Courbure de l'univers : état initial

[invite118bd558]

Bonjour à tous,

Je me pose une question depuis quelque temps dont je crois connaître la réponse mais je n'en suis pas sur. Peut-être apparaîtra-t-elle risible aux yeux de certains mais je dois etre sur de ce que j'affirme.

On sait que l'espace et le temps sont courbés par la matière. Donc, avant d'être courbé, l'espace-temps était donc plat. De plus, plusieurs endroits de l'univers ne comportent pas d'astres. Donc doit-on dire que l'univers est plat ou courbe ?

Voila merci d'avance pour vos réponses.

@lexandre
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[invitedc996ffd]

Au contraire, lors du big-bang, sa courbure était infinie!

Selon le principe cosmologique, l'Univers est à la fois homogène et isotrope (identique en tout point), ce qui sous-entend que sa courbure moyenne est constante (même si la gravité la fait inmanquablement varier d'un endroit à l'autre).

[invite8c514936]

Pour rajouter un mot à ce qu'a répondu Dr Nono,

Donc, avant d'être courbé, l'espace-temps était donc plat.

Pourquoi ce "donc" ?? La surface de la Terre est courbe, et pourtant elle n'a jamais été plate "avant d'être courbe"...

[invite118bd558]

Pour moi c'était comme une conséquence logique. Pour prendre l'exemple d'un drap étendu sur lequel on pose un ballon : le drap était "plat" et lorsque le ballon s'est posé dessus, un creux s'est formé. D'où le "donc" que j'ai employé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8c514936]

OK, mais l'exemple de la surface de la Terre te montre que quelque chose peut être courbe sans jamais avoir été plat...

[invite118bd558]

ok d'accord. Excellent argument et je n'y avait pas pensé

[invitebd8dbca5]

L'univers a toujours contenu de la matière (enfin normalement) donc il n'a jamais été plat. A mon avis tu penses a l'exemple classique du drap plat sur lequel on pose une bille. Mais pour l'univers, la "bille" a toujours été là. Effectivement, sans matière, l'espace temps serait plat mais je croit qu'à ce niveau il y a une aberration dans les calculs (enfin je crois me souvenir) pour un espace-temps d'un univers sans matière.
Sinon, a grande échelle, comme l'univers est homogène et isotrope, il y a une courbure globale et d'après de récentes études, la courbure serait sphérique (somme des angles d'un triangle supérieure à 180degrés) et sa forme serait un dodécaèdre de poincarré multiconnexe. La multiconnexité fait que si tu pouvais aller tout droit plus vite que la lumière eh bien tu finirais par revenir à ton point de départ. (Peut etre que je me plante complètement alors n'hésiter pas à me corriger).

[invite8c514936]

L'univers a toujours contenu de la matière (enfin normalement) donc il n'a jamais été plat.

Attention ! La présence de matière n'implique pas que la courbure globale soit non nulle ! Il faut bien distinguer deux choses : la courbure locale et la courbure globale. Cette dernière est nulle pour une valeur bien précise de la densité moyenne dans l'Univers, qu'on appelle densité critique. Si la densité est plus petite ou plus grande, l'Univers a une courbure globale non nulle.

Il semble que l'Univers dans lequel on vit, précisément, ait une densité égale à la densité critique, et que donc l'Univers dans son ensemble soit plat !

[invitebd8dbca5]

Ah oui, merci de ta correction. En effet, même avec de la matière, bien qu'il y ait des courbures locales, la densité moyenne peut donner un univers plat à grande échelle. Mais d'après mes dernières lectures, il semblerait que la densité de l'univers ne soit pas égale à la densité critique, le tout aboutissant à une courbure positive comme je l'ai expliquer plus haut.

[invite8c514936]

Heu... Non, les mesures récentes (rayonnement de fond cosmologique et supernovae lointaines notamment) sont toutes compatibles avec un Univers plat.

[Gilgamesh]

Heu... Non, les mesures récentes (rayonnement de fond cosmologique et supernovae lointaines notamment) sont toutes compatibles avec un Univers plat.

C'est vrai mais faut quand même rajouter que ce serait stupéfiant qu'il soit *rigoureusement* plat. Or s'il ne l'est pas rigoureusement, il ne l'est pas du tout (k=/= 0) : il a une courbure, positive ou négative (k = +1 ou -1).

a+

[invite118bd558]

Merci pour vos réponses.
En conclusion, il faudrait donc retenir que :
- l'univers avait une courbure infinie lors du Big-Bang
- Actuellement, l'univers est plat (dans son ensemble puisque certains astres le courbe à certains endroits).

Est-ce bien la leçon a tirer de ce sujet ?

[invite6f044255]

Parler de courbure infinie à t=0 me semble aller un peu vite. Ce sont les lois de la physique telles que nous les connaissons qui nous font extrapoler vers cela. Or, nous savons que nos lois ne sont plus valables à l'échelle de Planck (10^-43s après le "commencement"), donc, parler de courbure infinie est assez spéculatif.

Autre chose: des calculs (même pas compliqués!! ) ont été réalisé par Dicke au milieu du siècle. Ces calculs montrent que pour que la densité de d'énergie soit de 1.0 à 0.1 près (univers plat) maintenant, il aurait fallu que cette densité fusse de 1.0 à 10^-50 près à la transition de phase GUT (Grand Unified Theory) vers 10^-34s.
Ce que les cosmologistes appellent le "flatness problem" (problème de platitude pour les anglophobes ).