univers en expansion

[lazakal]

Bonsoir
c'est quoi l'expansion de l'univers? Est ce une expansion au sens de la RG, ou bien les galaxies et autres qui s'éloignent dans un espace statique ou ...,ou bien les deux.
merci.
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[Gilgamesh]

C'est une expansion de la métrique, un pur produit de la Relativité Générale. C'est l'idée que des points situés dans un système de coordonnées (dite comobile), sans changer de coordonnées spatiales, s'éloignent néanmoins, chaque point s'éloignant de tous les autres.

a+

[lazakal]

Merci GilgaMesh

Mais tu peut être plus terre à terre

[Kelthuzad]

Je pense que c'est bien résumé ici : lien

[A voir en vidéo sur Futura]

[lazakal]

Grand merci interstellaire Kelthuzad, y a dedans tout ce que je cherchais.

[lazakal]

Donc c'est l'espace-temps qui a explosé et s'est étendu.
Alors, je réfléchi, qu'est ce qui écarte l’hypothèse selon laquelle c'est la matière qui a explosé au sein d'un grand espace préexistant.

[Gilgamesh]

Un petit schéma pour se représenter la différence entre une explosion à partir d'un centre unique et une expansion dont le centre est partout.

La taille de bonhommes représentent leur distance. Plus ils sont grand, plus ils sont proches de nous.

La couleur des bonhommes représente le décalage dans le rouge (redshift) du au fait de leur vitesse relative par rapport à nous.

En noir : aucun décalage = bonhommes immobiles relativement à nous
En rouge de plus en plus foncé = bonhomme dont la vitesse de récession est croissante.





Cas d'une explosion à partir d'un centre, vu d'ici.

Imaginons un univers né d'un "jaillissement de matière" à partir d'un centre, qui projette donc son matériaux à grande vitesse dans toute les direction.

Par rapport au centre, tous les corps s'éloignent à la même vitesse. Depuis un endroit quelconque, tous les corps situé du "même coté" de l'explosion, par rapport au centre, sont immobile (=> noir).

Seule la partie des bonshommes situés de l'autre côté de l'explosion, à partir d'une certaine distance (donc d'une certaine petitesse) sont rougis par la vitesse de récession et ce rougissement ne varie pas avec la distance. Les plus petits bonshommes rouges sont tout autant rouges que les plus gros.




Vue de l'univers-explosion, en direction du Nord (direction du Centre qui a explosé) :

explosion nord.png


Vue de l'univers-explosion, en direction du Sud (côté opposé à l'explosion):

explosion sud.png

Cas d'une expansion (chaque point de l'univers est le "centre" de l'expansion):


La distance entre chaque objet augmente à un rythme, donc une vitesse apparente, proportionnelle à la distance séparant de ce point.

v = Hd

avec v la vitesse du "flot de Hubble"
H la cte de Hubble
d la distance

Plus le point est éloigné (bonhomme petit), plus la vitesse de récession est grand et le bonhomme rougie. Et ceci quelle que soit la direction Nord ou Sud (ainsi que Est et Ouest évidemment) vers laquelle porte le regard.



Vue de l'univers en expansion, en direction du Nord :

expansion nord.png


Vue de l'univers, en direction du Sud

expansion sud.png


L'observation permet donc de trancher sans équivoque entre ces deux situations.

[lazakal]

Grand Merci Gilgamesh, c'est clair.
J'oserai encore une question (tant que y a de l’écho ), est ce que la RG simule bien l'univers et prévoit l'expansion accélérée. Je pense qu'on a supposé ici la matière répartie uniformément ?

[invite54dc60f4]

il y a une théorie qui stipule que depuis le Big-bang il y a 13 milliards d'année jusqu’aujourd’hui, l'univers continu de subir les effets de l’expansion due à la détonation.

[lazakal]

cher alexam, j'imagine que t'est une comète qui fait une éruption et part, vite, pour TOUJOURS.

[Amanuensis]

est ce que la RG simule bien l'univers et prévoit l'expansion accélérée. Je pense qu'on a supposé ici la matière répartie uniformément ?

Une hypothèse fondamentale est bien un Univers homogène est isotrope, ce qui est dedans est, à grande échelle, réparti uniformément.

Mais ce qui est dedans n'est pas seulement la matière. On distingue trois composants :

- la matière "froide" (dont les étoiles, la notion de température est très relative : est froid ce qui ne s'agite pas à vitesse relativiste !) ;

- l'énergie et la matière chaude (photons, neutrinos, ...)

- l'énergie sombre (de nature inconnue)

Les trois ont des effets différents à long terme sur l'expansion, le dernier terme accélère l'expansion.

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La RG elle-même est neutre sur le mode d'expansion, elle permet beaucoup de choses ; ce sont les propriétés du "contenu" de l'Univers, les proportions entre les trois composantes, qui, mis dans la "moulinette" RG, vont déterminer la courbe d'expansion.

[lazakal]

Et puis je me demande comment, j'imagine, sont prises les conditions (de nature infinie ?) aux limites de l'univers, déja qui fait 14 md...

merci tout l'univers pour ces rayonnements, je reviendrai, l'espace-temps de digéré tout ça...