Expansion de l'univers et énergie noire

[PPathfindeRR]

Bonjour à tous !

Je ne suis pas expert en cosmologie mais ça fait quelque temps que je me pose une question concernant l'expansion de l'univers et à quoi contribue exactement l'énergie noire ?
Ce que j'en comprends actuellement, rectifiez moi si je me trompe :

L'univers est en expansion accélérée, cette expansion est observable seulement à grande échelle car les galaxies proches ou dans un amas de galaxies sont en interaction entre elles à cause de la gravitation, l'expansion est observé grâce au décalage vers le rouge (Redshift) des galaxies lointaines et correspond à (73km/s) par Mégaparsec selon la constante de Hubble.

Ce que j'en comprends, en ignorant les interactions entre galaxies, c'est qu'une galaxie située disons à 1 Mégaparsec s'éloigne de nous à 73km/seconde, une galaxie située disons à 10 Mégaparsec s'éloigne de nous à 730km/seconde.
Donc une galaxie s'éloigne de nous naturellement de manière accélérée ?!! elle passe de 73km/s à 1Mpc pour atteindre 730km/s à 10Mpc !
Je comprends bien aussi que dans cet exemple, ce n'est pas la galaxie qui file à travers l'espace à toute allure et finir par dépasser la vitesse de la lumière arrivée une certaine distance de nous ! mais la dilatation de l'espace lui même et qui se dilate en tout point de l'univers ! de manière identique 73km/s/Mpc ?

Mais il y a autre chose, quand on regarde l'évolution de l'univers, à ces début il y a une période d'inflation, puis une stabilisation (si je peux dire) et aujourd'hui, de nouveau une accélération.

Ma première question est :
Obtient t-on un Redshift différent entre des galaxies à différente distance (un Redshift plus important des galaxies les plus lointaines causé par la période d'inflation) ?

Ma deuxième question est :
Quand on parle d'énergie noire responsable de L’ACCÉLÉRATION de l'expansion de l'univers, de quelle ACCÉLÉRATION parle t-on ? (une énergie noire qui accélère l'évolution de l'univers à des taux différent, ou une énergie noire qui maintient une accélération naturelle comme cité plus haut)

Je n'ai peut-être pas très bien compris l'expansion de l'univers, donc si quelqu'un peut m'éclairer ! merci
Ne rentrer pas dans des calculs complexes pour les explications, je ne suis pas non plus expert en mathématique !
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[PPathfindeRR]

Je vais reformuler un peu mieux mes questions :

Si je comprends, les galaxies lointaines ont un Redshift plus important que les galaxies plus proches car plus d'espace en expansion,
mais est il plus important que prévu qui expliquerait l'inflation peu après le Big Bang ?
Et si tel est le cas, alors peut-on considérer que l'énergie noire soit variable dans le temps ?
De quelle accélération parle t-on, A quoi et comment contribue exactement la matière noire ?

[Garion]

L'inflation s'est terminée avant l'apparition des galaxies. Ce n'est donc pas en observant le red-shift de ces galaxies qu'on pourra évaluer l'inflation. En revanche le fond diffus cosmologique a lui été influencé par l'inflation.

Si on regarde l'expansion, elle a eu sa période rapide qu'on a appelé inflation, puis elle a diminuée lentement pendant des milliards d'années (tout en restant positive). Depuis quelques milliards d'années, on voit qu'elle ralentit de moins en moins (c'est ça qu'on appelle accélération) à cause d'un phénomène qu'on a appelé énergie noire. Son effet est assimilable à une constante cosmologique et on ignore tout d'elle (sauf la manière dont elle se manifeste au niveau de l'expansion).

La matière noire n'a rien à voir avec l'énergie noire et n'intervient pas dans le phénomène. La matière noire est juste une matière qu'on n'arrive pas à détecter autrement que par son influence gravitationnelle. Elle permet, entre autre, d'expliquer la vitesse de rotation des galaxies trop élevé par rapport à ce que devrait donner la gravité.

[PPathfindeRR]

oh excuse pour la faute ! je ne voulais pas dire "matière" noire mais énergie noire ! je connaissais la différence, mais merci pour les réponses

oui c'est vrai, j'ai zappé, il n'y avait pas de galaxies lors de l'inflation !
Donc il y a bien une différence de Redshift plus importante que prévu entre les galaxies proches et lointaines, qui prouve l'accélération de l'expansion ?

L'inflation est visible dans le fond diffus cosmologique ! mais comment ?
De la même manière que le Redshift, il y aurai un décalage vers le rouge trop important ? une température trop basse ?
Mais comment fait-on pour connaitre sa distance ?
je ne comprends pas très bien !

[A voir en vidéo sur Futura]

[PPathfindeRR]

je me pose la question car je pense que pour mesurer cette accélération, il nous faut un décalage vers le rouge d'une galaxie et regarder s'il correspond bien à la distance prévue de celle-ci, on fait le rapport entre ces deux données et constater s'il y a accélération ou non.
la distance d'une galaxie on peux la connaitre en observant la luminosité d'une supernovae de type Ia dans celle-ci, car la luminosité absolue est toujours la même et que la luminosité apparente décroit en fonction de l'inverse du carré de la distance, si je ne me trompe pas ! on appelle ça une chandelle standard, ou alors encore avec ces étoiles variables que l'on appelle les Céphéides, relation période-luminosité pour connaitre la distance.
Mais il n'y a pas de chandelle standard dans le fond diffus cosmologique pour connaitre sa distance ?

[invite80fcb52e]

Donc il y a bien une différence de Redshift plus importante que prévu entre les galaxies proches et lointaines, qui prouve l'accélération de l'expansion ?

Concrètement on trace la magnitude apparente des supernovae (qui est directement liée à la distance car leur magnitude absolu est supposée constante) en fonction du redshift. Et on ajuste ensuite cette courbe avec les paramètres qui faut pour retrouver les valeurs expérimentales, ce qui implique de mettre une constante cosmologique si on veut être le plus possible en accord avec les observations.

L'inflation est visible dans le fond diffus cosmologique ! mais comment ?

L'inflation génère des ondes gravitationnelles. Ces ondes gravitationnelles en se propageant dans le plasma primordial vont donner une polarisation aux photons du CMB émis par ce plasma. Un des grand enjeu du satellite Planck est de détecter ces modes de polarisation dans le CMB et de remonter à des infos sur l'inflation!

Mais comment fait-on pour connaitre sa distance ?

Au moment de l'émission du CMB, les ondes sonores qui se propagent dans le plasma (dans tout plasma il y a des ondes qui se propagent, et comme ce sont des ondes de pression elles sont équivalentes aux ondes sonores) ne peuvent pas parcourir une distance plus grande que leur vitesse multipliée par l'age de l'univers à l'époque. C'est ce qu'on appelle l'horizon sonore (équivalent à l'horizon cosmologique pour les ondes électromagnétiques). La distance maximale parcourue est donc bien connue, et en regardant sous quel angle on voit cette distance dans le ciel, on peut remonter à la distance du CMB.
En pratique je suis pas sur qu'on s'en serve de cette façon, car ça dépend de la courbure de l'espace. Et c'est plutôt utilisé pour mesurer la courbure et voir que l'espace est plat!

[PPathfindeRR]

à Gloubiscrapule,

Pour ta première explication je suis d'accord, mais ce que je voulais dire :
l'expansion est a cet instant plus ou moins uniforme partout dans l'univers, une constante de 73km/s/Mpc;
Et quand on regarde l'ensemble des galaxies, les plus lointaines s'éloignent naturellement plus vite que celles qui sont plus proches vu que partout l'espace est en expansion;
Cet effet d'éloignement accéléré naturel produit un Redshift naturellement plus important pour les galaxies plus lointaines.
Mais le Taux d'accélération, la véritable accélération de l'expansion qui varie très lentement dans le temps, (celle causée par l'énergie noire que me fait comprendre Garion un peu plus haut), par le passé était moins important, disons par exemple qu'à un certain temps donné dans le passé elle correspondait à 60km/s/Mpc au lieu des 73 actuels;
Et ma question était donc :
Les galaxies plus lointaine (qu'on observe loin dans le passé) devraient-elles donc avoir un Redshift un peu moins important que prévu, que si on considérait un taux fixe de 73km/s/Mpc depuis toujours ?!

Pour ta troisième explication, je suis désolé mais j'ai un peu de mal à comprendre, surtout quand tu dis, je cite : "ne peuvent pas parcourir une distance plus grande que leur vitesse multipliée par l'age de l'univers à l'époque" et aussi "en regardant sous quel angle on voit cette distance dans le ciel, on peut remonter à la distance du CMB"

[Garion]

Attention, la constante de Hubble n'a jamais cessé de baisser. Ce qu'on appelle l'accélération de l'expansion, c'est juste qu'elle baisse moins vite de puis un certain temps.

[invite80fcb52e]

Cet effet d'éloignement accéléré naturel produit un Redshift naturellement plus important pour les galaxies plus lointaines.

Il n'y a pas d'accélération naturelle. Sans énergie sombre il y a décélération. Tu peux pas comparer 2 objets à différents endroits, au même moment, pour dire que ça accélère.

Les galaxies plus lointaine (qu'on observe loin dans le passé) devraient-elles donc avoir un Redshift un peu moins important que prévu, que si on considérait un taux fixe de 73km/s/Mpc depuis toujours ?!

Comme dit Garion, le taux d'expansion n'est pas fixe. Il diminue très vite. Même avec l'accélération il diminue toujours mais un peu moins vite.
Pour répondre à la question, on trouve qu'à un redshift donné, les galaxies sont moins lumineuses ("plus loin") que sans accélération.

Pour ta troisième explication, je suis désolé mais j'ai un peu de mal à comprendre, surtout quand tu dis, je cite : "ne peuvent pas parcourir une distance plus grande que leur vitesse multipliée par l'age de l'univers à l'époque" et aussi "en regardant sous quel angle on voit cette distance dans le ciel, on peut remonter à la distance du CMB"

Si l'age de l'univers c'est T et que la vitesse de l'onde c'est V, la distance maximale parcourue par l'onde c'est VT. Je vois pas comment elle pourrait faire plus sachant que sa vitesse est bornée et le temps aussi! C'est le même principe que quand on définit l'horizon cosmologique avec V=c. Dans le cas du plasma les ondes vont à presque c.

La Lune fait 3400km de diamètre, sa distance est de 380000km. Je la voit donc sous un angle de 3400/380000=0,51°.
Avec le CMB c'est pareil, l'horizon sonore c'est environ 450 millions d'AL, on le voit avec un angle de 0,6°, donc sa distance est 450/(0,6*3,14/180)=43 milliards d'AL.
PS: Notons que les distances ici sont les distances comobiles, c'est à dire rapportées à aujourd'hui en tenant compte de l'expansion. Les distances à l'époque de l'émission (z=1100) étaient donc 1100 fois plus faible.

[PPathfindeRR]

Ouh là ! ça devient complexe ! désolé mais comme je disais, je ne suis pas un crac en math !

à Gloubiscrapule,
Pour la distance de la lune, je comprends (dimension/Distance = 0.009 , Inverse tangente = 0.51°) mais mes connaissances en trigonométrie s'arrête là !
Je pense comprendre que pour la distance du CMB, tu procèdes a l'envers (obtenir la distance à partir de sa dimension et un angle).
Qu'appelles-tu "horizon sonore" et de quoi à quoi correspond les 450 millions d'AL ?
Pareil pour l'angle de 0.6° ?
Le Pi/180 c'est la taille du CMB autour de nous, comme pour la taille de la lune ?
Le nombre z c'est le Redshift ?
Il est vrai que la distance observable du CMB en fonction de son age actuel et de 13.7 Milliards d'AL, que la diamètre réelle de l'univers en prenant en compte l'age + l'expansion depuis (de manière comobile) est de +/- 43 Millards d'AL ;
Mais la logique de ton calcul dépasse ma compréhension, désolé !

Quand je parlais de faire la distinction entre deux type d'accélération, j'ai l'impression de ne pas avoir été compris.
Je vais prendre un exemple plus concret pour mieux m'expliquer :
Je me poste debout à la ligne de départ du route en regardant cette grande ligne droite filant à l'horizon.
juste devant moi, à 1 mètre de distance se trouve une voiture roulant à 1 km/h.
Quand elle arrivera à une distance de 10 mètres de moi elle roulera à 10 km/h ;
Arrivée à 20 mètres roulera à 20km/h, arrivé à 100 mètres roulera à 100 km/h et ainsi de suite.
Nous pouvons constater que le conducteur enfonce la pédale de manière constante, 1 mm à 1 mètre de distance, 10 mm à 10 mètres de distance, 20 mm à 20 mètres de distance et ainsi de suite;
La pédale ne s'enfonce pas de manière accélérée mais s'enfonce bien toujours à la même vitesse ! Alors que la vitesse de la voiture augmente de manière exponentielle, de manière accélérée ! c'est le premier type d'accélération que je distingue et que j’attribue l'accélération naturelle et constante de la voiture ou encore aux 73km/s/Mpc.

Maintenant, considérons que le conducteur enfonce la pédale d'accélérateur de manière non constante, disons de manière exponentielle, ou accélérée.
La voiture accélèrera d'autant plus ! un deuxième type d'accélération est à ajouter à l'accélération naturelle et constante de la voiture !
C'est ce deuxième type que j'attribue au taux d'expansion, qui lui peut être variable dans le temps;
Celui que j'attribue à l'inflation au origine, au ralentissement passé (ex: 60km/s/Mpc), puis à l'accélération actuelle qui nous amène à 73km/s/Mpc.

Il convient bien de ne pas pousser cet exemple trop loin, ne pas prendre en compte aérodynamisme, prise au sol, perte d'énergie, fatigue du moteur..., mais de considérer seulement le principe de base !

Et ma question était donc à quel type d'accélération contribue l’énergie noire ? ou de quelle type d'accélération parle t-on quand on dit "expansion accélérée" ?
Ou si on préfère, une énergie noire qui maintient une dilatation constante de l'espace actuel ou une accélération anormale de cette dilatation ?

[PPathfindeRR]

ah oui, aussi, sur ces deux types d'accélération.

à Gloubiscrapule,
quand tu me réponds "Tu peux pas comparer 2 objets à différents endroits, au même moment, pour dire que ça accélère",
Je voulais dire simplement que si une galaxie proche (A) et qui s'éloigne de nous pour atteindre la distance d'une galaxie plus éloignée (B), cette galaxie (A) maintenant plus éloignée (à B) aura naturellement une vitesse plus rapide et donc, que sa vitesse d'éloignement accélère naturellement ! en partie naturel car on y ajoute à celle-ci le taux d'accélération, variable dans le temps depuis le Big Bang !

Après cette exemple vulgarisé de cette voiture, tu dois maintenant mieux comprendre mon interrogation ?!
A moins que je sois à coté de la plaque et que mon intuition soit mal interprétée !

[PPathfindeRR]

j'ai une autre question à propos du Redshift ! je sais, je pose beaucoup de questions différentes !

Donc d'abord, si j'ai bien compris le phénomène du Redshift :
Quand on regarde la lumière d'une étoile (A) et qu'on analyse son spectre;
Si cette étoile (A) contient par exemple de l'oxygène en son cœur, dans l'ensemble des photons émis lors de cette fusion, une partie sera absorbée par les électrons des atomes d'oxygène et ces électrons sauteront d'une orbite inférieure à une orbite supérieure car elle correspond exactement à l'énergie nécessaire pour ce saut et l'énergie des photons absorbés.
Une partie de l'énergie de ces photons correspond à la couleur verte au milieu du spectre, (OIII) comme les filtres pour télescope, qui correspond je crois à environ 500 nanomètres entre deux crêtes d'onde.
Ces photons manquants seront visible sous la forme d'une raie noire dans le spectre analysé, une raie d’absorption, une partie absente de lumière verte.

Si cette étoile s'éloigne de nous causée par une dilatation de l'espace, toute les ondes elles aussi seront dilatées, ou plutôt étirées.
Comme le spectre s'est étiré, la longueur de 500 nanomètre (verte) étiré correspond a une longueur d'onde rouge (non étirée).
Cette même raie se retrouve décalée vers le rouge au lieu du vert, disons 550 nanomètres.
Si une étoile (B) de même type que (A) mais 2 fois plus loin car 4 fois moins lumineuse (si je ne dis pas de bêtises), on doit observer cette raie à 600 nanomètres, car 2 fois plus d'espace dilaté ?!
C'est ça le nombre "z", z0 = 500nm ou pas de décalage de la raie, z positif = redshift et z négatif = Blueshift

Cette étoile (B) on l'a regarde aussi 2 fois plus loin dans le passé que l'étoile (A), leurs décalages vers le rouge n'est pas identique car sont à différente distance (550nm et 600nm).
Mais si après analyse de cette deuxième étoile (B), la raie ne correspond pas à 600nm alors qu'on connais sa distance grâce à sa baisse de luminosité;
admettons que l'espace dans le passé s'était moins vite dilaté qu'aujourd'hui (une accélération moins importante), en cette période de temps donné l'espace s'est moins étiré qu'aujourd'hui et donc la longueur d'onde aussi;
Cette raie sera donc inférieure à 600nm que prévu, mais supérieure à 550nm ?

[invite80fcb52e]

Je pense comprendre que pour la distance du CMB, tu procèdes a l'envers (obtenir la distance à partir de sa dimension et un angle).

Exact.

Qu'appelles-tu "horizon sonore" et de quoi à quoi correspond les 450 millions d'AL ?

L'horizon sonore c'est la distance parcourue par les ondes sonores pendant un temps égal à l'age de l'univers à ce moment là. C'est donc la distance maximale qu'elles ont pu parcourir, puisqu'il ne peut pas y avoir de temps supérieur à l'age de l'univers à ce moment là.
450 millions d'AL correspond à cette distance (l'horizon sonore) extrapolée jusqu'à aujourd'hui. Comme l'univers est en expansion, en fait l'horizon sonore au moment de l'émission du CMB faisait 450millions/1100 = 410 000 AL.

Pareil pour l'angle de 0.6° ?

C'est l'angle sous lequel on voit l'horizon sonore (donc les 450 millions d'AL) aujourd'hui.

Le Pi/180 c'est la taille du CMB autour de nous, comme pour la taille de la lune ?

Non c'est juste pour convertir les degré en radians. Puisque les calculs se font en radians.

Le nombre z c'est le Redshift ?

Oui.

Il est vrai que la distance observable du CMB en fonction de son age actuel et de 13.7 Milliards d'AL, que la diamètre réelle de l'univers en prenant en compte l'age + l'expansion depuis (de manière comobile) est de +/- 43 Millards d'AL ;
Mais la logique de ton calcul dépasse ma compréhension, désolé !

Imagine que tu es sur l'autoroute en voiture et que tu croises un camion en sens inverse. Le camion s'éloigne donc de toi. Dans le camion il y a un mec en moto, qui à un moment sort du camion et revient vers toi (il va suffisamment vite pour te rattraper). Le camion et toi continuaient toujours d'avancer (de vous éloigner) pendant que la moto essaie de te rattraper.
Au moment où la moto sort du camion, la distance entre toi et le camion est DA, au moment au la moto te rejoint la distance entre toi et le camion est DC. Et comme la moto allai à la vitesse c et qu'elle a mis un temps T, la distance parcourue par la moto est DT=cT.
Tu comprends bien qu'on a ici 3 distances qui sont différentes. Alors quand la moto arrive, et que tu veux savoir la distance du camion beh tu as 3 possibilités: distance quand la moto est partie, quand elle est arrivée ou la distance qu'elle a parcourue.

Beh l'expansion c'est pareil sauf que tu remplaces camion par un objet qu'on observe (CMB, galaxie etc.), et la moto par la lumière.

Les photons émis par le CMB ont parcouru 13,7 milliards d'AL mais la zone qui a émis ces photons est à 43 milliards d'AL (le camion a continué de s'éloigner pendant que la moto essaie de te rattraper).

La pédale ne s'enfonce pas de manière accélérée mais s'enfonce bien toujours à la même vitesse ! Alors que la vitesse de la voiture augmente de manière exponentielle, de manière accélérée ! c'est le premier type d'accélération que je distingue et que j’attribue l'accélération naturelle et constante de la voiture ou encore aux 73km/s/Mpc.

Sauf que tu supposes dans ton cas que le taux d'expansion est constant. Autrement dit à chaque instant tu as H=D/v=1/1=20/20/100/100=1km/h/m. Hors la loi de Hubble est valide à un instant. Autrement dit à un instant t donné tu as v(t)=D(t)H(t). Mais H(t) évolue avec le temps et il diminue. Donc si je reprends ta voiture, initialement H=1km/h/m à l'instant t1. Ta voiture arrive à l'instant t2 à 2m de toi, mais H est plus petit. Donc ta voiture s'éloigne à moins de 2km/h. Si H diminue suffisamment vite ta voiture ralentit: si H est inférieur à 0.5 km/h/m à t2, la vitesse de la voiture est inférieure à 1km/h, elle a donc ralentit.
Et c'est exactement ce qu'il se passe avec l'expansion s'il y a juste de la matière.

Et ma question était donc à quel type d'accélération contribue l’énergie noire ? ou de quelle type d'accélération parle t-on quand on dit "expansion accélérée" ?

Pour reprendre l'analogie de la voiture. Imagine que H diminue, mais pas aussi vite que prévu. Par exemple à t2 H est compris entre 0.5 et 1 km/h/m, tu aura la vitesse de la voiture à 2m de distance qui est supérieure à 1km/h, pourtant H a diminué (il est inférieur à 1).
Finalement l'accélération de l'expansion observée actuellement est simplement liée à une diminution de H moins rapide que s'il n'y a que de la matière, et l'énergie noire permet d'expliquer cette diminution moins rapide.

[invite80fcb52e]

C'est ça le nombre "z", z0 = 500nm ou pas de décalage de la raie, z positif = redshift et z négatif = Blueshift

Si une raie au repos a une longueur d'onde L0, et qu'on mesure une longueur d'onde L, alors le redshift c'est z=(L-L0)/L0. Si L > L0, z positif c'est un redshift, si L<L0, z est négatif et c'est un blueshift.

[Mailou75]

Imagine que tu es sur l'autoroute en voiture et que tu croises un camion en sens inverse. Le camion s'éloigne donc de toi. Dans le camion il y a un mec en moto, qui à un moment sort du camion et revient vers toi (il va suffisamment vite pour te rattraper). Le camion et toi continuaient toujours d'avancer (de vous éloigner) pendant que la moto essaie de te rattraper.
Au moment où la moto sort du camion, la distance entre toi et le camion est DA, au moment au la moto te rejoint la distance entre toi et le camion est DC. Et comme la moto allai à la vitesse c et qu'elle a mis un temps T, la distance parcourue par la moto est DT=cT.

Très belle image, mais ça me fait halluciner que toi tu écrives ça !!
Je suis entièrement d'accord avec cela... mais ça va à l'encontre de tout ce que tu dis d'habitude !

Dans l'expérience que tu décris on mesurerait un véritable effet Doppler (RR) Dc/Da=z+1
redshift qui correspondrait à la vitesse relative entre le camion et la voiture.

Or dans le cas du modèle d'expansion l'allongement des ondes serait du au changement d'échelle de l'espace, entre émission et réception.
Et la vitesse instantanée (v=H.D) et le z mesurés n'y vérifient pas la relation du Doppler relativiste.

Du coup je ne comprends pas le but pédagogique de cet exemple ?

Merci

[Mailou75]

Je me poste debout à la ligne de départ du route en regardant cette grande ligne droite filant à l'horizon.
juste devant moi, à 1 mètre de distance se trouve une voiture roulant à 1 km/h.
Quand elle arrivera à une distance de 10 mètres de moi elle roulera à 10 km/h

Salut,

Je crois que tu te trompes avec cette image... les objets n'avancent pas dans l'espace en accélérant.
La vitesse et la "position" d'objet comobiles c'est la même chose.
En vitesse instantanée, l'horizon situé à 13,7GAL va à c
donc un objet visible à mi chemin 13,7/2=6,85GAL ira à 0,5c
Mais tu pourra attendre très longtemps et la seule chose que tu observeras c'est l'augmentation de temps (disons 15GAL)
qui fera que ton objet allant à 0,5c sera vu à une distance de 15/2=7,5GAL

La constante de Hubble est elle même un découpage de l'espace :
L'univers visible mesure 13,7GAL soit ~4200MPc (mégaparsec)
si tu découpes la vitesse max par l'espace tu trouves 300.000/4200 ~71 km/s/MPc simplement

[PPathfindeRR]

à Gloubiscrapule,

ah ça commence déjà à être un peu plus clair pour moi, mais encore une petite chose pour être sûr de t'avoir bien compris !

Donc si je reprends l'exemple de la voiture, on est d'accord qu'il y a bien deux types d'accélération ?

Le deuxième type d'accélération, quand je l’attribue à une vitesse "constante" sur l'enfoncement de la pédale, j'ignore donc le taux "variable" de l'expansion !
Si je prends en compte cette variabilité du taux d'expansion, c'est comme si j'enfonçais toujours cette pédale et donc le premier type d'accélération bien observé, sauf que l'enfoncement de cette pédale ralentie, s'enfonce de plus en plus doucement, qu'elle n'est pas constante : ce qui nous donne une accélération générale mais qui diminue ?! Ce qui explique que la constante de Hubble reste positive mais diminue à cause du deuxième type d'accélération qui elle diminue ?!

Mais alors ????

Si le deuxième type d'accélération ralenti toujours, soit il diminuera infiniment ou alors finira t-il par s'arrêter ?
Et dans ce dernier cas, seul le premier type d'accélération subsistera ?


Est-ce que j'ai bien compris ?

[PPathfindeRR]

ah ! ça devient maintenant un peu plus clair pour moi, mais encore une chose pour être sûr que je t'ai bien compris.

On est bien d'accord qu'il y a deux type d'accélération ?!
Si je reprends l'exemple de cette voiture,
Pour le deuxième type d'accélération, si j'enfonce la pédale toujours à la même vitesse, je considère là un taux d'expansion accéléré mais constant ! que la constante de Hubble est constante accélération !
Sauf que cette pédale s'enfonce toujours mais de moins en moins vite !, donc le premier type d'accélération est bien observé ! mais le deuxième type d'accélération que j'ajoute, lui, est ralenti ?!

Si le deuxième type d'accélération ralenti toujours, soit il diminuera infiniment, ou alors finira t-il même par s'arrêter ?
Et dans ce dernier cas, le premier type d'accélération sera figé ?
Autrement dit, comme le premier type est purement d'un point de vue géométrique et résultant du deuxième type, l'expansion finira par se stopper ?


Est-ce que j'ai bien compris ?

[PPathfindeRR]

oups ! ignorez le message n°17, la modification de mon message n'a pas été prise en compte !

[invite80fcb52e]

Très belle image, mais ça me fait halluciner que toi tu écrives ça !!
Je suis entièrement d'accord avec cela... mais ça va à l'encontre de tout ce que tu dis d'habitude !

Du coup je ne comprends pas le but pédagogique de cet exemple ?

Oui c'est une image elle a donc ses limites. Je comprends pas le but de cette remarque, s'il y avait un moyen simple de décrire tout ce qui se passe sans faire d'approximations ou de mauvaise analogie, pourquoi on s'enquiquinerait à faire les choses proprement sans que personne y comprenne rien?

On est bien d'accord qu'il y a deux type d'accélération ?!

Non il y a qu'une accélération c'est celle liée à l'énergie noire. Je t'ai expliqué pourquoi ton raisonnement sur la première accélération est faux!

Pour le deuxième type d'accélération, si j'enfonce la pédale toujours à la même vitesse, je considère là un taux d'expansion accéléré mais constant ! que la constante de Hubble est constante accélération !
Sauf que cette pédale s'enfonce toujours mais de moins en moins vite !, donc le premier type d'accélération est bien observé ! mais le deuxième type d'accélération que j'ajoute, lui, est ralenti ?!

Si le deuxième type d'accélération ralenti toujours, soit il diminuera infiniment, ou alors finira t-il même par s'arrêter ?

Est-ce que j'ai bien compris ?

Je crois que c'est très très confus.
La pédale on s'en fout, je sais pas ce que ça fait quand on appuie (si ça accélère ou garde à vitesse constante).
Ensuite j'ai mis en gras les termes totalement contradictoires.
Enfin je crois que c'est pas clair sur ce que accélération veut dire.
En physique l'accélération c'est la dérivée seconde de la position. Ou la dérivée première de la vitesse. Elle mesure donc la variation de vitesse. Si la vitesse augmente au cours du temps il y a accélération (au sens commun du terme), si la vitesse diminue au cours du temps il y a décélération (ou accélération négative en physique). Et l'accélération peut être constante, diminuer ou augmenter (de même que la décélération).

Concernant l'expansion de l'univers, ça implique que la distance entre 2 objets immobiles augmentent au cours du temps. L'accélération de l'univers implique que la dérivée seconde de cette évolution de distance (ou encore la variation de vitesse à laquelle ils s'éloignent) est positive.
En pratique on utilise plutôt le taux d'expansion, qui n'est rien d'autre que la vitesse divisée par la distance.
Quand il y a décélération, la vitesse diminue, la distance augmente, donc vitesse/distance diminue forcément, donc le taux d'expansion ne peut que diminuer s'il y a décélération.
Par contre s'il y a accélération, vitesse et distance augmente. Donc le rapport des 2 peut diminuer, peut être constant ou peut augmenter, et si je ne connais pas en détail l'évolution de la vitesse et de la distance je ne peux rien dire sur l'évolution du taux d'expansion. Alors il faut arrêter de raisonner en terme de taux d'expansion. L'accélération n'implique rien (à priori) sur le taux d'expansion.

[PPathfindeRR]

à Mailou75,

Oui, je comprend quand tu dis : La vitesse et la "position" d'objet comobiles c'est la même chose.
Car c'est l'espace "lui même" qui est en expansion !

En faite, une fois j'ai vu un documentaire assez vulgarisé et qui montrer l'expansion de l'univers à l'aide d'un élastique;
Des grosses perles (représentant les galaxies) étaient enfilées le long de cet élastique (représentant l'espace) et séparées d'un vide entre chacune d'elles;
En tirant à chaque bout de l'élastique, cela démontrait que pour chaque perle, le point de vue était le même ! que les perles s’éloignaient les une des autres et à des vitesses d'autant plus grandes que les perles étaient éloignées de la perle de référence ! que l'on se situe sur n'importe quelle perle, le point de vue est le même ! cela démontrait aussi qu'aucune perle ne peut se prétendre être le centre de l'univers !
Je sais bien que cet expérience est assez grossière ! mais elle m'a amener à me poser cette question sur les différents types d'accélération !

Je peux prendre un autre exemple similaire : un vélo
Chaque pignon correspond à la distance d'une galaxie (les plus proches pour le grand pignon et les plus éloignées pour le petit pignon), le pédalier, lui, correspond à la force responsable de l'expansion.
Plus une galaxie s'éloigne et donc se trouve sur un plus petit pignon et plus sa vitesse augmente (accélère en fonction de la distance), alors que le pédalier tourne toujours à la même vitesse !
Maintenant nous pouvons augmenter la vitesse du pédalier, accélérer ! on obtient bien deux types d'accélération ?!

Je conçois aussi qu'il faut faire très attention avec la vulgarisation ! elle peut être source de confusion et nous amener à une mauvaise interprétation !

[PPathfindeRR]

En tous cas, la prochaine fois, je fuirais comme la peste les vulgarisations ! c'est vraiment source de confusions !

Mais je vous remercie grandement pour vos réponses et votre patience !

[Mailou75]

Oui c'est une image elle a donc ses limites. Je comprends pas le but de cette remarque, s'il y avait un moyen simple de décrire tout ce qui se passe sans faire d'approximations ou de mauvaise analogie, pourquoi on s'enquiquinerait à faire les choses proprement sans que personne y comprenne rien?

Ben justement j'aimerais bien connaitre les limites de cette image
Pour moi c'est une description parfaite de ce qui se passe d'un point de vue RR
mais je sais que ce n'est pas du tout "ton" point de vue...
Aussi je me demande pourquoi tu utilises un exemple que tu n'approuves pas,
mais qui n'est pas qu'une image car il a donne des résultats "analogues" si on l'applique,
alors que le phénomène de redshift décrit par le modèle d'expansion n'a rien à voir avec cette explication RR!

[PPathfindeRR]

Bon, après plusieurs réflexions, je commence à mieux considérer cette confusion !

Dire que plus une galaxie s'éloigne et plus elle s'éloigne vite, que sa vitesse d'éloignement par rapport à nous augmente de manière accélérée en fonction de la distance est une composante naturelle de tous types d'expansions.
Voir les galaxies s'éloigner de plus en plus vite est dû tout simplement à une expansion générale d'un ensemble (fini ou infini) et la manière dont on l'observe depuis notre position, observer ces vitesses relatives à un endroit donné, elle ne peut donc pas être considérée comme une accélération à proprement parler !
Et comme tu dis Gloubiscrapule, "L'accélération n'implique rien (à priori) sur le taux d'expansion."

Effectivement ! si cette accélération (que je considérais) devenais variable à un instant donné, c'est que forcément le taux d'accélération a varié !
Donc seul le taux d'expansion est à prendre en compte pour expliquer une accélération ou décélération !
Ce taux d'expansion "variable" correspond à la constante de Hubble, elle correspond de nos jours aux 73km/s/Mpc; Cette constante n'avait pas la même valeur dans le passé et changera peut-être encore dans l'avenir.

Deux extrait de Wikipédia :
- Par accélération ou décélération de l'expansion, on entend ici l'évolution de la vitesse d'augmentation de la distance relative entre deux galaxies lointaines.
- La constante de Hubble (H0) est le nom donné en cosmologie, à la constante de proportionnalité existant aujourd'hui entre distance et vitesse de récession apparente des galaxies dans l'univers observable. Elle est donc reliée à la fameuse Loi de Hubble décrivant l'expansion de l'univers. Elle donne le taux d'expansion actuel de l'univers.

J'ai par contre une autre question qui me titille concernant l'age, la dimension, l'expansion et surtout le Big bang
Mais elle risque de s'éloigner un peu trop du sujet initial ! et de plus elle est considéré d'un point de vue personnel !
je vais peut-être créer un nouveau sujet pour cette question.

[invite80fcb52e]

Pour moi c'est une description parfaite de ce qui se passe d'un point de vue RR
mais je sais que ce n'est pas du tout "ton" point de vue...

Ce n'est pas "mon" point de vue mais celui de la plupart des cosmologistes...

Aussi je me demande pourquoi tu utilises un exemple que tu n'approuves pas,
mais qui n'est pas qu'une image car il a donne des résultats "analogues" si on l'applique,
alors que le phénomène de redshift décrit par le modèle d'expansion n'a rien à voir avec cette explication RR!

Parce que l'idée était d'illustrer les différentes notions de distances qui interviennent quand émetteur et récepteur voient leur distance varier au cours du temps. Que ce soit avec l'expansion ou avec un mouvement relatif.
Je n'ai pas parlé de redshift ni d'effet Doppler donc je vois pas pourquoi je me priverais de cette image.

La physique c'est faire des modèles qui doivent être simple tout en gardant l'essentiel de ce qu'on veut montrer. Le problème, qui va au delà de notre discussion, est que beaucoup trop souvent les gens essaient de faire dire des choses à un modèle qui n'est clairement plus adapté. Je l'ai constaté assez souvent sur ce forum!
Pour revenir à mon image, oui elle n'est pas représentative de ce qui se passe pour le redshift (sauf quand il est faible ), alors ça sert à rien d'essayer de lui faire dire des choses là dessus!

Dire que plus une galaxie s'éloigne et plus elle s'éloigne vite, que sa vitesse d'éloignement par rapport à nous augmente de manière accélérée en fonction de la distance est une composante naturelle de tous types d'expansions.

Quand on dit "plus une galaxie est loin plus elle s'éloigne vite" c'est totalement vrai mais ça sous entend que c'est évalué AUJOURD'HUI. Et comme une galaxie ne peut pas être à 2 endroits différents au même moment (aujourd'hui), ça implique forcément 2 galaxies différentes. Alors parler d'accélération n'a plus de sens puisqu'on ne parle plus de la même galaxie.

Donc seul le taux d'expansion est à prendre en compte pour expliquer une accélération ou décélération !
Ce taux d'expansion "variable" correspond à la constante de Hubble, elle correspond de nos jours aux 73km/s/Mpc; Cette constante n'avait pas la même valeur dans le passé et changera peut-être encore dans l'avenir.

Si ça t'intéresse j'avais tracé dans ce fil l'évolution du taux d'expansion en fonction du temps:
http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3687155

[PPathfindeRR]

à Gloubiscrapule,

"Plus une galaxie est loin plus elle s'éloigne vite"
Non, je ne sous entend pas que c'est évalué aujourd'hui, ni que cette galaxie se trouve à deux endroit différent au même moment !

Je dis qu'une galaxie s'éloigne de nous de plus en plus vite avec le temps et que donc, sa distance qui nous sépare d'elle augmentera de plus en plus au fur et à mesure que le temps passe.
Plus sa distance par rapport à nous augmente avec le temps et plus sa vitesse de fuite augmente avec la distance, donc avec le temps également (un temps à allure constante).

Une accélération "à proprement parler" est une forme d'accélération ABSOLUE, pour un seul objet (ou plusieurs objets sans relations)
Une expansion est une forme d'accélération RELATIVE, relative entre deux ou plusieurs objets (extrait Wikipédia que j'ai cité plus haut)

quand je parlais de deux type d'accélérations, en donnant des chiffres (pour EXEMPLE, bien entendu !) :
- Cas n°1 (x2) : 1, 2, 4, 8, 16,...
- Cas n°2 (x4) : 1, 4, 16, 64, 256,...
- Cas n°3 (x8) : 1, 8, 64, 512, 4096,...

Je constate bien que le cas n°1 est une accélération, plus précisément un taux d'accélération, pareil pour le cas n°2 et n°3, la seule chose qui diffère entre ces cas : c'est le taux.
Je constate aussi un deuxième type d'accélération, le taux lui même : (x2), (x4), (x8),... Dans la suite croissante de ces cas, on a un taux qui vaut x2.

C'est comme si je disais que le cas n°2 est une CONSTANTE accélération "de type 1";
Que les cas l'un après l'autre est une accélération "de type 2" et intégrant une CONSTANTE accélération "de type 1".
Un taux d'accélération peut lui même être en accélération.

Ce taux pourrait aussi être VARIABLE : dans cet exemple, si nous somme au cas n°1, il serait actuellement de x2, mais progressivement avec le temps pourrait devenir x4, puis encore plus tard revenir progressivement à x2; Tantôt il accélère, tantôt il ralenti.
Un taux VARIABLE dans le temps, comme la constante de Hubble, qui elle aussi est VARIABLE dans le temps, actuellement elle vaut "autant" !

Maintenant, si le taux variable d'accélération "de type 2" s'annule, alors seule l'accélération de "type 1", en d'autre terme "l'expansion" subsiste, de manière constante et pour toujours.
Hors ce taux variable existe bien dans le cas de notre univers !

Donc voilà pourquoi j'ai dis que seul le taux variable de l'expansion est à prendre en compte pour obtenir une EXPANSION* qui soit ACCÉLÉRÉE*

* EXPANSION (accélération de type 1) que j'attribue à la CONSTANTE de Hubble actuelle
* ACCÉLÉRÉE (accélération de type 2) que j'attribue à la VARIABILITÉ de la constante de Hubble au file du temps

Je précise encore que toute ces valeurs ci dessus je les donne pour exemple !

[PPathfindeRR]

à Gloubiscrapule,

Je viens de regarder ton graphique.

Maintenant quand je prend ton graphique, alors le principe de mon exemple n'est pas mauvais si je considère 2 types d'accélération ?
ou si tu préfères 2 types tout court ! : un premier type qui accélère et le second qui décélère ?!!

On observe les galaxies qui accélèrent, plus elles s'éloignent et plus elles accélèrent (Normal, c'est une expansion, une expansion est uniforme !), une accélération "de type 1" et qui correspond à 73km/s/Mpc actuellement !
Je dis actuellement car cette EXPANSION possède également un TAUX; Je disais un taux qui accélère mais c'est plutôt un TAUX qui DÉCÉLÈRE actuellement ! un taux de décélération "de type 2".

Si ce taux continu à décélérer ainsi, il finira un jour futur par s'arrêter, en d'autre terme : s'annuler
Et comme je disais dans mon message précédent : Si le taux "de type 2" s'annule alors seule l'expansion "de type 1" subsistera ! il ne restera qu'une expansion CONSTANTE !

Ce qui est en accord avec ton graphique ?!!

[Mailou75]

Salut,

Ce n'est pas "mon" point de vue mais celui de la plupart des cosmologistes...

Oui oui je sais, c'était pour ça les guillemets

Parce que l'idée était d'illustrer les différentes notions de distances qui interviennent quand émetteur et récepteur voient leur distance varier au cours du temps.
Que ce soit avec l'expansion ou avec un mouvement relatif.

C'est ça que je ne comprends pas justement... que les objets s'écartent "à cause de l'expansion" ou pour une autre raison ça ne devrait rien changer au résultat
En plus dire que c'est vrai pour les objets proches mais faux plus loin, ce n'est pas séduisant du tout

Si ça t'intéresse j'avais tracé dans ce fil l'évolution du taux d'expansion en fonction du temps:
http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3687155

L'explication que tu donnes dans ce lien est surprenante :
Si la lumière du CMB a été émise alors que l'expansion éloignait l'objet émetteur à ~50c et qu'aujourd'hui cet objet s'éloigne à 3,3c,
tu expliques que le photon s’éloignait alors à (50-1=)49c, et j'en déduis qu'il s'éloigne aujourd'hui à 2,3c.
Comment se fait-il qu'on reçoive des photons qui se sont toujours éloignés de nous ?

Merci d'avance

[invite80fcb52e]

C'est ça que je ne comprends pas justement... que les objets s'écartent "à cause de l'expansion" ou pour une autre raison ça ne devrait rien changer au résultat

Le simple fait que la distance entre émetteur et récepteur varie et que le signal ait une vitesse finie suffit à introduire plusieurs distances! Et ce indépendamment de savoir ce qui fait varier la distance (expansion ou mes voitures en mouvement).

L'explication que tu donnes dans ce lien est surprenante :
Si la lumière du CMB a été émise alors que l'expansion éloignait l'objet émetteur à ~50c et qu'aujourd'hui cet objet s'éloigne à 3,3c,
tu expliques que le photon s’éloignait alors à (50-1=)49c, et j'en déduis qu'il s'éloigne aujourd'hui à 2,3c.
Comment se fait-il qu'on reçoive des photons qui se sont toujours éloignés de nous ?

Tu déduis mal! Si la zone qui a émis les photons du CMB s'éloigne AUJOURD'HUI à 3,3c, les photons du CMB ne peuvent donc clairement pas être là bas, vu qu'ils sont ici puisqu'on les reçoit, ils s'approchent donc de nous à c.
Ils s'éloignaient à 49c et ils finissent par se rapprocher à c, il n'y a aucun problème. Ne confonds pas photons et zone qui les as émis!

[PPathfindeRR]

à Mailou75,

Tu dis ne pas comprendre que les objets s'écartent à cause de l'expansion;
Bah c'est justement là ou je veux en venir ! ce que je m’efforce à faire comprendre, du moins faire comprendre mon intuition (si elle est juste)

On va reprendre cette expérience "vulgaire" de ces perles enfilées le long d'un élastique, et la faire en direct si tu veux bien :

- On va couper un élastique pour obtenir deux bout, remplacer les perles par des trombones et y ajouter une étiquette numérotée (1, 2, 3,...) que l'on pincera sur chacun d'entre eux pour les identifier.
- On place chaque trombone numéroté le long de l'élastique, dans l'ordre croissant et de gauche à droite, et à des intervalle identique (mêmes espaces entre chacun).
- On prend l'élastique à chaque bout, la main gauche reste fixe et la main droite tire sur l'élastique.

Qu'observe t-on ?
Le trombone n°2 s'éloigne du trombone n°1, et le trombone n°3 s'éloigne également du trombone n°2;
Les espaces séparant les trombones n°1 et 2 s'écarte de la même manière que les trombones n°2 et 3;
L'expansion est cet ensemble : L'expansion correspond à ta main droite qui tire sur l'élastique, chaque trombone s'écarte tous et de manière identique.
Par contre, on observe aussi que le trombone n°3 s'éloigne deux fois plus vite du trombone n°1 que le fait le trombone n°2.

- Maintenant, on va tirer sur l'élastique mais cette fois-ci : brusquement puis en ralentissant progressivement

Qu'observe t-on ?
Le trombone n°3 s'éloigne toujours deux fois plus vite du trombone n°1 que le fait le trombone n°2, alors que pourtant le trombone n°3 ralenti !

L'ensemble des trombones sont en expansion (ils s'écartent les uns des autres) et le Taux d'expansion correspond à la manière dont tu vas tirer sur l'élastique, il peut accélérer, décélérer,...

- Maintenant, on peut encore faire une expérience mais par intuition, car cette expérience à ses limites et deviendra un peu difficile à reproduire en direct !
- on tire sur l'élastique de manière franche et exponentielle.

Si on observe que le trombone n°3 s'éloigne du trombone n°1, à un moment donné le trombone n°2 arrivera à la même position qu'avait le trombone n°3 au début, et bien entendu dépassera cette position.
Dans ce cas et à ce moment précis, Le trombone n°2 atteindra non seulement la position mais aussi la vitesse qu'avait le trombone n°3 à sont départ; pour que l'expansion demeure !
Le trombone n°2 accélère donc en fonction de la distance !

Dernière expérience intuitive : si le trombone n°3 accélère et que sa vitesse par rapport au trombone n°1 dépasse par la suite, à partir d'un instant donné les 300 000 km/s;
A partir de cet instant précis, le trombone n°3 ne peut plus envoyer d'information au trombone n°1, seule les informations passées continues à lui parvenir et un jour le signale se termine, Le trombone n°3 deviendra hors de portée de vue pour le trombone n°1.
C'est également identique pour le trombone n°3, plus de signal reçu par le trombone n°1, car aucun trombone ne peut prétendre se trouver au centre, au centre de l'univers comme pour nos galaxies !