La lumière responsable de l'expansion de l'univers?

[le-complexe-du-chimpanze]

Bonjour a tous,

simple amateur de sciences ne possédant pas de connaissances autre que les magazines, ouvrages, et documentaires de vulgarisation, je me poses de nombreuses questions auxquels ces sources ne répondent pas.
y a il d'ailleurs des réponses ?

1) la lumière, est présente partout dans l'univers et depuis presque le "début". elle arrive de toutes les directions.

2) l'inflation (si elle a existé) et l'expansion de l'univers, pourraient elles être du a la "pression radiative" des photons ?
2b) l'expansion s'accélère, celas peut il être du au taux de formation des étoiles (qui a varié avec l'évolution de l'univers), et donc du nombre de photons émis ?

3) est on certains que la vitesse de la lumière dans un milieux "vide" , j'entends par la loin de toute influences gravitationnels , (par exemple dans ces zones de vide entre les amas de galaxies) sois exactement la mêmes ?

4) les photons qui nous parviennent de galaxies distantes sont décalés vers le rouge. est il possible que celas vienne en partie d'une perte d'énergie de la lumière lors de son trajet a travers notre galaxie et des divers "obstacles" rencontré sur son chemin plutôt que de "seulement" une expansion de l'univers ?

5) la cohésion des galaxies (vitesses de rotation, ...) semble ne pas fonctionner sans matière noir et énergie sombre, sauf si on admet MOND... et ses questions. ne peut on imaginer une influence de la lumière sur ce problème ?

6) dans un trou noir mêmes la lumière ne peu s'échapper, a cause d'une gravité extrême. n'est ce pas là la preuve de phénomènes plus rapide que la lumière (capable d'attirer les photons a plus de 300000km/s) ?

7) la lumière et la gravitation, me semble être deux forces qui agissent avec des portées différentes. peu on penser qu'il y en est une qui prend le dessus sur l'autre selon la distance (petite distances: gravité=galaxie, trou noir.../ grandes distances lumière= expansion) (le point d'équilibre des deux= la périphérie des galaxies) ?

8) quand toutes les étoiles aurons fini de briller,... plus de photons, la gravité seule = big crunch ?

9) écrire un scénario de SF ailleurs que sur FS...

voila!

si certains d'entre vous on la patience et la gentillesse de m'expliquer pourquoi c'est pas si simple...
SVP, "si possible" sans formules mathématiques/sarcastique, que je ne pourrais comprendre.
je les remercie d'avance de "m'éclairer" un peu .
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[Gilgamesh]

Bonjour a tous,

simple amateur de sciences ne possédant pas de connaissances autre que les magazines, ouvrages, et documentaires de vulgarisation, je me poses de nombreuses questions auxquels ces sources ne répondent pas.
y a il d'ailleurs des réponses ?

1) la lumière, est présente partout dans l'univers et depuis presque le "début". elle arrive de toutes les directions.

Par lumière il faut entendre le rayonnement électromagnétique. La densité de rayonnement est proportionnelle à la température du milieu. Il y a donc des photons dans l'univers depuis qu'il est chaud. Dans le scénario du modèle standard inflationnaire, le réchauffement marque la fin de l'inflation, et le début du "Big bang chaud". La température de l'univers est strictement décroissante, avec une température qui évolue comme l'inverse du facteur d'échelle.

T ~ 1/a

avec
T la température
a le facteur d'échelle (ou "taille de l'univers")

2) l'inflation (si elle a existé) et l'expansion de l'univers, pourraient elles être du a la "pression radiative" des photons ?

Non. Le mécanisme inflationnaire implique l'existence d'un milieu dont la densité d'énergie est l'inverse de la pression et qui reste quasi-constante alors que le facteur d'échelle augmente formidablement.

Le rayonnement est une forme d'énergie de pression même signe que la densité d'énergie et qui diminue comme l'inverse de la puissance quatrième du facteur d'échelle.

P = 1/3 rho
rho ~ 1/a⁴

avec P la pression et rho la densité d'énergie

La densité d'énergie du rayonnement est en effet proportionnelle à la densité de photon, qui se dilue dans le volume, donc en 1/a³ (comme la matière) et de la température, cad de la fréquence du rayonnement, qui diminue en 1/a comme vient de le voir. Cela signifie qu'un univers de rayonnement dilue très rapidement son énergie, et sa contribution au taux d'expansion diminue donc très rapidement.

2b) l'expansion s'accélère, celas peut il être du au taux de formation des étoiles (qui a varié avec l'évolution de l'univers), et donc du nombre de photons émis ?

Houla non, on n'st vraiment pas dans les bons ordres de grandeurs.

Grosso modo : le rayonnement constitue environ 0,05% de la densité d'énergie de l'univers actuel. Et le rayonnement issu des étoile, un millième de ceci (l'essentiel du rayonnement provient du fond radio cosmologique, le "premier cri" électromagnétique de l'univers)...

3) est on certains que la vitesse de la lumière dans un milieux "vide" , j'entends par la loin de toute influences gravitationnels , (par exemple dans ces zones de vide entre les amas de galaxies) sois exactement la mêmes ?

Oui, la gravité ne change pas d'indice de réfraction du vide, autrement dit. C'est très bien établis théoriquement, et aucune observation ne nous conduirait à penser l'inverse.

La seule variation spéculée par certaine théorie avancée (gravité quantique en boucle) serait une variation infinitessimale de la propagation de la lumière avec la longueur d'onde (le rayonnement gamma prenant de l'ordre de 10 secondes de retard par milliard d'année de trajet par rapport au rayonnement optique...). Cette prédiction est testable sur les sursaut gamma, mais le résultat est négatif : aucune composante ne montre de retard détectable.

4) les photons qui nous parviennent de galaxies distantes sont décalés vers le rouge. est il possible que celas vienne en partie d'une perte d'énergie de la lumière lors de son trajet a travers notre galaxie et des divers "obstacles" rencontré sur son chemin plutôt que de "seulement" une expansion de l'univers ?

La théorie dite de la "lumière fatiguée" a été maintenu en survit pendant pas mal d'année, mais elle est désormais définitivement enterré : rien dans les théorie ne prédit une telle chose, et elle ne permet de pas de résoudre aucun problème observationnel (qui mettrait en échec le redshift cosmologique)

5) la cohésion des galaxies (vitesses de rotation, ...) semble ne pas fonctionner sans matière noir et énergie sombre, sauf si on admet MOND... et ses questions. ne peut on imaginer une influence de la lumière sur ce problème ?

Non, encore une fois les densité d'énergie du rayonnement sont trop faible d'environ 3 ordres de grandeur pour tout ce qui concerne les problème de masse manquante.

6) dans un trou noir mêmes la lumière ne peu s'échapper, a cause d'une gravité extrême. n'est ce pas là la preuve de phénomènes plus rapide que la lumière (capable d'attirer les photons a plus de 300000km/s) ?

Dans un trou noir, il faut imaginer un espace temps dynamique qui entraine tout avec lui au travers de l'horizon. Un rayonnement qui remonte ce flux d'espace pour remonté vers l'oeil de l'observateur extérieur perd sont énergie, et en définitive l'énergie qui nous parvient d'un point émettant à l'horizon est asymptotiquement nul. C'est plus comme ça qu'il faut le voir.

7) la lumière et la gravitation, me semble être deux forces qui agissent avec des portées différentes. peu on penser qu'il y en est une qui prend le dessus sur l'autre selon la distance (petite distances: gravité=galaxie, trou noir.../ grandes distances lumière= expansion) (le point d'équilibre des deux= la périphérie des galaxies) ?

Ce sont deux forces en 1/r², donc de portée infinie.

Mais la gravitation a deux caractéristiques très particulière : elle dépend du contenu (donc y compris du rayonnement), elle n'est pas masquable (alors qu'il suffit d'un feuille de papier pour masquer le flux solaire de 1 kW/m2 !) et elle est toujours attractive (si on laisse de côté le problème posé par la cte cosmologique).

Donc elle l'emporte toujours, mais son évolution est donnée par celle du contenu. Dans le cas du rayonnement, il s'agit de la composante qui était de loin la plus élevée au début (avec le découplage) et de loin la plus faible aujourd'hui, à cause de l'évolution de la température en 1/a

8) quand toutes les étoiles aurons fini de briller,... plus de photons, la gravité seule = big crunch ?

Ben non, les photon émis continuent leur route, simplement leur énergie individuelle diminue en 1/a.

[f6bes]

Bonjour
le-complexe-du-chimpanze

1/ La lumiére ne viens pas de partout ( reste à définir ce que TU nommes...partout).
Elle proviens de la source qui l'a produite.
Si on s'en tient à la lumiére "visible" ( une étoile par exemple) la lumiére proviens de..l'étoile et pas d'à coté l'étoile .

4/ c'est pas parce quelles sont..."distantes" (galaxies) qu'elles sont décalées vers le rouge.
Ca dépends SI elles se RAPPROCHENT ou s'ELOIGNENT de nous.
C'est pas parce qu'elles sont distantes que cela veut forcément dire qu'elles...s'éloignent de nous.
Certaines Galaxies se RAPPROCHENT de nous.
Mais il vrai que l'expansion en général fait qu'elles s'éloignent.

Bon WE

[le-complexe-du-chimpanze]

Bonjour, et merci Gilgamesh pour ces réponses très claires.

par lumière j'entends bien sur rayonnement électromagnétique (dsl j'aurais dû préciser).
tes réponses m'apportent aussi de nouvelles questions (désolé !)...

sur le 3) et le 7):
je lit souvent des trucs du genre "-deux amas de galaxies non liée par la gravitation..."
faut il y prendre ce genre de phrases au sens stricte ou est ce une vulgarisation ?
car tu dit:
"-Ce sont deux forces en 1/r2, donc de portée infinie."
si au sens stricte, deux amas galactique ne sont pas lié, les rayonnements doivent avoir un effets ? mêmes faible ?
ou est ce a ce niveau qu'intervient la constante cosmologique ?

sur le 6)
ok! donc la lumière s'échappe bien d'un trou noir.
juste moins vite que la déformation espace temps ?
les photons qui "sortent" n' on donc plus d'énergie (fréquence=0 ?) et ne sont pas "détectable" ? ou faut il juste considérer qu'il ne sortent pas ? quand il n'as plus d'énergie un photon est il toujours un photon ?

sur le 7) encore, tu dit: "- Dans le cas du rayonnement, il s'agit de la composante qui était de loin la plus élevée au début (avec le découplage)..."
il y a donc eu une période ou les rayonnements étaient plus forts que la gravitation, était-ce avant la formation des 1ers bosons (je ne connais pas "découplage") ?

enfin sur le 8) ok , le photon continu sa route... sa durée de vie est elle infini ?

@ f6bes, bonjour, et merci de ta réponse.
je ne dit pas que la lumière arrive de partout, mais de toutes directions.
c'est il me semble ce qui nous place au "centre de l'univers observable/détectable".

pour l'éloignement des galaxies, je sais que certaines se rapproche (ex m31) et que d'autre s'éloigne et celas indépendamment de l'expansion de l'univers. d'où une nouvelle question:
comment arrive t'ont a mesurer les distances réel sur par exemple:
une galaxie lointaine (par ex 1Milliard d'AL) allant dans notre direction (ou nous vers elle).
puisque dans ce cas celas dois fausser le redshift apparent ? faut il faire une "triangulation" avec d'autres galaxies (dont on connais mieux les "paramètres") voisines de celle dont on cherche la distance ? ou peu on "voir" le mouvement des galaxies entre elles ( celle dont on cherche la distance, par rapport a celles qui l'entourent) ?

si vous aviez quelques liens, lectures, ou poste du forum a me conseiller (pas trop techniques!) pour que je puisse reprendre tout ça dans l'ordre... (comme ça je vous embête plus avec mes questions de newbies)
car je trouve que le problème avec les magazine, documentaires,... c'est que l'on vous balance des tas d'infos toujours plus sensationnels les unes que les autres sans jamais permettre d'avoir une vue d'ensemble sérieuse, qui lierait le tout.
encore merci.

[A voir en vidéo sur Futura]