Découpe verticale de l'univers

[invite868286e5]

Bonjour,

J'ai clairement une mauvaise représentation de l'univers. Je demande donc assitance

Donc ce que je sais:
-> La matière est répartie tout autour de "bulles" d'énergie noire en expansion.
-> Les parties composées de matière (les galaxies) sont, quant à elles, stationnaires en terme d'expansion.
=> d'où la vulgarisation du ballon de foot qui glonfle.

Pour expliquer le caractère stationnaire, on considère que la matière "repose" sur un filet d'espace temps et se regroupe à ces endroits particuliers car il y a des "rayures" dans ce même tissus. comme des billes qui "tombent" dans des rigoles parceque on gonfle le ballon sur lequel elles etaient posées.

Je suis bon jusqu'à maintenant?

Donc si je ne dis pas de connerie, jusqu'à présent, on s'est interessé à la "croute" de l'univers. Mais comme on est dans un espace en 3D, il y a aussi le "dessous" du tissus de l'espace temps?

En gros pour schématiser: on peut aller en australie en prenant un avion (on reste "au dessus" de la "croute" d'espace temps) ou en faisant un trou dans la croute de l'esapce temps... Et là ca bug pour moi...

Donc ma question: Si on se place en dehors de l'univers (oui, je sais c'est impossible...) et que l'on faisait une découpe verticale de celui-ci, il y aurait les galaxies sur la "croute" et à l'intérieur, il y a quoi? de l'énergie noire?
-----

[invite868286e5]

Je vais essayer d'expliciter comme ça n'a pas l'air de beaucoup vous inspirer

Prenons un objet en 3D: la terre.

On est sur la croute et si on creuse, on atteint, ultimement, son coeur... Que l'on peut traverser et recommencer à creuser pour retrouver la croute de l'autre côté.

Imaginons maintenant que son coeur commence à se dilater, la croute craque de plus en plus et des "marres" de magma apparaissent (on se complique pas la vie, on réfléchit que par rapport à son effet dillatatoire). La croute, à force de subir la dilatation du coeur devient, au fur et à mesure, des filaments de croute. Ces filaments deviennent de plus en plus fin...

Cependant, on est d'accord, il n'existe aucun filament qui "traverse" le coeur. La croute est simplement espacée mais reste "posée" sur le coeur.

Donc ma question est: Est-ce que c'est ca la vision actuelle de l'univers? ou alors il existe des filaments qui passent au travers du coeur?

[Deedee81]

Salut,

A vrai dire il y a beaucoup a "corriger" là dedans, c'est peu de le dire. Dès le début d'est faux ("La matière est répartie tout autour de "bulles" d'énergie noire en expansion"). Mais à moins que quelqu'un le fasse d'ici là, ce sera pour demain car je n'ai plus le temps.

P.S. : je vais tout de même déplacer immédiatement ce message dans astrophysique où il a mieux sa place.

[inviteaa100457]

Bon, je ne pourrai pas répondre à toutes tes interrogations, mais je ne doute pas que d’autre, les « sachants », y arriveront. Je veux bien commencer à démêler quelques problèmes…

C’est parti !!!

La matière est répartie tout autour de "bulles" d'énergie noire en expansion.

Ce n’est pas l’énergie noire qui est en expansion mais la trame espace-temps.
Pour info, l’univers serait en expansion même sans énergie noire ; Cette dernière accélère le phénomène.

Les parties composées de matière (les galaxies) sont, quant à elles, stationnaires en terme d'expansion.

L’expansion agit en tout point (pas seulement dans les « bulles ») mais il est vrai qu’a l’échelle d’une galaxie les forces gravitationnelles limitent son action.

Pour expliquer le caractère stationnaire, on considère que la matière "repose" sur un filet d'espace temps et se regroupe à ces endroits particuliers car il y a des "rayures" dans ce même tissus. comme des billes qui "tombent" dans des rigoles parceque on gonfle le ballon sur lequel elles etaient posées.

Quand tu gonfle ton ballon, c’est l’ensemble qui est en expansion. Tes billes ne semble pas gonfler car les forces nucléaires, maintenant la cohésion de leurs atomes, sont bien supérieures aux forces d’arrachements engendrées par l’expansion (IDEM : gravitaion pour galaxie).
Bref, la matière subit l'expansion

Par contre, lorsque l’expansion sera suffisamment grande (tôt ou tard), ta bille volera en eclats.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteaa100457]

Je suis bon jusqu'à maintenant?

Non, mais cela va venir !

Donc si je ne dis pas de connerie

Raté!

il y a aussi le "dessous" du tissus de l'espace temps

Le « tissus de l'espace temps» n’est qu’une vulgarisation d’un univers 3D (2 dimensions d’espaces est une de temps) car il est très difficile de se représenter un espace en 4D ! Il n'existe pas de creux ou de bosses mais des zones de plus ou moins grande gravité.
Nous ne nous trouvons pas sur la surface de quelques choses et il n’y a donc pas d’intérieur.

Si on se place en dehors de l'univers (oui, je sais c'est impossible...) et que l'on faisait une découpe verticale de celui-ci, il y aurait les galaxies sur la "croute" et à l'intérieur, il y a quoi? de l'énergie noire?

Il est impossible de visualiser l’univers (en termes de forme) dans son ensemble mais tu peux te représenter l’univers visible comme une sphère centrée sur toi-même de 13,7 milliards d'années-lumière (47 milliards d'années-lumière si l’on intègre l’expansion) et entièrement emplie de galaxie.

[inviteaa100457]

rectificatif

Ce n’est pas l’énergie noire qui est en expansion mais la trame espace-temps.

Lire: Ce n’est pas l’énergie noire qui est en expansion mais l'espace!

[Mailou75]

Salut,

-> Les parties composées de matière (les galaxies) sont, quant à elles, stationnaires en terme d'expansion.
=> d'où la vulgarisation du ballon de foot qui gonfle.
(...)
En gros pour schématiser: on peut aller en Australie en prenant un avion (on reste "au dessus" de la "croute" d'espace temps) ou en faisant un trou dans la croute de l’espace temps... Et là ca bug pour moi...

Prenons cet exemple du ballon qui gonfle, c'est un des modèles que j'affectionne
L'espace n'a que deux dimensions : la surface du ballon, en allant tout droit je peux même faire le tour
La troisième dimension est le temps : un rayon du ballon qui relie le centre O à un objet M sur la surface mesure le temps = OM
Donc au cours du temps, le ballon grossit et les objets (2D) se déplacent sur la surface.
Les ballons correspondant à un âge s'empilent comme des poupées russes tandis que les objets ont une position différente sur chaque ballon.
Ainsi on comprend que ce qui est dans le ballon c'est le passé, que la surface du ballon c'est le présent et que le "vide" autour c'est le futur.
La trajectoire des objets dans le ballon (leur histoire) est leur ligne d'univers.
Un objet qui serait immobile sur l'espace verrait ses semblables s'écarter au cours du temps :
ces objets sont dit comobiles, leur vitesse apparente n'est due qu'à l'expansion !
Un tel objet aura dont une ligne d'univers droite, un rayon de ballon, son inertie sera immense (il ne bouge jamais),
là çà serait un peu long à expliquer, mais sa ligne d'univers étant la plus courte il devrait être le plus vieux... bref

Tu comprends alors que faire un trou dans le passé est un peu compliqué !
Sauf... s'il existe déjà un trou ! Un endroit où le temps ne s'est pas écoulé, où le ballon n'a pas gonflé...
Si tu tombes dans ce trou il te conduira au centre avec une chance de ressortir par un autre trou,
l'ensemble formant un trou de vers, comme dans une pomme...
Note que tout ceci n'a rien de la théorie officielle et pourrait bien me valoir un blâme

Le « tissus de l'espace temps» n’est qu’une vulgarisation d’un univers 3D (2 dimensions d’espaces est une de temps)

Presque... un diagramme de Minkovski peut avoir 2D + temps, mais dans ce genre de représentation l'axe vertical est le potentiel (j'me la pète, je viens d'apprendre un mot ),
qui est la vitesse relative d'écoulement du temps (pour un trou noir c'est zero au niveau du trou).

Allez on bouge pour éviter les balles

[invite80fcb52e]

Non l'expansion n'agit pas en tout point. Non l'expansion n'a pas lieu dans une galaxie ou un atome ou ma chambre.

Il faut bien comprendre que l'univers est dynamique et que le contenu agit directement sur cette dynamique, c'est la base de la relativité générale.

Au premier ordre l'univers c'est quoi?
C'est de la matière, de l'énergie sombre, de la lumière... répartie de façon homogène. La taille on s'en fout, seule la densité compte. Et on constate que tout cet univers est en expansion. Les distances augmentent, la matière de dilue etc.

Au deuxième ordre ça donne quoi?
La matière n'est pas répartie rigoureusement de façon homogène. Les endroits un peu plus denses vont ralentir localement cette expansion par rapport à l'univers moins dense, voire même carrément l'inverser pour se contracter. Ces régions denses qui s'effondrent trouvent finalement un équilibre et sont donc détachés de l'expansion moyenne. Cela va donner les galaxies, amas de galaxies etc. A l'intérieur de ces zones il n'y a plus d'expansion, l'expansion concerne les régions de densité moindres correspondant à la densité moyenne de l'univers.

L'expansion étant purement dynamique on peut comparer ça à un cas classique de dynamique en physique newtonienne.

On est sur un astre et on envoie une pierre en l'air:
"A un instant t0 on observe la pierre en l'air, ce qui correspond à aujourd'hui. On voit qu'elle s'éloigne à une certaine vitesse. On mesure la force exercée par l'astre. On peut en déduire que la pierre s'éloignera indéfiniment compte tenu de sa vitesse et de la force de gravité."

Maintenant on fait l'analogie avec l'expansion. L'univers est ma pierre, l'expansion correspond à l'éloignement de la pierre, sa vitesse correspond au taux d'expansion. La densité de matière de l'univers correspond à la force de gravité. Si je reprends la phrase précédente en remplaçant ces mots cela donne:

"A un instant t0 on observe l'univers, ce qui correspond à aujourd'hui. On voit qu'il est en expansion à un certain taux. On mesure la densité de matière de l'univers. On peut en déduire que l'expansion sera infini compte tenu du taux d'expansion et de la densité."

Si je reviens à ma pierre et que je considère cette fois un astre qui exerce une plus grande force, ma pierre va s'éloigner, puis retomber sur l'astre et s'arrêter au niveau du sol. Ma pierre ne s'éloigne plus, elle n'a plus de vitesse.
Et bien on a la même chose avec l'expansion, si on prend un endroit plus dense, l'expansion devient contraction puis des mécanismes arrêtent l’effondrement tout comme le sol arrête ma pierre qui retombe (pour les puristes c'est ce qu'on appelle la virialisation).

L'expansion comme l'éloignement de la pierre sont des conséquences purement dynamiques, elles évoluent en fonction des "forces" en jeu (globalement la gravité) mais il n'y a pas de force d'expansion tout comme il n'y a pas de force d'éloignement qui fait que la pierre s'éloigne alors que la gravité lui dit de retomber. Certes on peut se demander pourquoi c'est en expansion, c'est à dire qu'est ce qui a donné l’impulsion initiale (comme ma main qui jette la pierre), mais là ce n'est plus la question.

Cette analogie, je trouve, a le mérite de faire ressortir le côté dynamique de l'univers, et de comprendre que l'expansion n'est qu'une conséquence de la gravitation (au sens général de la relativité générale). On comprends pourquoi l'expansion doit ralentir (comme ma pierre) s'il n'y a que de la matière. On comprends pourquoi l'accélération de l'expansion n'est pas possible sans quelque chose d'exotique (comme si ma pierre avait avait des rétrofusées qui la faisait accélérer en s'éloignant) mais qui est par contre complètement naturel dans les équations de la relativité générale contrairement à l'analogie classique de la mécanique newtonienne.

[Deedee81]

Salut,

Merci pour la relève.

[invite868286e5]

Ben merde... Je comprends tout ce que vous dite mais malgré ca...
Peut etre que ca vient de la notion de dimension: le vase sur ma cheminée, c'est en 3D ou en 2D?

[Deedee81]

Ben merde... Je comprends tout ce que vous dite mais malgré ca...
Peut etre que ca vient de la notion de dimension: le vase sur ma cheminée, c'est en 3D ou en 2D?

3D

La notion de dimension c'est "simple" : combien de coordonnées faut-il repérer un point (par exemple altitude - longitude - latitude = 3, ou les axes x y d'une feuille de papier millimétré, ou la position l le long d'un fil)

Un vase ayant de l'épaisseur, chaque point nécessite trois coordonnées pour son repérage dans le vase. Une peinture, si on ignore son épaisseur, c'est deux dimensions.

A noter que si tu considères un vase dont la paroi est très fine, tu peux ne considérer que la surface du vase, elle est à 2D.

[invite868286e5]

Donc c'est 3D spatiale + 1D de temps

Le vase peut se dilater et se contracter en fonction de l'humidité, de la chaleur de la piece, etc... Il est donc évolutif et à une coordonnée temporelle (right?)

[Deedee81]

Donc c'est 3D spatiale + 1D de temps

Le vase peut se dilater et se contracter en fonction de l'humidité, de la chaleur de la piece, etc... Il est donc évolutif et à une coordonnée temporelle (right?)

Oui, tout à fait.

[inviteaa100457]

Bonjour maître « Gloubiscrapule ».

Non l'expansion n'agit pas en tout point. Non l'expansion n'a pas lieu dans une galaxie ou un atome ou ma chambre.

Quand je parle d’expansion, j’y intègre de fait l'action de l’énergie sombre qui est une force.
Le scenario dont je parle est celui du « BIG RIP ». Dans ce cas, la matière finira disloquées !
DONC : l’accélération de l’expansion = effet sur la matière !

Je ne comprends pas ou je me trompe !
Et ceci ne contredit pas se que tu as expliqué !

[invite868286e5]

Ok donc l'univers est un "bete" objet en 3D qui est évolutif (1D temporelle)...

Donc le tissus spatio-temporel, n'est qu'un outil mathématique qui permet de mettre en relation les 3 coordonnées spatiales et le temps... Pourquoi? Car nous sommes nous même contenu dans cet espace en 3D et que la lumière ne voyage qu'à 300k/seconde, un astre observé aujourd'hui n'est pas l'astre tel qu'il est réellement pour un observateur qui serait en dehors de l'univers. Right?

Si la vitesse de la lumière n'avait pas pris du retard après le "big bang" et se déplacait aussi vite que l'expansion, ce que l'on verrait serait une image exacte de ce qui existe dans l'univers. Exact?

Mais j'ai envie de dire, qu'est-ce que cela peut bien faire quand ce que l'on cherche à savoir, c'est quel est la forme de l'univers. Ce qui nous intéresse, ce sont les 3 dimensions spatiales uniquement... Donc ce qu'il faudrait faire, c'est attribuer un âge à chaque élément de matière visible et ensuite simuler le viellessiment de chacun d'eux pour que la variable temporelle devienne une constante. A ce moment là, on aurait une représentation 3D de l'univers tel qu'il est pour un observateur extérieur.

[invite868286e5]

Et par voie de conséquence, la lumière produite par un astre et que l'on voit, n'est pas la lumière que produit l'astre aujourd'hui...

Donc en gros, une fois que, grâce à cette simulation, on aura remis tous les astres sur un pied d'égalité temporelle, on aura notre univers représenté avec ses 3 dimensions spatiales uniquement, on aura une représentation de notre vase.

Dès lors, on paurra aussi déterminer son centre (là ou converge les 3 dimensions spatiales)

[Deedee81]

Et par voie de conséquence, la lumière produite par un astre et que l'on voit, n'est pas la lumière que produit l'astre aujourd'hui...

Exact.

Donc en gros, une fois que, grâce à cette simulation, on aura remis tous les astres sur un pied d'égalité temporelle, on aura notre univers représenté avec ses 3 dimensions spatiales uniquement, on aura une représentation de notre vase.

Oui, c'est de l'extrapolation bien sûr (on ne sait pas comment ont évolué ces astres après qu'ils ont envoyé la lumière reçue, on ne sait pas quelle était leur vitesse propre transversale).

Ou de la simple simulation brute. On en fait beaucoup (simulations de l'évolution des grandes structures, ça se fait en 3D + le temps puis éventuellement on en déduit quel serait le "point de vue" d'un observateur quelconque pour voir si ça colle à ce qu'on observe).

Dès lors, on paurra aussi déterminer son centre (là ou converge les 3 dimensions spatiales)

Toutes les variétés 3D n'ont pas de centre !!!!

Un exemple idéalisé mais simple à visualiser : supposons que le monde est statique et du type de certain jeu vidéos. Si tu vas tout droit, au bout d'un certain temps tu te retrouves.... au même endroit ! (univers de type tore 3D, dans certains jeux avec des avions c'est même vrai verticalement !)

Dans ce cas, tu as bien un monde 3D (+ le temps). Où est le centre ?

En 2D tu as par exemple la surface d'une sphère (seule la surface est considérée, on fait comme si "l'intérieur" n'existait pas). Et on peut avoir des sphères 3D.

En fait, toute variété "sans bord" n'a pas de centre (mais elle peut avoir des points particuliers si elle n'est pas homogène).

[invite868286e5]

oui la notion de centre est relative par rapport à l'objet en 3D... Et ca donne quoi comme résultat ce genre de simulation. J'imagine que pas mal d'astres que l'on peut observer n'existe plus par exemple

[Deedee81]

Et ca donne quoi comme résultat ce genre de simulation. J'imagine que pas mal d'astres que l'on peut observer n'existe plus par exemple

En fait, ces simulation n'ont pas pour but de reproduire l'univers exactement tel qu'il est (trop compliqué et en plus il y a beaucoup trop d'infos manquante).

Elles simulent un univers semblable au notre (contenant du gaz, avec des irrégularités analogues engendrant des galaxies, etc...). Et on compare les résultats statistiques (répartition des amas de galaxies, etc...)

Déjà en général la simulation considère les galaxies sans structure interne (on lui donne juste des paramètres généraux : masse, quantité de matière noire, etc.) Il y a des centaines de milliards de galaxies dans l'univers visible et c'est déjà pas mal pour un ordi

De même on simule les galaxies avec leurs étoiles mais en ne prenant qu'une seule galaxie (ou deux pour étudier une collision par exemple).

A chaque niveau d'échelle sa simulation, simplement pour que les ordis puissent le traiter.

[invite868286e5]

Donc en gros, c'est pas pour demain qu'on aura une idée précise de la structure de l'univers quoi

[Deedee81]

Donc en gros, c'est pas pour demain qu'on aura une idée précise de la structure de l'univers quoi

La situation est celle-ci :
- On connait énormément de choses sur l'univers
- Il y a encore énormément de choses à découvrir sur l'univers

(on en a certainement pour des siècles de découvertes, voire plus. Pas de chômage en perspective )

[Zefram Cochrane]

Non l'expansion n'agit pas en tout point. Non l'expansion n'a pas lieu dans une galaxie ou un atome ou ma chambre.

Il faut bien comprendre que l'univers est dynamique et que le contenu agit directement sur cette dynamique, c'est la base de la relativité générale.

Au premier ordre l'univers c'est quoi?
C'est de la matière, de l'énergie sombre, de la lumière... répartie de façon homogène. La taille on s'en fout, seule la densité compte. Et on constate que tout cet univers est en expansion. Les distances augmentent, la matière de dilue etc.

Au deuxième ordre ça donne quoi?
La matière n'est pas répartie rigoureusement de façon homogène. Les endroits un peu plus denses vont ralentir localement cette expansion par rapport à l'univers moins dense, voire même carrément l'inverser pour se contracter. Ces régions denses qui s'effondrent trouvent finalement un équilibre et sont donc détachés de l'expansion moyenne. Cela va donner les galaxies, amas de galaxies etc. A l'intérieur de ces zones il n'y a plus d'expansion, l'expansion concerne les régions de densité moindres correspondant à la densité moyenne de l'univers.

L'expansion étant purement dynamique on peut comparer ça à un cas classique de dynamique en physique newtonienne.

On est sur un astre et on envoie une pierre en l'air:
"A un instant t0 on observe la pierre en l'air, ce qui correspond à aujourd'hui. On voit qu'elle s'éloigne à une certaine vitesse. On mesure la force exercée par l'astre. On peut en déduire que la pierre s'éloignera indéfiniment compte tenu de sa vitesse et de la force de gravité."

Maintenant on fait l'analogie avec l'expansion. L'univers est ma pierre, l'expansion correspond à l'éloignement de la pierre, sa vitesse correspond au taux d'expansion. La densité de matière de l'univers correspond à la force de gravité. Si je reprends la phrase précédente en remplaçant ces mots cela donne:

"A un instant t0 on observe l'univers, ce qui correspond à aujourd'hui. On voit qu'il est en expansion à un certain taux. On mesure la densité de matière de l'univers. On peut en déduire que l'expansion sera infini compte tenu du taux d'expansion et de la densité."

Si je reviens à ma pierre et que je considère cette fois un astre qui exerce une plus grande force, ma pierre va s'éloigner, puis retomber sur l'astre et s'arrêter au niveau du sol. Ma pierre ne s'éloigne plus, elle n'a plus de vitesse.
Et bien on a la même chose avec l'expansion, si on prend un endroit plus dense, l'expansion devient contraction puis des mécanismes arrêtent l’effondrement tout comme le sol arrête ma pierre qui retombe (pour les puristes c'est ce qu'on appelle la virialisation).

L'expansion comme l'éloignement de la pierre sont des conséquences purement dynamiques, elles évoluent en fonction des "forces" en jeu (globalement la gravité) mais il n'y a pas de force d'expansion tout comme il n'y a pas de force d'éloignement qui fait que la pierre s'éloigne alors que la gravité lui dit de retomber. Certes on peut se demander pourquoi c'est en expansion, c'est à dire qu'est ce qui a donné l’impulsion initiale (comme ma main qui jette la pierre), mais là ce n'est plus la question.

Cette analogie, je trouve, a le mérite de faire ressortir le côté dynamique de l'univers, et de comprendre que l'expansion n'est qu'une conséquence de la gravitation (au sens général de la relativité générale). On comprends pourquoi l'expansion doit ralentir (comme ma pierre) s'il n'y a que de la matière. On comprends pourquoi l'accélération de l'expansion n'est pas possible sans quelque chose d'exotique (comme si ma pierre avait avait des rétrofusées qui la faisait accélérer en s'éloignant) mais qui est par contre complètement naturel dans les équations de la relativité générale contrairement à l'analogie classique de la mécanique newtonienne.

Bonjour,
Si j'ai compris ton explication, A partir d'une certaine densité de matière, la constante de hubble est nulle. Je pensais et je ne crois pas être le seul, que pour des échelles de l'ordre de la galaxie, le taux d'expansion étant infiniment faible (vu les distance) il y avait quand même une expansion relative entre deux points, mais facilement contrebalancée par la gravitation.

Quand je te lis, on peut avoir une expansion négative. Est-ce une contraction de l'espace-temps? Qu'en est il de la force de gravitation.

Cordialement,
Zefram

[Deedee81]

Salut,

Oui la constante de Hubble peut être nulle (pas d'expansion, univers statique). Note que cette possibilité est instable (le moindre écart, et il y en a forcément puisque l'homogénéité n'est jamais parfaite, et on bascule dans l'expansion ou la contraction. Einstein ne s'en était pas rendu compte lorsqu'il avait construit son premier modèle en ajoutant une constante cosmologique pour avoir une solution statique, je crois que c'est Lemaitre qui lui a montré ce problème).

Une expansion négative est en effet une contraction (rapprochement des galaxies, contraction de l'espace-temps/de l'univers, big crunch).

La force de gravitation agit surtout localement (elle est en 1/r²) mais elle ne peut empêcher un big crunch puisqu'elle est dans le même sens. Elle ne peut non plus lutter contre un big rip (expansion exponentielle) car là l'expansion est trop violente (elle finirait par tout surmonter, même les liens électromagnétiques, les atomes seraient "éclatés").

[inviteaa100457]

Je sais que je suis chiant mais l’accélération de l'expansion a donc un effet à l’échelle atomique, de ma chambre ou de ma galaxie!
Cela même si les effets sont contrecarrées par les autres forces en jeux et donc, pour l'instant, inexistants!

[Deedee81]

Je sais que je suis chiant mais l’accélération de l'expansion a donc un effet à l’échelle atomique, de ma chambre ou de ma galaxie!
Cela même si les effets sont contrecarrées par les autres forces en jeux et donc, pour l'instant, inexistants!

En principe oui.

Je dis en principe car pour moi, dans la réalité, non (j'explique ci-dessous). Je précise aussi que tout le monde n'est pas d'accord ! Il est vrai que les calculs sont irréalisables. Je préfère le dire pour que tu prennes mes propos avec un grain de sel et qu'il n'y ait pas de malentendu.

L'idée est donnée par l'analogie de la pierre qu'on jette en l'air reprise par Gloubi ci-dessus. On jette une pierre en l'air et elle s'éloigne mais en ralentissant de plus en plus (excepté qu'on observe une accélération de l'expansion, mais bon, ça c'est un autre problème ).

Je jetons deux pierres en l'air l'une après l'autre, elles vont s'éloigner l'une de l'autre au cours du temps (à moins que leur vitesse initiale soit faible et qu'elles retombent, mais tant qu'elles s'éloignent du sol, elles s'éloignent aussi l'une de l'autre).

Pou les interactions locales (gravité, liaisons chimiques, etc...) on peut analogiser ça par une corde qui relierait les deux pierres. Elle se tend. Elle résiste. Et force ainsi les deux pierres à garder leur distance proche. Et il n'y a alors plus du tout d'effet d'expansion.

Pour moi, l'expansion est en quelque sorte une "impulsion" originale (d'origine inconnue) et les galaxies continuent sur leur lancée (en ralentissant à cause de la gravitation globale ou en accélérant à cause de la mystérieuse énergie noire). Mais si quelque chose lie deux corps, alors cela annule l'effet et il n'y a plus d'expansion du tout entre ces corps ni a échelle encore plus petite. Tout simplement parceque l'impulsion était initiale et ne "pousse" plus les galaxies.

A noter que si la théorie du big rip est correcte (j'espère que non ), l'énergie noire deviendrait de plus en plus forte et, elle, elle pousserait de plus en plus fort jusqu'à vaincre toutes les liaisons locales même à petite échelle.

Mais il faut bien avouer que vérifier tout ça est difficile. Expérimentalement l'expansion est trop faible pour être mesurable à notre échelle. Et les calculs utilisent toujours des solutions idéalisées (univers totalement homogène, etc.) et dès qu'on sort de l'idéalisation les calculs sont épouvantables voire totalement irréalisables (même parfois sur ordinateur). Or ici on est justement dans un cas non idéalisé (avec des structures locales liées, etc...)

[Zefram Cochrane]

Salut,

Oui la constante de Hubble peut être nulle (pas d'expansion, univers statique). Note que cette possibilité est instable (le moindre écart, et il y en a forcément puisque l'homogénéité n'est jamais parfaite, et on bascule dans l'expansion ou la contraction. Einstein ne s'en était pas rendu compte lorsqu'il avait construit son premier modèle en ajoutant une constante cosmologique pour avoir une solution statique, je crois que c'est Lemaitre qui lui a montré ce problème).

Une expansion négative est en effet une contraction (rapprochement des galaxies, contraction de l'espace-temps/de l'univers, big crunch).

La force de gravitation agit surtout localement (elle est en 1/r²) mais elle ne peut empêcher un big crunch puisqu'elle est dans le même sens. Elle ne peut non plus lutter contre un big rip (expansion exponentielle) car là l'expansion est trop violente (elle finirait par tout surmonter, même les liens électromagnétiques, les atomes seraient "éclatés").

Comment cela se passe au niveau théorique?
Est-ce que l'on considère un volume d'espace réduit, une sphère autour d'un amas de galaxie locales?
Comment fait on pour distinguer ce qui ressort de la gravitation de l'expansion négaive?
Cordialement,
Zefram

[Amanuensis]

Je sais que je suis chiant mais l’accélération de l'expansion a donc un effet à l’échelle atomique, de ma chambre ou de ma galaxie!
Cela même si les effets sont contrecarrées par les autres forces en jeux et donc, pour l'instant, inexistants!

Faut distinguer deux cas. Celui où seule la gravitation intervient, et celui où une autre force d'attraction intervient pour stabiliser une structure (exemple un atome, mais aussi un caillou, une planète, une étoile, une étoile à neutrons, ...).

* Cas de la gravitation seule : cela n'a pas de sens de distinguer un effet qu'on appellerait "expansion" et un autre effet qu'on appellerait "attraction gravitationnel" ; ce sont deux manifestations d'un unique phénomène, la courbure de l'espace-temps.

Le parallèle que je fais usuellement est la courbure de la surface terrestre. Je me mets fond d'une doline, je mesure la courbure. Quel sens cela a-t-il de dire "la courbure est celle de la surface de la Terre, mais elle est contrecarrée par une courbure locale dans l'autre sens" ? On fait une distinction entre une moyenne à très longue distance, et une perturbation par rapport à cette moyenne, c'est tout. Il n'y a pas deux notions de courbure, il n'y en n'a qu'une avec des influences diverses. En gros, un système gravitationnellement lié va avoir une "taille", un système non lié va être "en expansion" ; et en cherchant bien, on trouvera des cas limites, des systèmes faiblement liés qui perdent des bouts sans qu'on puisse clairement dire si la vitesse d'éloignement de ces bouts est inertielle ou due à l'expansion.

---

* Cas d'une force autre que la gravitation (e.g., atome, planète, etc. loin de toute autre masse, c'est à dire dans un champ de courbure égal à la valeur moyenne à grande échelle (1) : Vous avez raison, l'expansion s'applique parfaitement, ce n'est pas une question de petite ou grande distance. Et l'effet n'est pas visible parce que la force autre que la gravitation domine.

On peut quand même remarquer que le domaine des structures stabilisées par une force autre que la gravitation est assez limité. Dès qu'on dépasse la taille des plus grandes étoiles, les systèmes liés le sont par la gravitation. Ce qui fait qu'il n'y a pas de cas pratique de système lié où cela a un sens pratique de prendre en compte l'expansion.

(1) En fait dans énormément d'endroits la courbure riemannienne tend à déformer un système (et y arrive en l'absence de force contrecarrante autre que la gravitation ; le cas de l'expansion est celui d'une déformation par grossissement isotrope, c'est juste un cas particulier.

[invite51d17075]

on peut s'amuser à imaginer des représentations ludiques , même en 2D !
après tout, la perspective dans les tableaux a amené une vision pseudo 3D
le relief aujoud'hui va plus loin.
donc je prend ma casquette de peintre amateur ( dada perso ) et j'imagine.
je regarde une rue dans sa longueur.
mais plus je vois loin , plus je vois avant.
donc tout fond je vois ma rue il y a un sciècle ou 2 ( véhicules, architecture,.. ), et à coté de moi les nelles techno.
ensuite l'expension .. peut être par une déformation de la perspective dans la profondeur.
je sais que je suis HS, mais visuellement , je trouve celà .. disons séduisant.

[inviteaa100457]

Deedee81, tu me semble septique concernant "l’accélération" de l'expansion!
Comment interprètes-tu les observations ayant conduit à l’énergie sombre.

[Deedee81]

Salut,

Deedee81, tu me semble septique concernant "l’accélération" de l'expansion!

J'ai donné cette impression ? J'en suis désolé, ce n'est pas le cas.

Comment interprètes-tu les observations ayant conduit à l’énergie sombre.

Pour le moment je ne peux que constater l'accélération (confirmée par des mesures indépendantes).

Mais pour sa raison, alors là ! Il y a pleins d'hypothèses : gravité modifiée, constante cosmologique (= constante universelle), "matière exotique" (pression négative = énergie noire), quintessence (énergie du vide), non homogénéité de l'univers observable,.... (j'ai même mes propres idées ). J'avais même soupçonné un problème avec les chandelles standards (ici les supernovae de type I.a dites atypiques), mais je crois que c'est réfuté (on en sait nettement plus sur ces cas atypiques et l'accélération a été confirmée par l'étude du fond cosmologique).

On en sait tout simplement trop peu pour trancher. Il faudra attendre les prochaines campagnes de mesure pour en savoir un peu plus (comme on l'a fait pour la matière noire sur laquelle on sait maintenant beaucoup et qui reste pourtant... bien mystérieuse !). En particulier la mesure de son isotropie (l'accélération est-elle la même dans toutes les directions ?) et son évolution dans le temps. Déjà ça permettra d'envoyer les trois quart des hypothèses à la poubelle des mauvaises idées (y compris peut-être les miennes). Il en restera un quart (soit quelques unes dont... des dizaines et des dizaines de variantes, il y aura encore du boulot )