accélération de l'expansion et énergie noire

[cpalperou]

Bonjour,
mes excuses si ces 2 questions ont déjà été posées (j'ai fait une recherche et je n'ai pas trouvé).

Si j'ai bien compris, 2 effets s'opposent dans l'univers:

1. l'effet dû à la gravité: rapprochement des galaxies
2. L'effet dû à l'énergie noire: éloignement des galaxies

Le 2ème effet étant plus important, l'univers est en expansion. Ainsi, l'expansion de l'univers est due à cette mystérieuse énergie noire.
Voici ma 1ère question:
Je ne comprends pas pourquoi on dit que l'énergie noire accélère cette expansion! L'énergie noire augmente en fonction du temps?
et ma 2ème question:
il existe des collisions de galaxies (d'ailleurs, je crois qu'on va se prendre dans quelques millions d'années Andromède en pleine tête!!). Cele n'est il pas en contradiction avec un univers en expansion, c'est à dire un univers dans lequel les galaies s'éloignent les unes des autres?

Merci de vos réponses et bonne journée
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[Gloubiscrapule]

Si j'ai bien compris, 2 effets s'opposent dans l'univers:

1. l'effet dû à la gravité: rapprochement des galaxies
2. L'effet dû à l'énergie noire: éloignement des galaxies

C'est un peu plus compliqué que ça. Il faut plutôt distinguer le contenu, c'est à dire matière et énergie noire. Leurs effets respectifs sur l'évolution de l'univers est différent. Aucun des deux n'est la cause de l'expansion, mais les deux l'affectent de façon différente.

Le 2ème effet étant plus important, l'univers est en expansion. Ainsi, l'expansion de l'univers est due à cette mystérieuse énergie noire.

Non l'expansion n'a rien à voir avec l'énergie noire. Cette dernière ne fait qu'accélérer l'expansion... Alors que la matière tend à la ralentir.

Voici ma 1ère question:
Je ne comprends pas pourquoi on dit que l'énergie noire accélère cette expansion! L'énergie noire augmente en fonction du temps?

L'énergie noire reste constante au cours du temps. Dans les équations ça veut dire que le taux d'expansion (vitesse divisée par distance) est constant. Donc la vitesse évolue comme la distance et comme la distance augmente (car expansion), la vitesse aussi et donc ça accélère.

et ma 2ème question:
il existe des collisions de galaxies (d'ailleurs, je crois qu'on va se prendre dans quelques millions d'années Andromède en pleine tête!!). Cele n'est il pas en contradiction avec un univers en expansion, c'est à dire un univers dans lequel les galaies s'éloignent les unes des autres?

Les galaxies s'éloignent à grande échelle, typiquement entre les amas de galaxies. A l'intérieur de ces derniers, les galaxies ne subissent pas l'expansion et sont susceptibles d'entrer en collisions comme par exemple Andromède et la Voie lactée dans quelques milliards d'années...

[cpalperou]

Merci pour ta réponse

Aucun des deux n'est la cause de l'expansion,

Peux-tu développer ce point STP: quelle est donc la cause de l'expansion?

[mach3]

Peux-tu développer ce point STP: quelle est donc la cause de l'expansion?

c'est l'homogénéité de l'univers à grande échelle. Un univers homogène ne peut, selon la relativité générale, être statique, il est soit en contraction, soit en expansion. L'observation montre que l'on est dans le 2e cas et qu'on ne basculera vraisemblablement jamais vers le 1er cas.

m@ch3

[A voir en vidéo sur Futura]

[RVmappeurCS]

La "cause" de l'expansion vient des équations de champ d'Einstein

calculées dans le cas homogène et isotrope. Si tu supposes en plus que le contenu de l'Univers peut se modéliser comme un mix de fluides parfaits d'équations d'état alors les équations de Friedmann-Lemaître qui permettent de prédire l'évolution du facteur d'échelle de l'Univers avec le temps cosmique peuvent se réduire à :

avec la constante de Hubble (paramètre de Hubble aujourd'hui), le paramètre de densité de la radiation, celui de la matière (baryonique ou noire) et celui de la constante cosmologique, dans le cas d'une énergie noire d'équation d'état .
Bref, l'évolution du facteur d'échelle de l'Univers dépend du mix des différentes composantes de l'Univers. Et si tu veux que ça colle aux observations, il te faut : (à vérifier), et .

Après tu as plein de modèles d'énergie noire possibles basés sur la physique des particules ou sur des approches phénoménologiques (modèles de quintessence avec une densité d'énergie noire variant en fonction du temps, phantom dark energy etc...). Mais la plupart sont des modèles (reproduisant les données observationnelles) et pas des théories capables d'expliquer la physique sous-jacente du phénomène. En fait le terme énergie noire il faut le voir comme un placeholder sexy pour quelque chose que l'on ne comprend pas. Tu pourrais tout autant l'appeler "toto" ou "tata" (mais bon énergie noire c'est quand même mieux : ça représente un contenu énergétique de l'Univers que l'on est incapable de détecter).

Je rappelle que tout ce que je viens de dire est valable (comme toujours en physique) dans le cadre des hypothèses de départ : un espace-temps décrit par les équations de champ d'Einstein, un Univers homogène et isotrope à une échelle suffisamment grande, et un contenu décrit comme un mix de fluides parfaits...

[cpalperou]

merci Mach3 et merci aussi RVmappeurCS mais j'ai rien compris à tes équations!
C'est quoi , c'est quoi ,....
Il doit y avoir moyen d'expliquer pourquoi l'expansion sans cet attirail mathématque, non?

[vhanfoub]

si on le pouvait, il ne faudrait pas faire de longue et difficiles études pour être physiciens

je suis comme toi un profane passionné par la physique en général et l'astro physique en particulier, mais n'ayant jamais fait d'études dans ce domaine, je me contente d'essayer de comprendre avec les divers livre de vulgarisation. Je sais que certain n'aime pas ces livres car il véhicule certaine idée pouvant mal être interprété mais ca te permet de toucher du doigt la complexité et la beauté de l'univers, sans avoir de notion mathématique poussé.

[jojo17]

Il doit y avoir moyen d'expliquer pourquoi l'expansion sans cet attirail mathématque, non?

Salut,
au passage...Ce que nous observons s'explique en terme d'expansion, mais pourquoi nous observons ce que nous observons, la science ne te l'expliquera pas...

[RVmappeurCS]

En fait la beauté des équations de Friedmann-Lemaître c'est qu'il n'y a pas besoin de tout un attirail mathématique une fois que l'on sait quelle est la forme des tenseurs d'Einstein et d'Energie-Impulsion : c'est abordable dès que l'on sait calculer une dérivée, c'est à dire à un niveau première ou terminale S. Je suis en train de rédiger une activité/TP/TD pour lycéens en ce sens.

[arbanais83]

En fait la beauté des équations de Friedmann-Lemaître c'est qu'il n'y a pas besoin de tout un attirail mathématique une fois que l'on sait quelle est la forme des tenseurs d'Einstein et d'Energie-Impulsion : c'est abordable dès que l'on sait calculer une dérivée, c'est à dire à un niveau première ou terminale S. Je suis en train de rédiger une activité/TP/TD pour lycéens en ce sens.

Bonjour.
J'aime bien quand on aborde une partie enseignement qui réussit à se situer au-dela la simple vulgarisation mais sans être trop complexe au niveau connaissance mathématiques et physiques.
Quel sera le but du TP/TD ?

[RVmappeurCS]

@arbanais83 : Je le mettrai de toutes façons en ligne une fois que j'en aurai terminé la rédaction et qu'il aura été "crash testé" en situation réelle. C'est assez gros puisqu'au final ça fera une trentaine de pages : le but final c'est d'étudier les différentes évolutions de l'Univers possible en fonction de son contenu. Il y a trois parties : 1 partie assez mathématique au début où l'on part des tenseurs diagonaux et où l'on retrouve les équations de Friedmann-Lemaître, 1 partie plus physique où le but est d'obtenir la forme de l'équation que je mettais dans mon précédent message et d'en étudier les cas simples, et 1 partie plus numérique où il s'agit d'intégrer l'équation par la méthode la plus simple possible (Euler) pour faire une étude plus poussée de l'évolution en fonction du contenu de l'Univers.