Question sur l'expansion de l'univers.

[invite78970faf]

Bonjour,

l'univers est en expansion, mais pourquoi plus les objets (étoiles et galaxies) sont éloignés de nous, plus leur vitesse est grande.

Impossible de trouver la réponse à cette question sur google; Peut être qu'ici certains savent...

Merci pour votre aide.

Salut. parce que les amas de galaxies se rapprochent les unes des autres pour finalement constitue une grande toile d’araignée qui se répète dans l’espace a trois dimension, pour prendre la forme d'une éponge dont les trous devient de plus en plus nombreux .
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[evrardo]

Salut. parce que les amas de galaxies se rapprochent les unes des autres pour finalement constitue une grande toile d’araignée qui se répète dans l’espace a trois dimension, pour prendre la forme d'une éponge dont les trous devient de plus en plus nombreux .

De plus en plus nombreux ou de plus en plus grands?

[invite78970faf]

De plus en plus nombreux ou de plus en plus grands?

Salut.

comprendre que le vide devient de plus en plus dominant, et les trous de plus en plus nombreux.

[evrardo]

Salut.

comprendre que le vide devient de plus en plus dominant, et les trous de plus en plus nombreux.

Admettons.
Ce qui me gêne, c'est que pour que cette expansion arrive à écarter des galaxies comprenant des milliards d'étoiles, sa force doit être extrêmement élevée. Je ne comprends pas pourquoi elle ne peut pas s'opposer à l'attraction gravitationnelle au sein d'une planète, d'une étoile, galaxie ou amas.

[invite80fcb52e]

Les galaxies ne sont pas en expansion! Ni les amas de galaxies!

[evrardo]

Les galaxies ne sont pas en expansion! Ni les amas de galaxies!

Je ne comprends plus rien là!
Pourquoi?

[invitef5c49257]

Car comme expliqué plus haut, les amas de galaxies et les galaxies elles même sont lié par la gravitation. L’expansion n'agit que sur des échelles bien plus grande que les amas. Dés que la gravitation ne lie plus suffisamment les objets entre eux alors l’expansion l'emporte. Et elle commence à avoir une influence au niveau des super-amas car l'interaction gravitationnel entre les amas commence à être trop faible pour s'opposer a l’expansion.

Cordialement.

[evrardo]

Car comme expliqué plus haut, les amas de galaxies et les galaxies elles même sont lié par la gravitation. L’expansion n'agit que sur des échelles bien plus grande que les amas. Dés que la gravitation ne lie plus suffisamment les objets entre eux alors l’expansion l'emporte. Et elle commence à avoir une influence au niveau des super-amas car l'interaction gravitationnel entre les amas commence à être trop faible pour s'opposer a l’expansion..

Bonjour pun1sher, ne me punit pas, mais j'ai beaucoup de mal avec l'expansion de l'univers.
Si les étoiles les plus éloignées de nous sont à 15 milliards d'années lumière, alors selon V=distance/temps, alors leur vitesse d'expansion égale la vitesse de la lumière. Comment des objets aussi massifs peuvent se déplacer à cette vitesse?
Vous allez dire que ce ne sont pas les étoiles qui se déplacent, mais l'univers qui "s'expanse"?
Admettons, mais alors puisque ces étoiles se déplacent à la vitesse de la lumière, on ne devrait pas les voir !

[mariposa]

Bonjour pun1sher, ne me punit pas, mais j'ai beaucoup de mal avec l'expansion de l'univers.
Si les étoiles les plus éloignées de nous sont à 15 milliards d'années lumière, alors selon V=distance/temps, alors leur vitesse d'expansion égale la vitesse de la lumière. Comment des objets aussi massifs peuvent se déplacer à cette vitesse?
Vous allez dire que ce ne sont pas les étoiles qui se déplacent, mais l'univers qui "s'expanse"?
Admettons, mais alors puisque ces étoiles se déplacent à la vitesse de la lumière, on ne devrait pas les voir !

Bonjour,

Effectivement on ne les voient au delà d'un certain horizon

[Deedee81]

Salut,

Comment des objets aussi massifs peuvent se déplacer à cette vitesse?

Attention à trois choses :
1) Il n'existe pas de vitesse absolue. Peut importe la vitesse d'un objet. Ce n'est que relativement à une référence (par exemple nous) que l'on peut comparer et dire "oh ! Ca va vite !" Mais évidemment ces étoiles se foutent pas mal de notre existence
2) Je suppose que tu faisais référence à la vitesse de la lumière (qu'un corps massif ne peut atteindre, quelle que soit la référence puisque la vitesse c est invariante : elle ne dépend pas de la référence). C'est vrai en relativité restreinte, mais ici on est très loin de la relativité restreinte. On est en relativité générale et en relativité générale, la relativité restreinte n'est valable que localement (dans un voisinage "petit" d'un événement). Or il est clair que si l'on parle d'étoiles à 15 M d'AL, ce n'est pas un voisinage petit. C'est la raison pour laquelle les deux interprétations : "expansion = vitesse d'éloignement" versus "expansion = expansion de l'espace", sont totalement équivalentes à courte distance (la distance augmente au cours du temps, et ça c'est bien la définition d'une vitesse, et le redshift = effet Doppler est le même dans les deux approches), mais ne marche plus à grande distance (il y a des écarts).
3) Heu, zut, j'ai oublié Enfin, bon, pour la dernière phrase, mariposa a répondu

Notons que cette possibilité en RG peut sentir le souffre. Et, effectivement, certains modèles sont inconsistants ou risquent de l'être (peuvent conduire à des paradoxes temporels), comme le modèle de Gödel (il contient des boucles temporelles).

[evrardo]

On ne s'est pas compris, où je me suis mal expliqué:

Si on prends une étoile située à 15 milliards d'années lumière de nous.
Pour parcourir cette distance depuis le big bang, sa vitesse aura été de V=D/T

Distance parcourue depuis le big bang= 15.10⁹*365*86400*300000
Temps depuis le big bang =15.10⁹*365*86400

Ce qui donne une vitesse de 300 000 km/sec, soit la vitesse de la lumière.
Comment des objets aussi massifs pourraient atteindre cette vitesse?

[Deedee81]

Ce qui donne une vitesse de 300 000 km/sec, soit la vitesse de la lumière.
Comment des objets aussi massifs pourraient atteindre cette vitesse?

Non, j'avais bien compris. Ce que j'ai dit reste d'actualité. Il s'agit d'un phénomène RG et non pas RR. Et comme tu l'avais dit aussi, il faut parler d'expansion de l'espace plutôt que de vitesse de l'objet (qui doit avoir une vitesse propre assez petite).

Ceci dit, il y a forcément eut une forte expansion, malgré tout. Mais ça se comprend : l'univers était extrêmement chaud au départ. Et l'effet est cumulatif avec la distance (si tu doubles la distance, tu doubles la vitesse d'expansion mais aussi l'énergie présente, pas de facteur gamma ici, c'est pas la RR !!!!). Ceci dit, l'univers on ne sait pas comment il a commencé, et maintenant ça continue juste sur sa lancée (l'expansion devant ralentir.... s'il n'y avait cette foutue énergie noire pour laquelle il y a autant d'hypothèses que de physiciens ).

Pire encore : il y a probablement eut une période d'inflation où l'univers a connu une expansion exponentielle foudroyante pendant un bref instant. Et pour ça il faut une énergie énorme, peut-être puisée dans la transition force électrofaible => force EM + force faible (une rupture de symétrie impliquant une violente libération d'énergie du vide). Ces derniers points restent un peu spéculatif.

[evrardo]

Ok Deedee, admettons.
Je reviens sur l'explication d'Erik au dessus expliquant que plus les étoiles sont éloignées, plus elles se déplacent rapidement.

A l'instant t on a :
Nous --- A --- B (A est à trois unités de distance de nous, B à 6 unités)

A l'instant t+dt on a :
Nous ------ A ------ B (A est maintenant à 6 unités de distance de nous et B à 12)

A semble donc s'éloigner de nous à la vitesse de 3 unités de distance/dt et B semble s'éloigner à la vitesse de 6 unités de distance/dt

Si A s'éloigne de 3 unités, pourquoi B s'éloignerait de 6 unités?
Quelle force agit pour que les étoiles les plus éloignées aillent plus vite?

[erik]

Parce que c'est l'espace qui s'étend.
Il y avait 3 unité entre nous et A et 3 unités entre A et B, quelque temps plus tard il y'a 6 unités entre nous et A et 6 entre A et B.
Dans cet exemple l'espace s'est dilaté d'un facteur deux entre tout les objets.

Donc B s’éloigne de nous de 6 unités, puisqu'il y a 3 unités supplémentaires entre A et B + 3 unités supplémentaires entre Nous et A.

Il n'y a pas de force agissant sur nous, A ou B, c'est l'espace qui est en expansion.

[evrardo]

Dans cet exemple l'espace s'est dilaté d'un facteur deux entre tout les objets..

Oui bien sûr, je sais pas ce que j'ai, mais j'arrive même plus à comprendre des exemples aussi simples !!!
Mais là c'est bon, ça y est, je suis réveillé !
Merci pour les explications.

[invite78970faf]

Admettons.
Ce qui me gêne, c'est que pour que cette expansion arrive à écarter des galaxies comprenant des milliards d'étoiles, sa force doit être extrêmement élevée. Je ne comprends pas pourquoi elle ne peut pas s'opposer à l'attraction gravitationnelle au sein d'une planète, d'une étoile, galaxie ou amas.

l'énergie d’expansion résulte directement du fameux big-bang et elle ne subit aucune perte car devant l'univers il n'y'a rien , la force gravitationnel est due surtout a la présence de masse qui tôt ou tard finira par disparaître.

[evrardo]

l'énergie d’expansion résulte directement du fameux big-bang et elle ne subit aucune perte car devant l'univers il n'y'a rien , la force gravitationnel est due surtout a la présence de masse qui tôt ou tard finira par disparaître.

Pourquoi la masse finira tôt ou tard par disparaïtre?

[Andrei2010]

L'expansion est la suite du big-bang, puisqu'on peut décrire celui-ci comme étant la "dé-densification" d'une masse extrêmement dense. L'expansion est dûe à une énergie dont la source et la nature nous sont inconnues, et qu'on appelle "énergie noire".

La masse ne finira pas par disparaître, il n'y a aucune raison à cela. alizak voulait peut-être dire que, dans un lointain avenir, l'expansion pourrait vaincre la gravitation qui "cimente" les amas galactiques.

[invite231234]

L'expansion est la suite du big-bang, puisqu'on peut décrire celui-ci comme étant la "dé-densification" d'une masse extrêmement dense. L'expansion est dûe à une énergie dont la source et la nature nous sont inconnues, et qu'on appelle "énergie noire".

La dé-densification/dilution/cristallisation d'une énergie extrêmement importante plutôt et l'énergie noire explique l'accélération de l'expansion, pas l'expansion elle-même !

[papy-alain]

La dé-densification/dilution/cristallisation d'une énergie extrêmement importante plutôt et l'énergie noire explique l'accélération de l'expansion, pas l'expansion elle-même !

Ben ça, vois tu, c'est une question que je me pose depuis quelque temps. Qui sait si l'énergie noire n'est pas responsable de l'accélération de l'expansion et de l'expansion elle-même ? Parce que, finalement, l'énergie noire on ne sait pas ce que c'est, et la cause physique de l'expansion nous est également inconnue. Je pense que, historiquement, le fait d'avoir découvert l'accélération de l'expansion près d'un siècle après l'expansion elle-même nous a fait introduire deux concepts différents dans la théorie décrite par le modèle standard. Mais est ce réellement le cas ?

[invite60be3959]

Bonjour,

Ben ça, vois tu, c'est une question que je me pose depuis quelque temps. Qui sait si l'énergie noire n'est pas responsable de l'accélération de l'expansion et de l'expansion elle-même ? Parce que, finalement, l'énergie noire on ne sait pas ce que c'est, et la cause physique de l'expansion nous est également inconnue. Je pense que, historiquement, le fait d'avoir découvert l'accélération de l'expansion près d'un siècle après l'expansion elle-même nous a fait introduire deux concepts différents dans la théorie décrite par le modèle standard. Mais est ce réellement le cas ?

d'après ce que j'ai pu lire(modèle standard), l'expansion ne serait que la "continuation" du big-bang, alors que l'accélération de l'expansion est la conséquence d'une densité constante d'énergie d'origine inconnue. Mais effectivement, je pense qu'il ne doit pas être aisé de savoir quel rôle a joué cette énergie au cours de l'histoire de l'univers observable.

[papy-alain]

Bonjour,



d'après ce que j'ai pu lire(modèle standard), l'expansion ne serait que la "continuation" du big-bang, alors que l'accélération de l'expansion est la conséquence d'une densité constante d'énergie d'origine inconnue. Mais effectivement, je pense qu'il ne doit pas être aisé de savoir quel rôle a joué cette énergie au cours de l'histoire de l'univers observable.

Oui, mais ce sont des suppositions. Et comme on ne connaît pas la cause du big bang, ni la nature de l'énergie noire, je pense qu'on avance en fait des hypothèses invérifiables (pour l'instant).

[invite60be3959]

Oui, mais ce sont des suppositions. Et comme on ne connaît pas la cause du big bang, ni la nature de l'énergie noire, je pense qu'on avance en fait des hypothèses invérifiables (pour l'instant).

Suppositions, pas vraiment. On parle ici d'observations. Et la cause du big-bang n'est, je crois, pas l'objet de la cosmologie qui est plutôt une science phénomènologique(qui cherche à établir des modèles qui collent aux phénomènes observés)

[Deedee81]

Suppositions, pas vraiment. On parle ici d'observations. Et la cause du big-bang n'est, je crois, pas l'objet de la cosmologie qui est plutôt une science phénomènologique(qui cherche à établir des modèles qui collent aux phénomènes observés)

Salut,

Je confirme.

Le Modèle Standard est ce qu'il est : un Modèle. C'est-à-dire une description regroupant :
1) les observations (très nombreuses)
2) des théories : relativité générale, mécanique quantique, physique nucléaire, thermodynamique, hydrodynamique, etc... . Théorie qui n'ont rien a voir avec la cosmologie proprement dite. Si ce n'est que la RG permet de construire toutes sortes de modèles d'univers (voir ci-dessous). Et ces théories sont évidemment validées par l'expérience.
3) des mécanismes plausibles liant le tout

Tout ce qui n'entre pas dans ce cadre ne fait pas partie du Modèle Standard de la Cosmologie = "théorie" du Big Bang.
En particulier l'origine ou (pour le moment) la nature de l'énergie noire (celle-ci est inclue comme donnée d'observation dans le (1)).

La RG permettant de construire des modèles d'univers, on peut extrapoler (ce qu'on faut souvent ici) : origine, destin, au-delà de l'univers observable,.... Mais tout cela reste spéculatif (pas d'observation), délicat (limite de validité de la RG) et même de peu d'intérêt car de nombreux modèles sont possibles collant aux observation mais donnant tout et n'importe quoi pour cet "au-delà". Même avec la RG.

[inviteefd8627f]

Ben ça, vois tu, c'est une question que je me pose depuis quelque temps. Qui sait si l'énergie noire n'est pas responsable de l'accélération de l'expansion et de l'expansion elle-même ? Parce que, finalement, l'énergie noire on ne sait pas ce que c'est, et la cause physique de l'expansion nous est également inconnue. Je pense que, historiquement, le fait d'avoir découvert l'accélération de l'expansion près d'un siècle après l'expansion elle-même nous a fait introduire deux concepts différents dans la théorie décrite par le modèle standard. Mais est ce réellement le cas ?

Bienvenue au club Papy-alain!
Mais fais attention: si tu essaies de faire le lien entre inflation/expansion/accélération de l'expansion, de supposer qu'il pourrait s'agir du même phénomène, on te répond que non non, ça n'a rien à voir, l'énergie sombre, c'est juste bon pour accélérer. Voilà, c'est comme ça, on n'est pas des spécialistes.
En fait le modèle standard prend en compte la densité moyenne de matière et fait évoluer ce paramètre uniquement en fonction de l'expansion. Donc on fait comme si toute la matière de l'univers était présente dès le début. Ce qui, amha, reste à prouver ...

[invitef5c49257]

Admettons.
Ce qui me gêne, c'est que pour que cette expansion arrive à écarter des galaxies comprenant des milliards d'étoiles, sa force doit être extrêmement élevée. Je ne comprends pas pourquoi elle ne peut pas s'opposer à l'attraction gravitationnelle au sein d'une planète, d'une étoile, galaxie ou amas.

Ce n'est parce que les masses en jeux sont considérables que ça fait de l’expansion une énergie "extrêmement élevé" au sens ou tu l'entends. Pour te donner une analogie, la gravité paraît être une force "extrêmement élevé" puisqu'elle maintient la terre en orbite autour du soleil, mais en fait il n'en es rien cette force est très faible en comparaison de l’électromagnétisme... un simple aimant attirant un clou parvient a s'opposer à toute la masse de la terre.

[inviteefd8627f]

Effectivement. L'expansion n'agit que sur des distances où la gravitation devient quasiment nulle. C'est-à-dire au-delà des amas de galaxies. Les amas de galaxies "proches" ne sont pas sensibles à l'inflation car la gravitation à ce niveau exerce une force bien supérieure.

[papy-alain]

Salut,

Je confirme.

Le Modèle Standard est ce qu'il est : un Modèle. C'est-à-dire une description regroupant :
1) les observations (très nombreuses)
2) des théories : relativité générale, mécanique quantique, physique nucléaire, thermodynamique, hydrodynamique, etc... . Théorie qui n'ont rien a voir avec la cosmologie proprement dite. Si ce n'est que la RG permet de construire toutes sortes de modèles d'univers (voir ci-dessous). Et ces théories sont évidemment validées par l'expérience.
3) des mécanismes plausibles liant le tout

Tout ce qui n'entre pas dans ce cadre ne fait pas partie du Modèle Standard de la Cosmologie = "théorie" du Big Bang.
En particulier l'origine ou (pour le moment) la nature de l'énergie noire (celle-ci est inclue comme donnée d'observation dans le (1)).

La RG permettant de construire des modèles d'univers, on peut extrapoler (ce qu'on faut souvent ici) : origine, destin, au-delà de l'univers observable,.... Mais tout cela reste spéculatif (pas d'observation), délicat (limite de validité de la RG) et même de peu d'intérêt car de nombreux modèles sont possibles collant aux observation mais donnant tout et n'importe quoi pour cet "au-delà". Même avec la RG.

C'est justement ce qui m'échappe dans ces notions.
1) On observe.
2) On mesure.
3) On traduit les mesures en expressions mathématiques ---> modèle.
4) On extrapole le modèle dans l'avenir ou dans le passé.

Je ne vois donc nulle part ce qui permet d'affirmer que l'énergie noire est responsable d'un phénomène et non d'un autre. Je ne dis pas que c'est faux, je me demande comment on le sait.

[invite80fcb52e]

L'expansion n'est que le résultat de la généralisation de la gravitation avec la relativité générale.

Si on prend la Terre, et qu'on place un objet dans champ de gravitation, soit on le verra se rapprocher, soit on le verra s'éloigner. S'il se rapproche il le fera en accélérant, et s'il s'éloigne il le fera en ralentissant. Tout le monde est d'accord et ça pose pas de problème conceptuel.

Et bien l'expansion c'est pareil, compte tenu de la gravitation de l'univers, soit il est en expansion, soit il est en contraction.

Si maintenant on revient à notre objet, et qu'on le voit s'éloigner en accélérant (ou s'approcher en ralentissant), on va se dire tiens y a un problème, s'il accélère c'est qu'il y a quelque chose en plus que la seule gravitation de la Terre, car avec celle-ci il ne peut que ralentir en s'éloignant.
Et bien c'est ça l'énergie sombre c'est pour expliquer que l'expansion accélère alors qu'elle devrait ralentir.

Et comparer l'accélération de l'expansion à l'expansion, c'est comme comparer le fait que l'objet s'éloigne (peu importe comment il est en arriver là) avec le fait qu'il y a un truc en plus qui le fait accélérer. Et à première vue, ce qui le fait accélérer n'a aucune raison d'être la même chose qui fait qu'il en est venu à s'éloigner.

C'est pareil avec l'énergie sombre.
Maintenant dans l'exemple de l'objet qui s'éloigne ça veut dire qu'il y a une impulsion initiale. L'impulsion de l'expansion c'est en quelque sorte l'inflation, cette expansion accélérée démesurée. Et même si en apparence on peut faire le lien avec l'énergie sombre, ça intervient à des niveaux différents, la nature, la densité d'énergie, et la durée. Si l'énergie sombre se comporte comme une constante cosmologique, et voit sa densité constante, alors elle ne peut pas avoir d'effet au moment de l'inflation car elle intervient seulement quand la densité de la matière a suffisamment baissé.

[invite60be3959]

Bonsoir,

C'est pareil avec l'énergie sombre.
Maintenant dans l'exemple de l'objet qui s'éloigne ça veut dire qu'il y a une impulsion initiale. L'impulsion de l'expansion c'est en quelque sorte l'inflation, cette expansion accélérée démesurée. Et même si en apparence on peut faire le lien avec l'énergie sombre, ça intervient à des niveaux différents, la nature, la densité d'énergie, et la durée. Si l'énergie sombre se comporte comme une constante cosmologique, et voit sa densité constante, alors elle ne peut pas avoir d'effet au moment de l'inflation car elle intervient seulement quand la densité de la matière a suffisamment baissé.

Pourtant je crois avoir lu que l'inflaton se comportait comme une constante cosmologique. Qu'est-ce-qui permet alors de totalement dissocier l'énergie sombre résponsable de l'accélération d'aujourd'hui, et ce champs scalaire responsable de l'inflation post big-bang?