace des cercles de R autour de plein de points sur ma carte 2D ou des sphères de rayon R dans ma carte 3D et je mesure la quantité moyenne dedans (Température moyenne si Fond Diffus, densité numérique de galaxies: numero de galaxies divisé par le volume; ou toute autre quantité d'intéret )
-Je regarde quelles sont les valeurs que j'obtient. Je peux par exemple faire un histogramme des valeur que je mesure.
-Si j'obtiens a chaque fois la même valeur, cela signifie qu'importe l'endroit que je considère j'obtient la même quantité moyenne a l'échelle de R. La conclusion serait dans ce cas que l'Univers est homogène a l'échelle R.
-Si j'obtient des valeurs différentes (plus grandes que les fluctuations statistiques attendues pour le type de mesure, par exemple erreur Poissonienne de comptage de galaxies... ) alors je peux conclure que l'Univers n'est pas homogène a l'échelle R.

Maintenant que j'ai explicité celà je me rends compte qu'il était quasiment impossible que mon message précédent fasse sens car ce n'est pas du tout trivial. On voit que j'ai évaluer la masse attendue dans une sphère de rayon égal a celui estimé (approximant Laniakea comme une sphère, ce qui est incorrecte) en considérant la densité de masse moyenne de l'Univers et voire si la masse de Laniakea sort de la masse moyenne espérée. Et on a vu que c'était du même ordre de grandeur. Donc Laniakea est complètementen accord avec un Univers homogène a grande échelle.

Je tiens cependant a corriger quelque chose dans mon calcul, car en prenant la densité critique de l'Univers pour calculer la masse je fais une grossière erreur, car la masse mesurée correspond a l'énergie associé a la matière noire + matière standard, soit environ 30% du contenu energétique de l'Univers. Donc le calcul correct serait:


Ça rapproche les valeurs mais de toutes manières comme je l'ai mentionné je fais une sacré approximation en assumant un forme sphérique pour Laniakea.

Mais j'espère que cette réponse permet de mieux expliquer ce qui s'entend par homogénéité a une échelle.

[Daniel1958]

Donc c'est une approche le fonds diffus et l'analyse "d'échantillons" (de superamas) qui doivent correspondre plus ou moins aux valeurs moyennes. C'est du concret

Simplement je pensais que l'on était arrivé à modéliser (à partir échantillonnage et de modèles mathématiques statistiques) sous forme de fils entortillés l'ensemble des superamas de notre cosmos. Je crois qu'il faut des mois de traitement. Je vais être méchant c'est joli mais trop idéalisé

Merci pour vos infos précieuses.

[sunyata]

Sans le principe cosmologique,
Plus rien ne nous permet plus de parler du passé de l'univers,
ou de son avenir.

Il n'y a plus de cosmologie.

Cependant le fond diffus cosmologique semble témoigner d'une grande homogénéité au tout début de l'univers à
d'infimes fluctuations prés.

C'est je suppose que c'est cette homogénéité du fond diffus qui permet d'adopter le principe cosmologique,
plutôt que la répartition des amas galactiques.

[physeb2]

Bonjour,

pas vraiment Sunyata. Le CMB et la distribution des galaxies (et amas) donnent une information de l'évolution des perturbations mais a un stade d'évolution différent. C'est le principe cosmologique qui permet de les relier. C'est pour cela que l'on peut combiner les observations du CMB, position du pic des oscillations baryoniques dans la distribution des galaxies ou encore la quantité des amas de galaxies d'une masse donnée.

Le Principe Cosmologique n'implique absolument pas qu'il n'y a pas de fluctuations. Il serait abandonné depuis sa première seconde d'existence dans le cas contraire.

Je vais essayer de faire une petite explication, avant d'écrire un jour un post bien fait, qui explique le Principe Cosmologique Statistique:
L'Univers est statistiquement homogène et isotrope
et sa "simplification" en Principe Cosmologique observable:
L'Univers est homogène et isotrope a grande échelle

Je mets simplification entre guillemets car il ne s'agit pas a strictement parler d'une simplification. Le Principe Cosmologique Statistique est une vision qui s'appuie sur des générations d'Univers indépendant qui suivent le même processus (stochastique) sous jacent. Le problème est qu'on a accès a une seule réalisation d'Univers: notre Univers observable!

Avant de revenir a l'Univers parlons de quelque chose plus prête de notre vie.
Pour estimer la loi de probabilité d'un dé 6 on va le lancer 1000 fois (ou plus pour être plus sûr) et faire un histogramme des résultat pour voir si on a, dans les erreurs attendus, une distribution uniforme. Sinon c'est qu'il est pipé. En faisant ça on ne respecte pas complètement la notion indispensable en théorie des probabilités que l'on connait comme "Identiquement Indépendamment Distribués" (i.i.d) car on ne lance pas exactement le dé dans les mêmes conditions (pas en même temps par exemple). C'est un petit exemple de ce qu'on pourrait appeler l'ergodicité. On assume que si, ces lancés successifs a des moments distincts sont une bonne représentations i.i.d du même processus stochastique.

En réalité on n'a pas vraiment le choix, sinon on fait rien

Bah pour le Principe Cosmo c'est pareil. On assume que des zones qui nous paraissent suffisaient éloignées pour ne pas avoir été en contact depuis la fin de l'inflation comme des "représentations i.i.d" du processus de génération des fluctuations primordiales. C'est la manière pratique d'appliquer l'ergodicité dans ce contexte.

La notion de statistiquement homogène signifie que si on peut réaliser un nombre aussi grand qu'on veut d'univers avec les memes lois physiques, et qu'on observe a un instant donné et a une position donnée alors, la moyenne de quelconque quantité (température, densité, nombre de galaxies...etc) qu'on mesurera donnera un résultat identique a celui qu'on trouverait a une autre position. C'est celà l'homogénéité statistique. On voit que les fluctuations sont considérées, justement elles sont le centre du Principe Cosmo.

Une conséquence directe, mais non triviale a comprendre, est qu'en appliquant l'ergodicité cela revient au fait que l'Univers doit être homogène a grande échelle. Car une grande zone est la somme de plein de petites zones qui sont considérées comme i.i.d et donc la valeur moyenne de quelconque quantité doit tendre vers la valeur moyenne de l'Univers (celle qu'on doit trouver en toute position dans le cas du Principe Cosmologique Statistique) .

Comme je l'ai mentionné ce n'est pas trivial. Mais j'espère que ça permettra d'éclaircir un peu la compréhension du Principe Cosmologique et que la notion d'homogénéité ne va absolument pas a l'encontre des perturbations/fluctuations. Seulement ces perturbations ne peuvent pas faire n'importe quoi.

[Daniel1958]

Mais on peut dire aussi que l'univers est ce qu'il est (et qu'on à chercher à s'en rapprocher pour mieux l'analyser). Certes il faut une base analytique. Bon ok sur FDC. Je serais plus critique sur tous les scenarios du passé.

Mais ma réflexion portait surtout sur

On pense qu’au-delà de l’horizon cosmologique il existe d’autres galaxies situées jusqu'à 20 fois R ° permettant (entre autres) à nos galaxies situées à R° 46,5 milliards d'années-lumière de nous d’avoir le même horizon cosmologique que nous source Le Sahara vient des étoiles bleues Jean-François Becquaert (Astrophysicien). Alors je précise 20 R_° c'est à la louche en cas d'un univers fini sinon c'est une infinité de galaxies pour un univers infini
J’interprète cela comme une conséquence du principe cosmologique qui affirme que l'Univers observable est effectivement homogène et isotrope sur des grandes distances. Comme le big bang a eu lieu partout il n’y a pas d’endroit privilégié et chaque observateur à grande échelle doit avoir la même vision.

Après avoir entendu qu'il n'y aurait probablement pas d'autres galaxies "maintenant" au dela de l'horizon observable de 46,5 G Al, je découvre qu'au nom du principe cosmologique qu'il n'y pas d'observateurs privilégiés. Il y aurait pour chaque galaxie un horizon cosmologique identique en vertu de ce principe et par déduction une "infinité de galaxies dans un univers infini

[physeb2]

Si tu veux dire que l'Univers est ce qu'il est tu peux, mais tu fais pas de sciences.

Pour ce qui est de la réflexion initiale:

Après avoir entendu qu'il n'y aurait probablement pas d'autres galaxies "maintenant" au dela de l'horizon observable de 46,5 G Al, je découvre qu'au nom du principe cosmologique qu'il n'y pas d'observateurs privilégiés.

la compréhension est justement dans le principe cosmologique qui est très bien vérifié par les observations que l'on a jusqu'a maintenant. Dire qu'il "n'y aurait probablement pas d'autres galaxies "maintenant" au dela de l'horizon observable de 46,5 G Al" 'a jamais été justifié. Pour parler de ce rayon il faut connaitre le CMB et la compréhension du CMB ne te laisse aucun doute sur fait qu'il est des galaxies maintenant au-delà de 46,5 G a.l, sans même se référer au principe cosmologique. En effet il y a des perturbations très grandes dans le CMB qui t'enseigne que la profondeur est au minimum bien plus grande que la limite de la sphère du CMB. Penser qu'il n'y a rien au-delà correspond a penser qu'on est au moment précis où la sphère de CMB correspond a la taille de l'Univers. En soit ce n'est pas impossible, enfin si on sait que ce n'est pas le cas par la mesure de la courbure, mais sans savoir celà ce fut de toutes manière une situation très particulière avec une probabilité infime. En cela je dis que même sans le Principe Cosmo et mesure de courbure de l'Univers, il reste très improbable depuis le debut qu'il n'y est pas de galaxies 'aujourd'hui' au delà de 46,5 G a.l.

Pour terminer, le Principe Cosmologique d'implique rien sur la finitude ou non de l'Univers. Il implique cependant qu'a grande échelle sa géométrie soit sphérique, plate ou hyperbolique. Je veux dire par là que si l'Univers est fini (géométrie fermée) alors ce n'est pas un ellipsoïde sinon une sphère par vertu de l'isotropie statistique. Si on mesure une géométrie fermée avec 2 rayons de courbures différent alors ce serait une démonstration que quelque chose ne va pas dans le Principe Cosmologique.

Pour visualiser le fait qu'un Univers fermé fonctionne pour que chaque galaxie est son horizon de 46.5 G.a.l je t'invite a prendre un fruit sphérique et mettre des points où tu le souhaite. Puis dessine des cercles d'un rayon donné (plus petit que le fruit). Ces cercles représentent très bien les horizons autour de chaque galaxie. Il n'y a pas d'infini et pourtant toutes ont un horizon egal en taille. Il n'y a juste pas de bord.

[Pio2001]

Cela va sans dire, mais cela va mieux en le disant : dans le message précédent, les notions de géométrie sphérique, plate ou hyperbolique et de rayon de courbure s'entendent dans une géométrie non euclidienne à trois dimensions.

Ainsi, sphérique ne signifie pas en forme de sphère, mais dont l'espace 3D obéit à la géométrie hypersphérique riemanienne. Plat ne signifie pas en forme de galette, mais dont l'espace 3D obéit à la géométrie euclidienne ordinaire. Hyperbolique de même : géométrie riemanienne 3D. Il y a plein de vidéos sur Youtube qui montrent à quoi ressemble un espace non euclidien. Je n'ai pas fait de tri entre elles, en voici une un peu longuette : https://www.youtube.com/watch?v=MpgUMRVa4NM

Le plus curieux dans cet espace hyperbolique est que lorsqu'on suit un chemin tourne en rond, comme les Dupondts dans le désert, pour peu que le rayon de courbure du chemin soit inférieur au rayon de courbure de l'espace, on ne revient jamais à son point de départ ! Et quand le gars est perdu dans le labyrinthe et qu'il ne retrouve pas l'entrée par où il est venu, je personnage lui explique que pour faire un tour complet sur lui-même il doit prendre 5 virages à angle droit, et non 4

[Daniel1958]

Merci

Pour ton cours "complet" et clair.

En fait je voulais dire que l'univers est effectivement globalement à grande échelle homogène
Mais il y aurait pu y avoir certaines inhomogénéités et des anisotropies. Car son développement depuis le fonds diffus aurait pu très bien pu être plus chaotique.
Là je n'ai pas le niveau pour m'exprimer mais tu as parlé par exemple du Cosmic Wall. On peut très bien imaginer l'impact sur des nuages de gaz de supernovæ au comportement plus erratiques. Un impact gravitationnel dans une région plus dense ?

Oui l'univers est un objet physique car il obéit aux mêmes lois partout et n'importent où (bien sur sous reserve des mêmes conditions)

Après j'y vois une analogie dans mes vieux souvenirs sur la symétrie CPT on disait C puis P des fois ça ne marche pas pour la désintégration béta oui mais il y a T on peut donc accepter C oui P non mais T non car ça redresse CPT
Là il me semble que l'on s'était aperçu qu'aux échelles intermédiaires il y avait des couacs (légers) et on a dit que le principe était vrai à grande échelle (et je pense en valeur moyenne).

Mais ça tu l'as très bien décrit. De façon satirique je dirai petit arrangement entre amis pour ce principe. C'est une blague.

En aparté j'aime beaucoup l'approche de la cosmo et des galaxies. Mais (et c'est personnel) je ne comprends pas pourquoi on passe autant de temps sur les trous noirs certes importants au niveau galactique. Mais un niveau de l'univers c'est anecdotique.
Il y a tellement à faire sur les quasars les étoiles à neutrons et autres pulsars l'étude des étoiles, du soleil, du système solaire, la formation de galaxies des amas et des supers amas. Et puis je trouve que les théoriciens des particules ont trop la main sur la cosmo (matière noire et énergie sombre).

[Pio2001]

En aparté j'aime beaucoup l'approche de la cosmo et des galaxies. Mais (et c'est personnel) je ne comprends pas pourquoi on passe autant de temps sur les trous noirs certes importants au niveau galactique. Mais un niveau de l'univers c'est anecdotique.

Ca c'est un problème des forums ! Tu ouvres un forum sur la vie des étoiles, et tu vas voir les sujets de discussion : trous noirs, trous noirs, trous noirs...