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accélération de l'expansion



  1. #1
    astrocurieux

    accélération de l'expansion


    ------

    Bonjour,

    Si j'ai bien compris l'histoire au début les vitesses d'expansion de l'univers étaient très grandes et ont dans un premier temps diminué avant de se mettre à accélérer à nouveau, elles ont dû être à l'équilibre à un moment.
    Je visualise bien cette courbe de l'accélération, je la vois avec un palier, elle devient presque plate, à l'horizontale, elle l'est même certainement au point d'équilibre, puis repart.

    Peut-on voir cette courbe ?
    Il y a un début, peut-on prévoir une fin ?
    Quel était la vitesse d'expansion à l'équilibre ?

    Merci

    -----
    Dernière modification par astrocurieux ; 28/10/2012 à 15h05.

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  3. #2
    Gloubiscrapule

    Re : accélération de l'expansion

    L'accélération c'est la variation de vitesse qui elle même est la variation de la distance. Accélération de vitesse ça ne veut rien dire. Accélération de l'expansion ça signifie accélération de l'augmentation de distance du à l'expansion.
    Et en général on ne regarde pas la vitesse d'expansion, car elle dépend de la distance (voir loi de Hubble) mais la vitesse divisée par la distance, qu'on appelle taux d'expansion (sa valeur aujourd'hui est la constante de Hubble). Cette quantité est indépendante de la distance et ne dépend que du temps.

    Pour plus de détails et les courbes de l'augmentation de distance et du taux d'expansion en fonction du temps, voir ce lien:
    http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3475167
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

  4. #3
    astrocurieux

    Re : accélération de l'expansion

    Pas facile d'avoir une réponse simple lol
    Je remercie bien Gloubiscrapule pour les efforts qu'il fait pour moi.
    J'ai commencé à explorer les liens et wiki pour me connecter à la question, il va me falloir un peu de temps pour bien saisir mais cela me semble parfait.
    Désolé de ne pas l'avoir trouvé par moi-même.

  5. #4
    astrocurieux

    Re : accélération de l'expansion

    Bon, j'ai un peu réfléchit.

    Il faut donc parler de facteur d'échelle et le point d'équilibre n'est pas forcement à l'horizontale, mais les questions 2 et 3 restent.

    Dans la mesure ou je comprends qu'au début tous les compteurs étaient au max et qu'aujourd'hui il y en a un qui augmente plus qu'il ne devrait, je l'ai ma courbe.

    C'est vrai, je m'exprime très mal et ne maîtrise pas toujours les sujets que j'aborde, mais je suis quand même un peu logique.

    On doit pouvoir déterminer une valeur particulière correspondant au centre du basculement sur la courbe, à une époque et un taux d'expansion précis.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    astrocurieux

    Re : accélération de l'expansion

    Le taux d'expansion diminue moins vite que prévu ce qui entraine une augmentation du facteur d'échelle plus rapide que prévue.
    OK, je crois que je comprends.
    Le basculement semble se faire aux alentours de 8-9 milliards d'années pour un taux d'expansion proche de 100 km/sMpc.

    Et du coup je commence à comprendre la constante de hubble qui représente donc le taux de variation du facteur d'échelle dans le temps.
    Mais la première chose qu'on remarque alors avec cette constante est qu'elle n'est pas constante donc.

  8. #6
    Gloubiscrapule

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par astrocurieux Voir le message
    Le taux d'expansion diminue moins vite que prévu ce qui entraine une augmentation du facteur d'échelle plus rapide que prévue.
    C'est exactement ça, l'accélération de l'expansion.

    Citation Envoyé par astrocurieux Voir le message
    Le basculement semble se faire aux alentours de 8-9 milliards d'années pour un taux d'expansion proche de 100 km/sMpc.
    Si je ne me suis pas trompé, la dérivée seconde du facteur d'échelle est nulle vers 7 milliards d'années (avant ça décélère et après ça accélère).
    On peut aussi regarder quand l'énergie sombre et la matière sont à densités égales. Cela arrive vers 9 milliards d'années (avant la matière domine et après c'est l'énergie sombre).

    Citation Envoyé par astrocurieux Voir le message
    Et du coup je commence à comprendre la constante de hubble qui représente donc le taux de variation du facteur d'échelle dans le temps.
    Mais la première chose qu'on remarque alors avec cette constante est qu'elle n'est pas constante donc.
    Oui et oui. Effectivement la constante de Hubble n'est pas constante.
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

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  10. #7
    papy-alain

    Re : accélération de l'expansion

    Bonjour à tous.


    Citation Envoyé par Gloubiscrapule Voir le message
    Si je ne me suis pas trompé, la dérivée seconde du facteur d'échelle est nulle vers 7 milliards d'années (avant ça décélère et après ça accélère).
    On peut aussi regarder quand l'énergie sombre et la matière sont à densités égales. Cela arrive vers 9 milliards d'années (avant la matière domine et après c'est l'énergie sombre).
    J'en déduis que vers 3 ou 4 milliards d'années, la densité de matière était telle que la décélération devait être conséquente. Je m'explique mal qu'à cette époque on ne se soit pas dirigé vers un big crunch, l'effet de l'énergie sombre étant insignifiante par rapport aux masses en présence.
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.

  11. #8
    Gloubiscrapule

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    Je m'explique mal qu'à cette époque on ne se soit pas dirigé vers un big crunch, l'effet de l'énergie sombre étant insignifiante par rapport aux masses en présence.
    L'effet de l'énergie sombre était négligeable mais pour avoir un big crunch il faut que la densité soit supérieure à la densité critique, ce qui n'a jamais été le cas!
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

  12. #9
    papy-alain

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par Gloubiscrapule Voir le message
    L'effet de l'énergie sombre était négligeable mais pour avoir un big crunch il faut que la densité soit supérieure à la densité critique, ce qui n'a jamais été le cas!
    Je situe mal cette notion de densité critique dans la mesure où, juste après la période d'inflation, l'effet de la gravitation devait être démesurée, en regard de l'effet pratiquement nul de l'énergie sombre. Dés que la matière s'est constituée, la densité de matière était énorme et, malgré tout, la densité critique n'a jamais été atteinte ? C'est incompréhensible pour mon petit cerveau, il y a visiblement quelque chose qui m'échappe.
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.

  13. #10
    Gloubiscrapule

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    Dés que la matière s'est constituée, la densité de matière était énorme et, malgré tout, la densité critique n'a jamais été atteinte ? C'est incompréhensible pour mon petit cerveau, il y a visiblement quelque chose qui m'échappe.
    La densité critique dépend seulement de H le taux d'expansion qui dépend du temps, donc la densité critique dépend du temps. Certes, dans le passé la densité de matière était énorme mais H l'était aussi et par conséquent la densité critique aussi. Ce que disent les équations de Friedman est que:
    - si l'univers est plat (paramètre k=0 dans les équations), la densité totale est toujours égale à la densité critique de tous temps.
    - si l'univers n'est pas plat (paramètre k=1 ou k=-1), la densité totale est toujours supérieure (k=1) ou inférieure (k=-1) à la densité critique. Et quelque soit k, la densité tend vers la densité critique quand t tend vers 0.
    Autrement dit à l'origine tous les univers FLRW ont une densité très proche ou égale à la densité critique et on peut entendre des fois "tous les univers FLRW naissent plat".

    Aujourd'hui notre univers a sa densité très proche de la densité critique, donc dans le passé elle était encore plus proche. Par contre on ne peut pas savoir (à cause de la précision des mesures) si on est dans le cas k=0 (univers plat) où k=+1 ou k=-1 (univers fermé ou ouvert) et que la courbure ne soit pas assez grande pour qu'on la détecte.
    Dernière modification par Gloubiscrapule ; 29/10/2012 à 13h55.
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

  14. #11
    papy-alain

    Re : accélération de l'expansion

    Instinctivement, je dirais que si l'Univers n'avait pas été plat, on aurait eu soit un big crunch, soit une accélération constante de l'expansion depuis le début, non ? Ce n'est pas l'indication que l'Univers est réellement plat ?
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.

  15. #12
    Gloubiscrapule

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    Instinctivement, je dirais que si l'Univers n'avait pas été plat, on aurait eu soit un big crunch, soit une accélération constante de l'expansion depuis le début, non ? Ce n'est pas l'indication que l'Univers est réellement plat ?
    Non. Déjà tu peux pas avoir une accélération depuis le début si tu as de la matière. En effet comme l'énergie sombre (modélisée par une constante cosmologique) a une densité constante, plus tu remontes dans le passé plus la matière domine (car sa densité augmente dans le passé) et plus la dynamique de l'univers évolue comme s'il n'y avait que de la matière donc tu as forcément décélération au début.

    Un récapitulatif des évolutions de l'univers en fonction de la constante cosmologique et de la courbure:
    Univers.jpg
    Images attachées Images attachées  
    Dernière modification par Gloubiscrapule ; 29/10/2012 à 14h32.
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

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  17. #13
    papy-alain

    Re : accélération de l'expansion

    Bonjour Gloubi, bonjour à tous.

    Citation Envoyé par Gloubiscrapule Voir le message
    plus tu remontes dans le passé plus la matière domine (car sa densité augmente dans le passé) et plus la dynamique de l'univers évolue comme s'il n'y avait que de la matière donc tu as forcément décélération au début.
    Normal. Mais une notion m'échappe toujours : pourquoi, après la période d'inflation, l'expansion ne s'est elle pas arrêtée tout net ? En fait, tout se passe comme si l'inflation initiale avait doté la matière d'une énergie cinétique que la densité de matière freinait, certes, mais sans pouvoir l'arrêter. Or, cette vision est fausse : la matière ne se déplace pas, c'est l'espace qui grandit. Il y a donc une force d'inertie à l'expansion ? Comment expliquer cela ?
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.

  18. #14
    Deedee81
    Modérateur

    Re : accélération de l'expansion

    Salut,

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    Normal. Mais une notion m'échappe toujours : pourquoi, après la période d'inflation, l'expansion ne s'est elle pas arrêtée tout net ? En fait, tout se passe comme si l'inflation initiale avait doté la matière d'une énergie cinétique que la densité de matière freinait, certes, mais sans pouvoir l'arrêter. Or, cette vision est fausse : la matière ne se déplace pas, c'est l'espace qui grandit. Il y a donc une force d'inertie à l'expansion ? Comment expliquer cela ?
    On n'a pas vraiment d'explication physique à l'expansion (et donc à son arrêt) ! On invoque souvent pour la modéliser un "champ de dilaton" parfois "justifié" par des raisonnements sur la brise de symétrie (séparation de l'interaction faible et électromagnétique, par exemple, passant d'un "vide énergétique" au vide actuel). Mais on fait un peu ce qu'on veut, du moment que ça colle

    Du fait de son contenu en matière/énergie, la relativité générale implique que la métrique espace-temps de l'univers ne devrait pas se "dilater" à ce point. Cette métrique n'a pas d'inertie, donc ce problème ne se pose pas. On a directement une relation : expansion = fct(paramètres univers) (paramètres étant densité, etc.) donnée par l'équation d'Einstein (à travers les métriques de Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker par exemple).

    Donc, l'inflation est provoquée par "quelque chose" (le dilaton) qui "pousse". Et l'inflation s'arrête d'un coup si on arrête de pousser.
    Keep it simple stupid

  19. #15
    papy-alain

    Re : accélération de l'expansion

    Puisqu'on n'a pas d'explication physique rationnelle quant à la nature de l'expansion et que, par ailleurs, on ne sait pas non plus ce qu'est l'énergie noire, comment est il possible d'affirmer que l'énergie noire n'est responsable que de l'accélération de l'expansion et non de l'expansion elle-même ?
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.

  20. #16
    Calvert

    Re : accélération de l'expansion

    Salut !

    Dans la première phrase de Deedee :

    On n'a pas vraiment d'explication physique à l'expansion (et donc à son arrêt) ! On invoque souvent pour la modéliser un "champ de dilaton" parfois "justifié" par des raisonnements sur la brise de symétrie (séparation de l'interaction faible et électromagnétique, par exemple, passant d'un "vide énergétique" au vide actuel). Mais on fait un peu ce qu'on veut, du moment que ça colle
    il faut lire "inflation" au lieu d'expansion, je pense.

    Ce qu'il faut comprendre, à mon avis :

    La relativité générale appliquée à un univers homogène et isotrope mène aux équations dites "de Friedmann". Elles décrivent l'évolution de l'univers en fonction de son contenu énergétique.

    Dans la cas le plus simple applicable à notre univers (pas de matière noire, pas d'énergie noire (i.e. pas de constante cosmologique)), ces équations ont trois solutions distinctes :

    1. Un univers en contraction,
    2. Un univers statique,
    3. Un univers en expansion.

    2. est exclu, car c'est une solution instable. L'observation permet de choisir entre 1 et 3 : c'est 3.
    Ce qu'il faut comprendre à ce stade, c'est que l'expansion/contraction de l'univers découle des équations de la RG. Elle ne nécessite ni énergie, ni matière noires.

    Par la suite, on s'est rendu compte de plusieurs choses. Premièrement, il semble y avoir de grandes quantités de masse dans l'univers que l'on n'arrive pas à voir (cf les travaux de Zwicky). On a donc dans un premier temps ajouté de la matière noire dans les modèles cosmologiques. Cela ne change pas fondamentalement la discussion précédente.
    Par la suite, on s'est rendu compte d'anomalies entre la luminosité attendue des supernovae de type Ia et leur redshift. Cela impliquait une accélération de l'expansion de l'univers. On ne peut pas arriver à ce résultat sans ajouter aux équations de Friedmann une constante dite "cosmologique" (la même qu'Einstein avait ajouté pour faire "sa plus grande erreur").

    L'accélération de l'expansion nécessite donc de l'énergie noire, mais l'expansion en soit pas du tout. Elle est aussi présente dans les modèles sans énergie noire, avec seulement de la matière "standard".

  21. #17
    papy-alain

    Re : accélération de l'expansion

    Merci, Calvert.

    A te lire, j'ai plutôt l'impression que le problème est plutôt à caractère historique. Edwin Hubble a d'abord constaté la fuite des galaxies. C'est cette observation qui a conduit Friedman à construire son modèle basé sur ce qui était connu à l'époque. Ce n'est que bien plus tard que l'accélération a été mesurée, ce qui a entrainé tout naturellement l'ajout d'une nouvelle composante au modèle existant, ce qui différencie aujourd'hui l'expansion de son accélération. Mais si Friedman avait eu connaissance, à l'époque, de cette accélération, n'aurait il pas élaboré un modèle englobant harmonieusement l'ensemble du phénomène, sans faire cette distinction entre l'expansion et son accélération ?
    Si l'on voit l'expansion comme une sorte de pression radiative constante (ce n'est qu'une analogie, bien sûr) agissant comme une gravité négative, n'est il pas normal que cette expansion ralentisse quand l'Univers est jeune et dense, puis se stabilise, et enfin s'accélère lorsque la densité de matière diminue ?
    La constante de Hubble (qui porte bien mal son nom, vu qu'elle varie avec t) ne dépend elle pas tout simplement du rapport de force entre gravité et anti-gravité symbolisée par l'énergie sombre ?
    Dernière modification par papy-alain ; 30/10/2012 à 11h15.
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.

  22. #18
    astrocurieux

    Re : accélération de l'expansion

    Papy a raison.
    A l'expansion (ou inflation) il faut une explication.
    Les équations décrivent mais n'expliquent rien.
    Et en plus elles décrivent ce que l'on veut leur faire décrire, il suffit de modifier une constante et on passe d'un cas à un autre, et si cela ne colle pas parfaitement on rajoute de l'énergie noire et de la matière noire, mais pour moi leur apparition EST la preuve que les équations ne sont pas au point.

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  24. #19
    Calvert

    Re : accélération de l'expansion

    Mais si Friedman avait eu connaissance, à l'époque, de cette accélération, n'aurait il pas élaboré un modèle englobant harmonieusement l'ensemble du phénomène, sans faire cette distinction entre l'expansion et son accélération ?
    Dans ce cas, peut-être la constante cosmologique d'Einstein aurait été réintroduite plus rapidement ! (Attention néanmoins, à l'époque où Einstein a introduit cette constante, il lui a donné un effet inverse à l'effet qu'on lui prête aujourd'hui, à savoir "garder" l'univers statique).
    J'ai l'impression que ce n'est qu'une question de tournure de phrase. Quand tu dis :

    Citation Envoyé par papy-alain
    comment est il possible d'affirmer que l'énergie noire n'est responsable que de l'accélération de l'expansion et non de l'expansion elle-même ?
    ça laisse sous-entendre que "sans énergie noire, l'univers ne serait pas en expansion". Et ça, c'est clairement faux. Il n'y a pas besoin d'énergie noire pour avoir une expansion de l'univers.

  25. #20
    papy-alain

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par Calvert Voir le message
    Il n'y a pas besoin d'énergie noire pour avoir une expansion de l'univers.
    Mais comment sait on cela, vu qu'on ne connaît pas la nature intrinsèque de l'expansion, pas plus que la nature de l'énergie noire ?
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.

  26. #21
    Calvert

    Re : accélération de l'expansion

    On sait cela, parce qu'on pense que la RG est un cadre valide pour traiter ce genre de questions. L'expansion est une cause directe de la RG.
    Ta question est un peu du même genre que "comment sait-on qu'il y a des réactions nucléaires au coeur des étoiles ? Personne n'est jamais allé voir !". On se fixe un "cadre de pensée" que l'on suppose valide, et on en étudie les conséquences.

  27. #22
    Deedee81
    Modérateur

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par Calvert Voir le message
    Dans la première phrase de Deedee :
    il faut lire "inflation" au lieu d'expansion, je pense.
    Gasp ! En effet !

    (et merci pour le complément d'explications)
    Keep it simple stupid

  28. #23
    Deedee81
    Modérateur

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par astrocurieux Voir le message
    Papy a raison.
    A l'expansion (ou inflation) il faut une explication.
    Les équations décrivent mais n'expliquent rien.
    En effet. Pour l'expansion on a l'explication. Mais il faut bien avouer que c'est fort difficile à vulgariser.

    Tout d'abord on a une description parfaitement physique de la manière dont la relativité générale fonctionne. A condition bien sûr d'accepter les postulats de la relativité générale comme le fait que l'espace-temps est décrit par une variété courbe et que les corps libre y suivent des géodésiques.

    Première difficulté de vulgarisation : l'équation d'Einstein. Celle-ci découle très naturellement soit de la généralisation de la gravité newtonienne, soit de la constatation que les propriétés du tenseur d'Einstein sont les mêmes que les propriétés du tenseur énergie-impulsion.

    Mais pour ce qui est de vulgariser ça, raaah !!!! On trouve un peu partout des vulgarisations (plus ou moins bonne) de la partie cinématique (espace-temps courbe, géodésique, trou noir,...). Mais pour l'équation d'Einstein, c'est le désert de Gobi ! Je n'ai vu qu'un seul article tentant un vulgarisation "avec les mains", il est dans ArXiv, mais je n'ai pas du tout trouvé cet article convaincant.

    Ensuite, une fois qu'on sait comment fonctionne la dynamique matière <-> courbure, cela conduit immanquablement à l'expansion de l'univers (ou sa contraction). Mais si résoudre les équations d'Einstein dans le cas d'un univers homogène et isotrope est relativement aisé, à nouveau, c'est dur dur à vulgariser.

    Si quelqu'un veut se lancer dans l'exercice expliquant de manière vulgarisée comment on trouve les équations d'Einstein et comment leur résolution conduit à FDW ? Moi, en tout cas, je sèche (il y a des équations curieusement très "simple", avec des guillemets quand même , mais très dure à expliquer avec des mots de tous les jours. Evidemment, on peut décrire avec des mots les étapes, du genre "on met la gravité de newton sous la forme d'une équation de Poisson avec le potentiel blabla.... Mais ça risque fort d'être aussi obscur que les équations).

    Curieusement, une fois qu'on a ça, l'inflation c'est plus facile à expliquer, sans doute parce que pour l'obtenir on fait juste un ajout (énergie du vide, constante cosmologique, dilaton,...).
    Keep it simple stupid

  29. #24
    papy-alain

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par Calvert Voir le message
    On sait cela, parce qu'on pense que la RG est un cadre valide pour traiter ce genre de questions. L'expansion est une cause directe de la RG.
    Ta question est un peu du même genre que "comment sait-on qu'il y a des réactions nucléaires au coeur des étoiles ? Personne n'est jamais allé voir !". On se fixe un "cadre de pensée" que l'on suppose valide, et on en étudie les conséquences.
    Bien sûr que l'expansion est une cause directe de la RG. Ce n'est pas pour autant que la RG explique la cause de l'expansion.
    On construit un modèle à partir de ce qu'on observe, puis on dit : "c'est comme ça parce que c'est ce que dit le modèle".
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.

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  31. #25
    astrocurieux

    Re : accélération de l'expansion

    La RG est incapable de décrire le monde quantique et tous les bricolages pour la faire correspondre aux observations à grande échelle n'y changeront rien.

    Une confiance aveugle en la RG risque fort de nous induire en erreur, son cadre de validité avéré se limite à notre environnement immédiat, je dirais à notre échelle de dimension mais dès qu'on en sort, vers l'infiniment petit ou vers l'infiniment grand, ça marche beaucoup moins bien.

  32. #26
    Calvert

    Re : accélération de l'expansion

    On construit un modèle à partir de ce qu'on observe, puis on dit : "c'est comme ça parce que c'est ce que dit le modèle".
    Non, la RG n'a pas été construite dans le but d'expliquer les observations cosmologiques (à l'époque où la RG a été construite, il n'y en avait simplement pas. N'oublions pas que l'acceptation du fait que les galaxies soient en fait des objets similaire à la Voie Lactée et très éloignés dans la communauté astrophysique ne remonte qu'aux années 20 !) Il s'agait à la base "seulement" une extension de la RR incluant la gravitation.

  33. #27
    papy-alain

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par Calvert Voir le message
    Non, la RG n'a pas été construite dans le but d'expliquer les observations cosmologiques (à l'époque où la RG a été construite, il n'y en avait simplement pas. N'oublions pas que l'acceptation du fait que les galaxies soient en fait des objets similaire à la Voie Lactée et très éloignés dans la communauté astrophysique ne remonte qu'aux années 20 !) Il s'agait à la base "seulement" une extension de la RR incluant la gravitation.
    Ca, ça me laisse rêveur. Parce qu'initialement, l'univers d'Einstein était statique, et si par la suite il a revu sa copie, c'est justement à la suite des observations d'Edwin Hubble. Du coup, Friedman leur a emboîté le pas, et après on dit que l'expansion découle des équations de Friedman, un peu comme si l'expansion avait attendu Friedman, Hubble et Einstein pour exister.
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.

  34. #28
    Calvert

    Re : accélération de l'expansion

    Ca, ça me laisse rêveur. Parce qu'initialement, l'univers d'Einstein était statique, et si par la suite il a revu sa copie, c'est justement à la suite des observations d'Edwin Hubble. Du coup, Friedman leur a emboîté le pas, et après on dit que l'expansion découle des équations de Friedman, un peu comme si l'expansion avait attendu Friedman, Hubble et Einstein pour exister.
    Je pense qu'il faut plutôt voir les choses ainsi :

    Avant Hubble et les débuts de la cosmologie observationnelle, on avait 3 sortes de modèles (je précise, parce que je ne suis pas certain que tu aies compris, que ces trois modèles découlent strictement des mêmes équations, c'est seulement le contenu en matière-énergie de l'univers qui dit dans quel cas on se trouve):
    - contraction
    - statique (mais instable)
    - expansion

    On n'avait aucun moyen de choisir lequel des trois pouvait être le bon. Pour des raisons personnelles, Einstein a choisi l'option 2 (je ne sais pas s'il savait si c'était une solution instable, ni, le cas échéant, comment il s'en accommodait).

    Après Hubble, on pouvait choisir non plus sur une base philosophico-personnelle, mais sur la base d'observations. A partir de là, c'était 3.
    Si tu préfères, le cas statique n'est qu'un cas ultra-particulier des cas expansions/contraction, avec des réglages de contenu en matière-énergie au poil près. Mais c'est exactement le même cadre conceptuel. Le cas statique d'Einstein n'est pas différent (au niveau des équations sous-jacentes) du cas expansion de Hubble, c'est juste une condition différente sur le contenu de cet univers.

  35. #29
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    Ca, ça me laisse rêveur. Parce qu'initialement, l'univers d'Einstein était statique, et si par la suite il a revu sa copie, c'est justement à la suite des observations d'Edwin Hubble. Du coup, Friedman leur a emboîté le pas, et après on dit que l'expansion découle des équations de Friedman, un peu comme si l'expansion avait attendu Friedman, Hubble et Einstein pour exister.
    Historiquement (et c'est important dans le débat) Friedmann a trouvé sur le papier que les solutions non statiques des équations d'Einstein étaient la règle générale. Il a publié ce travail théorique (juin 1922) bien avant que Hubble publie son travail sur la loi de proportionnalité. Et il est mort avant (1925) d'en avoir pu prendre connaissance.

    Ensuite ces solutions non statiques ont été retrouvées indépendamment, et toujours sur le papier, par Lemaitre. Celui ci a été en outre le premier à faire le lien entre ces prédictions théoriques et une observable, en mettant à jour la loi de proportionnalité v = Hd à partir des mesures de Slipher (1927).

    Hubble n'a publié que 2 ans plus tard et il n'était pas spécialement partisan de l'interprétation "univers dynamique" ; enfin il me semble qu'il est resté relativement neutre dans le débat, mais plutôt partisan d'une hypothèse plus orthodoxe à l'époque (genre "lumière fatiguée").
    Dernière modification par Gilgamesh ; 30/10/2012 à 20h55.
    Parcours Etranges

  36. #30
    Gloubiscrapule

    Re : accélération de l'expansion

    Citation Envoyé par papy-alain
    pourquoi, après la période d'inflation, l'expansion ne s'est elle pas arrêtée tout net ? En fait, tout se passe comme si l'inflation initiale avait doté la matière d'une énergie cinétique que la densité de matière freinait, certes, mais sans pouvoir l'arrêter. Or, cette vision est fausse : la matière ne se déplace pas, c'est l'espace qui grandit. Il y a donc une force d'inertie à l'expansion ? Comment expliquer cela ?
    Il y a des lois d'évolution, notamment les équations de Friedmann, et l'expansion ne peut pas s'arrêter tout net, à cause de ces lois.

    Quand j'envoie une balle en l'air pourquoi dès que je lâche la balle, elle ne s'arrête pas net au lieu de continuer à monter? Ta question a exactement le même sens. Dans ce cas, tu peux partir du principe fondamental de la dynamique ou de la conservation de l'énergie pour trouver ta loi d'évolution de la vitesse de la balle en fonction du temps. Elle va diminuer sous l'effet de la gravité mais ne va pas devenir nulle d'un coup.
    L'univers en RG est un objet dynamique qui obéit à des lois comme ta balle. Tu pars de l'équation d'Einstein pour arriver à l'équation de Friedmann, et tu trouves que l'expansion va diminuer sous l'effet de la gravité mais ne va pas s'arrêter d'un coup.

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    A te lire, j'ai plutôt l'impression que le problème est plutôt à caractère historique. Edwin Hubble a d'abord constaté la fuite des galaxies. C'est cette observation qui a conduit Friedman à construire son modèle basé sur ce qui était connu à l'époque. Ce n'est que bien plus tard que l'accélération a été mesurée, ce qui a entrainé tout naturellement l'ajout d'une nouvelle composante au modèle existant, ce qui différencie aujourd'hui l'expansion de son accélération. Mais si Friedman avait eu connaissance, à l'époque, de cette accélération, n'aurait il pas élaboré un modèle englobant harmonieusement l'ensemble du phénomène, sans faire cette distinction entre l'expansion et son accélération?
    Ça ne s'est pas du tout passé comme ça.
    D'abord Friedman établie son modèle d'univers et trouve les solutions non statiques en 1922.
    Indépendamment de Friedmann, en 1927, Lemaitre fait la même chose, et en plus trouve la loi de Hubble (de façon théorique) et donne même une estimation de la constante de Hubble. Seulement l'article publié en français n'aura pas de succès.
    En 1929, Hubble, indépendamment des travaux de Lemaitre et Friedmann, trouve une corrélation entre vitesse et distance des nébuleuses, dont la constante deviendra la constante de Hubble, et que Lemaitre avait estimé de façon moins précise 2 ans avant!
    En 1931, l'article de Lemaitre est traduit en anglais et permet d'apporter une base théorique à la loi de Hubble et une preuve de l'expansion de l'univers.

    La constante cosmologique n'a jamais été mise au placard, plusieurs études (bien avant la découverte de l'accélération) laissaient supposer qu'elle pouvait être non nulle. Et à la fin des années 90, les observations montrent finalement qu'elle n'est pas nulle et que l'univers accélère. C'est pas venu comme un cheveux sur la soupe, comme souvent en science, il n'y a jamais de grosses surprises!

    Quand Einstein dit que son ajout a été la plus grosse erreur de sa vie, ce n'est pas totalement vrai. Son ajout est parfaitement juste du point de vue de la RG (heureusement pour lui) mais ce qui est faux c'est d'avoir cru que notre univers était statique grâce à la constante cosmologique.
    Si seulement la vulgarisation arrêtait de faire passer ce qu'a dit Einstein pour paroles d'évangiles (et de placer Einstein sur le piédestal de la science).
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

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