Le vide joue-t-il un rôle dans l'expansion de l'univers ?

[invite219f1f65]

Salut à tous ! J'ai une question concernant l'expansion de l'univers :

La loi de la relativité générale décrit comment la présence de matière modifie l'espace environnant, en le contractant. Serait-il possible qu'à l'inverse, le vide distende l'espace qui l'entoure ? Est-ce que ça ne pourrait pas expliquer l'expansion de l'univers et son accélération ? Plus les corps s'éloignent les uns des autres, plus il y a de vide, et plus il y a de vide, plus l'espace se distend et repousse les corps environnants...

J'imagine que non Mais j'aimerais bien savoir pourquoi ! Il n'y a pas un scientifique qui s'est posé la même question ?

Merci
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[invite80fcb52e]

Bien sur que oui les scientifiques se sont posés la question. L'énergie sombre qui permet d'expliquer l'accélération de l'expansion est souvent appelée énergie du vide. On peut introduire en guise d'énergie sombre une constante cosmologique, qui correspond à une forme d'énergie de densité constante au cours du temps. Physiquement cela peut faire penser au vide car le vide aurait toujours la même densité d'énergie. Par contre quand on compare la densité d'énergie qu'il faut pour l'accélération observée et celle quand on calcule l'énergie du vide, il y a un facteur 10¹²⁰ d'écart...

[invitebd8dbca5]

Bonjour.

C'est effectivement un sujet de recherche bien actif.

Cependant, il faut bien distinguer 2 choses :

1) L'approche "classique" avec une métrique homogène pour l'Univers à très grande échelle et "l'explication" de l'accélération de l'expansion par une composante d'énergie noire, dont l'équation d'état traduit un fluide à pression négative. C'est en général dans ce cadre là que l'on peut parler de l'influence de l'énergie du vide, même si les écarts d'ordre de grandeur peuvent donner le tourni.

2) L'approche "backreaction" (rétroaction des inhomogénéités de matière/énergie sur la métrique), beaucoup moins connue, mais qui s'apparente davantage à ce à quoi tu penses (et qui moi me séduit beaucoup). La cosmologie consistant à étudier l'Univers en tant qu'objet physique, on essaye souvent de caractériser cet objet par un certain nombre de propriétés macroscopiques : densité d'énergie moyenne, courbure, constante de Hubble etc... Pour tenter de décrire la dynamique de cet objet, on se base sur ces quantités. Comme on sait que l'Univers n'est pas rigoureusement homogène, on peut mener des calculs perturbatifs mais en se raccrochant toujours aux propriétés macroscopiques.
Cependant on s'interroge aujourd'hui sur la validité de cette approche qui suppose une métrique homogène que l'on vient perturber. La réalité est différente : la métrique associée à un amas de galaxie n'est pas la même que la métrique dans un vide. Pendant très longtemps on a considéré que ces écarts à la métrique homogène étaient faibles. Ce que l'on appelle aujourd'hui la "conjecture de la backreaction" questionne sur l'ordre de grandeur de ces écarts et questionne sur la possibilité que ces écarts puissent expliquer tout ou partie de l'accélération de l'expansion. Car en tenant compte des écarts, les vides vont avoir tendance à s'expandre plus vite que les zones denses...

Le problème du 2) est que les calculs analytiques montrent très vite leur limite. Aussi, je pense que les simulations numériques auront un très grand rôle à jouer pour tester la conjecture de la backreaction. Mais t'inquiète pas, il y a des gens sur le coup

[invite219f1f65]

Merci pour vos réactions ! Je ne suis pas assez calé pour tout comprendre, mais j'ai retenu que les observations ne corroborent pas cette théorie selon laquelle le vide aurait une influence inverse à celle de la matière sur la structure de l'espace. Mais ne serait-pas juste un problème d'observation? Quand on établit la carte de la distribution de la matière dans l'univers, sommes-nous certains de nos mesures ? Énergie noire et matière noire sont des concepts bien pratiques pour combler les écarts entre théorie et observation, mais comment peut-on être sûr qu'il n'y a pas des quantités de matière astronomiques dans les régions observées, mais trop diluées pour être détectées ?

Bref vous y croyez vraiment à cette histoire d'énergie noire, ou est-ce que vous ne pensez pas que c'est un concept qui permet de patienter en attendant d'affiner nos techniques d'observations ?

[A voir en vidéo sur Futura]