Big rip ou grande déchirure

[invite66ad4c25]

Bonsoir à tous.

J'ai lu dans un magazine d'astronomie recent un article sur une hypothese du futur de l'univers interressante que je ne connaissais pas, le big rip. Pour résumer, l'univers bien qu'en expansion, aura une fin dans une vingtaine de milliards d'année à cause d'un embalement de l'expansion de l'univers au point de disloquer les amas de galaxies, puis les galaxies elles memes, puis le systeme solaire, puis le soleil et la terre et finalement les atomes eux meme. Cet embalement serait lié à augmentation explosive de l'influence de l'energie sombre.

J'ai trouvé cette hypothese tres interressante. Il est donc question dans cet article d'une forme de singularité inverse de celle du big bang : au lieu d'un univers infiniment dense, il y aurait à ce moment la un univers infiniment vide. Mais l'article ne parle pas de ce que deviennent "apres" le temps et l'espace.

Mes questions sont donc :

1 - est ce que cette hypothese a de bonnes chances d'etre valable ?
2 - Si le temps et l'espace ont été créés au moment du big bang, que deviennent ils au moment du big rip ? y a t'il un "apres" ? Et si non que devient l'espace ? J'ai beaucoup de mal à visualiser cet eventuel apres...
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[invite2b9aa863]

Bonsoir à tous.

J'ai lu dans un magazine d'astronomie recent un article sur une hypothese du futur de l'univers interressante que je ne connaissais pas, le big rip. Pour résumer, l'univers bien qu'en expansion, aura une fin dans une vingtaine de milliards d'année à cause d'un embalement de l'expansion de l'univers au point de disloquer les amas de galaxies, puis les galaxies elles memes, puis le systeme solaire, puis le soleil et la terre et finalement les atomes eux meme. Cet embalement serait lié à augmentation explosive de l'influence de l'energie sombre.

J'ai trouvé cette hypothese tres interressante. Il est donc question dans cet article d'une forme de singularité inverse de celle du big bang : au lieu d'un univers infiniment dense, il y aurait à ce moment la un univers infiniment vide. Mais l'article ne parle pas de ce que deviennent "apres" le temps et l'espace.

Mes questions sont donc :

1 - est ce que cette hypothese a de bonnes chances d'etre valable ?
2 - Si le temps et l'espace ont été créés au moment du big bang, que deviennent ils au moment du big rip ? y a t'il un "apres" ? Et si non que devient l'espace ? J'ai beaucoup de mal à visualiser cet eventuel apres...

Cette hypothèse a un certain succès auprès des scientifiques mais je pense que la théorie du big crunch est toujours le plus importante.
Logiquement puisque tout se disloque, le temps et l'espace devraient faire pareille.

[Gilgamesh]

Cette hypothèse a un certain succès auprès des scientifiques mais je pense que la théorie du big crunch est toujours le plus importante.

Non, le scénario du Big Crunch est "au placard" dans le mesure où l'expansion accélère.


a+

[invite2b9aa863]

Non, le scénario du Big Crunch est "au placard" dans le mesure où l'expansion accélère.


a+

A ce point là! Et donc maintenant le big rip est la principale théorie!?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Garion]

Non, il y a aussi tout simplement la mort "thermique" de l'univers. L'expansion continue, les étoiles s'éteigne progressivement, et à la fin, il ne reste qu'un univers de moins en moins dense et de plus en plus froid. Cela, sans "déchirure" des structures.

[invite7af3fa3c]

La question qui tue : est-ce que l'espace aussi est en expansion, ou juste l'univers ?

Si l'espace est en expansion, le Big Rip me semble plausible : à la fin, même les électrons finiront par s'écarter des noyaux, et les noyaux complexes se "désassembleront" à leur tour... L'univers "final" sera consituté de quarks s'éloignant les uns des autres à une vitesse folle et en augmentation constante.

Si l'espace est immobile et c'est l'univers qui est en expansion, il ne me semble pas que le Big Rip soit obligatoire. L'Univers sera peuplé d'astres morts et froids, et je ne crois pas que sa "mort thermique" ou "l'éparpillement gravitationnel" pourraient en freiner l'expansion.

Celà dit, le sujet a déjà été abordé plusieurs fois dans de nombreux topics.

[invite88ef51f0]

Je ne comprends pas la nuance que tu fais entre "espace" et "univers".

[invite66ad4c25]

Je suppose qu'il parle de la différence entre "les objets se deplacent en s'eloignant les uns des autres", a la maniere d'une explosion matériel, et "les objets s'eloignent grace à la dilatation de l'espace entre eux", non ?

D'apres ce que je sais, les objets ne bougent pas. C'est l'espace entre eux qui s'accroit... nuance , sinon cela signifierait que la matiere puisse aller à une vitesse supérieur à celle de la lumiere.... et pas possible.



J'ai une question subsidiaire concernant les trou noir et le big rip qui m'a traversé l'esprit : Etant donné qu'un trou noir contient en son centre de la matiere infiniment concentrée, que devient un trou noir au moment du big rip (ou plus précisément sa singularité centrale) ?. Le fait de diluer "infiniment" un singularité infiniment concentrée me fait penser à multiplier 0 par l'infinie... ou alors serait-ce equivalent à calculer le produit d'une fonction tendant vers 0 par une fonction tendant vers l'infini... ce qui pourrait donner 0, une valeur fixe, ou l'infini... Ca se traduirait pas quoi dans la réalité ? Y a t il eu des recherches à ce sujet ?

Donc cela implique : Comment va evoluer l'horizon des evenement ?

[Gilgamesh]

Si l'espace est immobile et c'est l'univers qui est en expansion

Les deux propositions sont antinomiques.

a+

[invite7af3fa3c]

Je suppose qu'il parle de la différence entre "les objets se deplacent en s'eloignant les uns des autres", a la maniere d'une explosion matériel, et "les objets s'eloignent grace à la dilatation de l'espace entre eux", non ?

D'apres ce que je sais, les objets ne bougent pas. C'est l'espace entre eux qui s'accroit... nuance , sinon cela signifierait que la matiere puisse aller à une vitesse supérieur à celle de la lumiere.... et pas possible.

Exact, Cubitus a parfaitement compris mon idée. Je reformule : est-ce que ce sont les objets contenus dans l'univers qui sont en train de s'éparpiller, ou bien c'est l'espace entre eux qui se dilate ?

Dans le premier cas, la "fuite" entraînerait "la mort thermique" : les astres s'éparpillent à la vitesse maximale admise dans l'univers et meurent de vieillesse... Et, à mon avis, pas de big rip (à moins que les atomes ne commencent à se désagréger en approchant la vitesse de la lumière ?).

Dans le deuxième cas (c'est l'espace qui se dilate) la suite logique serait le big rip, avec pour résultat final, des particules subatomiques en train de s'éloigner les unes des autres à une vitesse plafonnant tout près de celle de la lumière.

Si l'expansion s'accelère, je suppose que sa vitesse devrait plafonner tout près de celle de la lumière. Cette hypothèse vaut pour l'expansion de l'univers comme pour celle de l'espace.

J'ai une question subsidiaire concernant les trou noir et le big rip qui m'a traversé l'esprit : Etant donné qu'un trou noir contient en son centre de la matiere infiniment concentrée, que devient un trou noir au moment du big rip (ou plus précisément sa singularité centrale) ?. Le fait de diluer "infiniment" un singularité infiniment concentrée me fait penser à multiplier 0 par l'infinie... ou alors serait-ce equivalent à calculer le produit d'une fonction tendant vers 0 par une fonction tendant vers l'infini... ce qui pourrait donner 0, une valeur fixe, ou l'infini... Ca se traduirait pas quoi dans la réalité ? Y a t il eu des recherches à ce sujet ?

Donc cela implique : Comment va evoluer l'horizon des evenement ?

Dans les deux cas (univers en expansion et/ou espace en expansion), les trous noirs n'auront plus de matière à se mettre sous la dent. Donc, ils vont soit s'évaporer (est-ce que cette hypothèse a été confirmée par des observations, ou par des calculs ?) soit rester tels quels indéfiniment. Si quelqu'un a une idée précise sur la fin des trous noirs... ça m'intéresse !

[Gilgamesh]

Exact, Cubitus a parfaitement compris mon idée. Je reformule : est-ce que ce sont les objets contenus dans l'univers qui sont en train de s'éparpiller, ou bien c'est l'espace entre eux qui se dilate ?

C'est l'espace entre eux qui se dilate. Si les objets s'éparpillaient dans un espace statique, cela voudrait dire que leur vitesse propre dépend de leur distance à la Terre, hypothèse pour le moins curieuse.

a+

[invite88ef51f0]

est-ce que ce sont les objets contenus dans l'univers qui sont en train de s'éparpiller, ou bien c'est l'espace entre eux qui se dilate ?

C'est l'espace qui s'expand.

Si l'expansion s'accelère, je suppose que sa vitesse devrait plafonner tout près de celle de la lumière

Non. La vitesse apparente d'expansion peut être supérieure à la vitesse de la lumière si les objets sont éloignés. Ça veut juste dire qu'ils ne peuvent plus recevoir de lumière de l'autre. Il y a une entrée dans la FAQ à ce sujet.

[invite7af3fa3c]

Merci pour vos réponses.

Du coup, les deux théories (mort thermique et big rip) me semblent aussi plausibles l'une que l'autre...

Quant à savoir ce que deviennent le temps et l'espace à ce moment-là : ils seront infinis. L'espace existe tant qu'il y a distance entre deux points : dans les deux théories, on aura des corps éloignés les uns des autres. Le temps existe tant qu'il y a du mouvement et/ou du changement d'état : dans les deux théories l'expansion continuera.

[invite1390086e]

Est-ce que la vitesse d'expension peux devenir telle que les particules virtuelles soient éloignées les unes des autres avant leur anhiliation ? Un peu comme lors du passage prés de l'horizon d'un trou noir ? On aurait alors une immense quantité de matière nouvelles.

[Gilgamesh]

Merci pour vos réponses.

Du coup, les deux théories (mort thermique et big rip) me semblent aussi plausibles l'une que l'autre...

Ensuite cela dépend des 'paramètres' de l'Univers, notamment la valeur de la constante cosmologique. Actuellement, le BR ne fait pas figure d'hypothèse favorisée.

Quant à savoir ce que deviennent le temps et l'espace à ce moment-là : ils seront infinis. L'espace existe tant qu'il y a distance entre deux points : dans les deux théories, on aura des corps éloignés les uns des autres.

Soit l'espace est infini et il ne peut que le rester, soit il est fini et il ne peut que le rester

On ne peut pas devenir infini (ni étant infini devenir fini) en un temps fini

Mais tu veux dire que l'espace subsistera durant un temps infini, plutôt ? Si c'est ça, oui, enfin, c'est du genre (disons pendant un temps arbitrairement long, si le modèle décrit bien tous les aspects de la réalité).

a+

[Gilgamesh]

Est-ce que la vitesse d'expension peux devenir telle que les particules virtuelles soient éloignées les unes des autres avant leur anhiliation ? Un peu comme lors du passage prés de l'horizon d'un trou noir ? On aurait alors une immense quantité de matière nouvelles.

Dans le cas du Big Rip, je dirais intuitivement que oui, et que cela pourrait donner des résultats intéressants .

Sinon, non.

a+

[invite66ad4c25]

Mmmmm... pas convaincu pour les trous noirs...

Si le big rip devient explosif et a une puissance qui tend vers l'infini plus on se rapproche de la date fatidique, et que cette energie est donc capable de dissocier des objets d'autant plus petits que la date limite est proche, je ne comprend pas pourquoi le BR n'aurait aucun effet sur un trou noir, étant donné que leur taille va de quelque kilometres à quelques milliards de kilometres de diametre pour les plus gros.

Je sais que la taille d'un TN est fonction de sa masse, mais finalement de l'allure de la courbure de l'espace temps autour de la singularité. Si le big rip change la courbure (je dis bien SI car je suis pas sur de ce point) , alors le TN doit forcement changer, non ?

Donc je formule ma question autrement : Est ce que l'approche du big rip, voir meme l'instant du big rip va avoir une influence sur la courbure de l'espace-temps situé sous l'horizon des événements ?

Ou alors je suis completement à coté...

[invite66ad4c25]

Dans le cas du Big Rip, je dirais intuitivement que oui, et que cela pourrait donner des résultats intéressants .

Sinon, non.

a+

Oups, desolé, je n'avais pas vu vos réponses...

Je n'y avait pas pensé aux particules virtuelles J'aime beaucoup cette idée. Ca signifierait SI cette hypothese est exacte, une fantastique création de matiere/anti-matiere au moment du big rip

[invite79aadfd3]

[...]

Soit l'espace est infini et il ne peut que le rester, soit il est fini et il ne peut que le rester

On ne peut pas devenir infini (ni étant infini devenir fini) en un temps fini
[...]

Justement c'est le phénomène curieux qui se produit lors du Big Rip. La distance entre deux points (ou le facteur d'échelle) varie en 1/(t_BR - t) à je ne sais plus quelle puissance.

[invite1390086e]

Des milliards d'al³ qui se retrouvent soudainement envahi de matière en tout point...

[Gilgamesh]

Justement c'est le phénomène curieux qui se produit lors du Big Rip. La distance entre deux points (ou le facteur d'échelle) varie en 1/(t_BR - t) à je ne sais plus quelle puissance.

Division par zéro, hein Ça sent le fagot !

j'ai essayé de cherche dans le Uzan (Cosmologie primordiale) si je trouverais qqchose mais j'ai pas l'impression que ça y soit...

a+

[invite79aadfd3]

Division par zéro, hein Ça sent le fagot !

j'ai essayé de cherche dans le Uzan (Cosmologie primordiale) si je trouverais qqchose mais j'ai pas l'impression que ça y soit...

a+

Les équations de Friedmann vous disent que le facteur d'échelle évolue selon

Avec w strictement inférieur à -1 vous obtenez le résultat ci-dessus.

[Gilgamesh]

Les équations de Friedmann vous disent que le facteur d'échelle évolue selon

Avec w strictement inférieur à -1 vous obtenez le résultat ci-dessus.

Merci alain,
mais w varie avec la densité de l'univers, non ? Et sinon comment on s'en sort avec t^0 au dénominateur ?

a+

[invite88ef51f0]

Il me semble que le cas w=-1 est un cas à traiter à part qui conduit à une solution exponentielle (Einstein-de Sitter).

[invite79aadfd3]

Merci alain,
mais w varie avec la densité de l'univers, non ? Et sinon comment on s'en sort avec t^0 au dénominateur ?

a+

Dans ce type de situation, l'exposant infini s'identifie a une fonction exponentielle au lieu d'une loi de puissance

[invite79aadfd3]

Il me semble que le cas w=-1 est un cas à traiter à part qui conduit à une solution exponentielle (Einstein-de Sitter).

Einstein-de Sitter est l'univers de matiere (non relativiste), avec w = 0 et . w = -1, c'est de Sitter tout seul,

[Gilgamesh]

Einstein-de Sitter est l'univers de matiere (non relativiste), avec w = 0 et . w = -1, c'est de Sitter tout seul,

(t^2/3 c'est ça ?)

Merci et j'en profite pour poser une question qui me gratouille. Par rapport à l'Univers dS je n'arrive pas à faire bien le lien entre le fait que ce soit une solution statique (c'est bien ça ?) et le fait qu'on y observe un redshift (il me semble que c'est comme ça que Hubble expliquait initialement la récession des galaxies, par un modèle dS)

a+

[invite79aadfd3]

(t^2/3 c'est ça ?)

Merci et j'en profite pour poser une question qui me gratouille. Par rapport à l'Univers dS je n'arrive pas à faire bien le lien entre le fait que ce soit une solution statique (c'est bien ça ?) et le fait qu'on y observe un redshift (il me semble que c'est comme ça que Hubble expliquait initialement la récession des galaxies, par un modèle dS)

a+

Cela illustre toute la subtilite de l'invariance de la relativite generale par changement de coordonnees. L'espace dit de de Sitter peut etre vu comme etant un espace a courbure scalaire constante, vide de matiere ordinaire et empli d'une constante cosmologique. Cependant, il existe une infinite de facons de representer cet espace. On peut le faire en choisissant des sections spatiales de courbure spatiale positive constante. Dans ce cas, on part d'un univers en contraction, qui passe par un rebond et s'expand exponentiellement. On peut aussi voir cet espace comme ayant des sections spatiales inifinies, de courbure spatiale positive ou nulle, dont l'expansion est exponentielle (ou tend vers une loi exponentielle quand la courbure spatiale est negative). On peut enfin trouver un autre systeme de coordonnees ou l'espace est statique. Si vous representez l'espace de de Sitter comme une hypersurface d'un espace de metrique lorentzienne a 5D, l'espace est de facon evidente parfaitement statique. Ce n'est que quand vous decidez de quadriller votre hypersurface, et que vous decidez a quoi ressemble la coordonnees de genre temps sur celle-ci que vous determinez si *par rapport a cette coordonnee la*, l'espace est ou non statique.

[Gilgamesh]

Cela illustre toute la subtilite de l'invariance de la relativite generale par changement de coordonnees. L'espace dit de de Sitter peut etre vu comme etant un espace a courbure scalaire constante, vide de matiere ordinaire et empli d'une constante cosmologique. Cependant, il existe une infinite de facons de representer cet espace. On peut le faire en choisissant des sections spatiales de courbure spatiale positive constante. Dans ce cas, on part d'un univers en contraction, qui passe par un rebond et s'expand exponentiellement. On peut aussi voir cet espace comme ayant des sections spatiales inifinies, de courbure spatiale positive ou nulle, dont l'expansion est exponentielle (ou tend vers une loi exponentielle quand la courbure spatiale est negative). On peut enfin trouver un autre systeme de coordonnees ou l'espace est statique. Si vous representez l'espace de de Sitter comme une hypersurface d'un espace de metrique lorentzienne a 5D, l'espace est de facon evidente parfaitement statique. Ce n'est que quand vous decidez de quadriller votre hypersurface, et que vous decidez a quoi ressemble la coordonnees de genre temps sur celle-ci que vous determinez si *par rapport a cette coordonnee la*, l'espace est ou non statique.

Incontestablement, c'est subtile

Je vais essayer de comprendre, merci alain.

a+

[invite79aadfd3]

Incontestablement, c'est subtile

Les changements de coordonnées sont explicités pour la plupart dans le livre de Linde, désormais disponible en ligne, http://fr.arxiv.org/abs/hep-th/0503203 , pages 109 à 111.