remise en cause de l'expansion de l'univers et décalage vers le rouge

[city_hunter]

Bonjour à tous
Je suis nouveau et absolument pas astrophysicien donc excusez d'avance mon imprécision et mes erreurs, merci.
Je souhaite parler du décalage vers le rouge observé du rayonnement du fond diffus cosmologique. Apparemment, il s'agit de la seule véritable preuve de l'expansion de l'univers. Mais est-on sur que ce décalage spectral est du à ce phénomène? Je ne comprends pas comment l'expansion pourrait avoir comme effet de modifierdans l'absolu la longueur d'onde d'un rayonnement(et non simplement localement).
J'espère que ma question est compréhensible
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[vanos]

Bonjour,

Le décalage vers le rouge est dû à l'effet Doppler lequel est facilement démontrable qui prouve la vitesse d'éloignement.

[Gilgamesh]

Bonjour à tous
Je suis nouveau et absolument pas astrophysicien donc excusez d'avance mon imprécision et mes erreurs, merci.
Je souhaite parler du décalage vers le rouge observé du rayonnement du fond diffus cosmologique. Apparemment, il s'agit de la seule véritable preuve de l'expansion de l'univers. Mais est-on sur que ce décalage spectral est du à ce phénomène? Je ne comprends pas comment l'expansion pourrait avoir comme effet de modifierdans l'absolu la longueur d'onde d'un rayonnement(et non simplement localement).
J'espère que ma question est compréhensible

L'effet sur le rayonnement c'est en fait l'effet de courbure temporel, qui fait que le temps sous lequel on voit se dérouler un événement subit un allongement avec l'expansion, ce qui est intimement câblé dans le formalisme de la Relativité générale. Le redshift cosmologique fut un des premiers effets prédit lors de l'application de la théorie à la cosmologie (par de Sitter en 1917 notamment). Et comme le temps et l'énergie sont deux variables conjuguée, la courbure temporelle implique de facto un affaiblissement de l'énergie du rayonnement.

L'énergie relativiste s'écrit comme la somme quadratique de deux éléments :

E² = (mc²)² + (pc)²

Dans le premier élément l'énergie est proportionnel à m, la masse, qui est un scalaire, donc invariant. Dans le second il est proportionnel a p, l'impulsion, qui est un vecteur, qui subit les effets de l'expansion. Le redshift, la courbure temporelle, l'expansion : tout ça joue sur la composante impulsionnelle de l'énergie relativiste. Le proton d'un rayonnement cosmique ultrarelativiste va subir cet affaiblissement de même que la lumière, avec ceci que son énergie de masse au repos sera conservé. A l'extrême, le proton arrivera à l'observateur distant avec une vitesse disons thermique et de son énergie ne restera que mc2, tandis que le photon qui n'a qu'une composante impulsionnelle disparaitra corps et bien (au sens où son énergie sera si faible qu'il en deviendra indétectable).

[roro222]

Bonjour

Comme City-hunter, je me pose des questions.
Du redshift, on en a déduit l’expansion de l'univers, soit.
Mais l'univers est massif dans sa globalité et courberait l'espace temps, nous dit-on


L’arc de cercle représente cette courbure entre la source du rayonnement et l’observateur, c’est à dire nous.

Traçons la tangente à la source, car pour elle, elle se croie, ou elle est, dans les mêmes conditions que nous, observateur.
L1 représente la longueur d’onde de la source vue par celle-ci.
L2 est la projection de cette même longueur mais vue par nous, observateur distant, mais modifié par la courbure, ou distorsion de l'espace-temps.
Nous pouvons immédiatement constater que L2 est nettement plus grand que L1. La longueur d’onde nous paraît bien plus importante que celle émise à la source. De plus nous pourrions aussi constater que plus la source est éloignée, plus le rapport L1 L2 va grandissant.
Donc ma question est:
Est-ce que le fait que l'univers soit massif et qu'il déforme l'espace-temps ne suffirait pas à expliquer ce rougissement et donc que l'univers ne serait pas en expansion, mais un simple fait d'illusion ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteea98c9e1]

Vanos : "Bonjour,

Le décalage vers le rouge est dû à l'effet Doppler lequel est facilement démontrable qui prouve la vitesse d'éloignement."
désolé, j'aurais du répondre avec citation....-

Non, pas vraiment... Comme l'explique Gilgamesh, ce n'est pas un effet Doppler.
Supposons un accroissement du facteur d'échelle de l'univers a(t) de l'univers non constant.
Une particule est émise alors que l'univers n'est pas en expansion.
a(t) augmente d'un coup, puis l'univers arrête de gonfler tout à coup.
Le redshift serait toujours observable (les longueurs d'onde suivent l'expansion), mais en aucun cas il y aurait effet Doppler (pas de mouvement relatif, ni lors de l'émission, ni lors de la réception.

[Deedee81]

Bonjour,

Concernant les preuves de l'expansion.
- L'interprétation du décalage vers le rouge comme étant une augmentation de la distance avec le temps a une confirmation directe indépendante : l'augmentation apparente de la durée de la courbe de luminosité des supernovae de type Ia (augmentation due au fait que la réception de la lumière en début et fin de luminosité se produit à des distances différentes).
- Il faut aussi tenir compte des preuves indirectes : évolution des grandes structures (l'exemple le plus typique étant les quasar qui n'ont existé que pendant une certaine période de l'histoire de l'univers), le rayonnement fossile, l'abondance des éléments (calcul de physique nucléaire donnant les abondances primordiales des éléments).

Voir aussi :
http://forums.futura-sciences.com/as...these-etc.html

[Gilgamesh]

Donc ma question est:
Est-ce que le fait que l'univers soit massif et qu'il déforme l'espace-temps ne suffirait pas à expliquer ce rougissement et donc que l'univers ne serait pas en expansion, mais un simple fait d'illusion ?

Si on base un raisonnement à partir du formalisme de la Relativité générale, il faut en prendre toutes les conclusions, dont celle ci : la métrique est une fonction du temps.

[city_hunter]

Tout d'abord merci pour vos réponses et explications détaillées.
Je crains de ne pas avoir tt compris en revanche.

Et comme le temps et l'énergie sont deux variables conjuguée, la courbure temporelle implique de facto un affaiblissement de l'énergie du rayonnement.

J'ai beaucoup de mal à concevoir qu'un rayonnement puisse perdre (et non transformer) une partie voir toute son énergie. Si c'est le cas, ça signifie que la conservation est brisée, et donc que l'univers serait en train de s'annihiler par son rayonnement, sous l'action de l'expansion, non? Ou alors je n'ai pas compris ce que devenait cette énergie perdue.

Dans le second il est proportionnel a p, l'impulsion, qui est un vecteur, qui subit les effets de l'expansion.

je ne suis pas très familier avec cette notion d'impulsion, de quelle façon l'expansion agit -elle dessus précisémment?
Par contre la formule que tu présentes et ton explication m'ont fait enfin comprendre une truc qui m'échappait depuis toujours: comment les photons peuvent ils avoir une énergie sans avoir de masse. effectivement, le bon vieux e=mc² qu'on présente pour vulgariser la relativité impliquerait que les photons aient une masse, mais avec la formule complète, ça devient tout de suite plus logique.

Concernant l'effet de l'expansion sur la longueur d'onde du rayonnement , qu'en est il exactement? Je pensais que le redshift était du à un allongement de la longueur d'onde mais est ce vraiment le cas où juste une conséquence de la perte d'énergie des photons dont tu fais mention?

[inviteede7e2b6]

la meilleure preuve que l'univers est en expansion est que la nuit est noire

ce sont les travaux de Hubble

[Gilgamesh]

Tout d'abord merci pour vos réponses et explications détaillées.
Je crains de ne pas avoir tt compris en revanche.

J'ai beaucoup de mal à concevoir qu'un rayonnement puisse perdre (et non transformer) une partie voir toute son énergie. Si c'est le cas, ça signifie que la conservation est brisée, et donc que l'univers serait en train de s'annihiler par son rayonnement, sous l'action de l'expansion, non? Ou alors je n'ai pas compris ce que devenait cette énergie perdue. je ne suis pas très familier avec cette notion d'impulsion, de quelle façon l'expansion agit -elle dessus précisémment?

Oui, mais c'est bien ce qui ce passe pourtant, et c'est ce que dit la Relativité générale. Elle est basée sur la conservation locale de l'énergie, mais les lois de symétrie et d'invariance concerne des variables couplées. L'énergie est une symétrie de translation dans le temps. La courbure temporelle implique que les durées mesurées sur des phénomènes lointain (par exemple le découplage) sont allongées, et par symétrie l'énergie mesurées est plus faible.

Concernant l'effet de l'expansion sur la longueur d'onde du rayonnement , qu'en est il exactement? Je pensais que le redshift était du à un allongement de la longueur d'onde mais est ce vraiment le cas où juste une conséquence de la perte d'énergie des photons dont tu fais mention?

Il n'y a pas lieu de distinguer, c'est la même chose.

[Gilgamesh]

la meilleure preuve que l'univers est en expansion est que la nuit est noire

Oui, c'est un bon raccourcis

ce sont les travaux de Hubble

Pas franchement... Hubble n'était pas un théoricien, et n'a accepté la réalité de l'expansion qu'avec beaucoup de réticence.

[Deedee81]

Hubble [...] n'a accepté la réalité de l'expansion qu'avec beaucoup de réticence.

Tiens, dans tous les trucs histo que j'ai (pas des livres histo mais des livres/articles de (astro)physique/cosmologie où on fait référence à Hubble), on dit toujours "l'expansion démontrée par Hubble".
Je sais que c'est lui qui est à l'origine des observations mais ce n'est pas lui qui les a interprété ?

[roro222]

on dit toujours "l'expansion démontrée par Hubble".

Bonjour
Georges Lemaître n'a t'il pas un rôle là dedans ?

[Deedee81]

Georges Lemaître n'a t'il pas un rôle là dedans ?

Il a montré que la relativité générale impliquait forcément une expansion (ou une contraction). Les univers statique étant instable (ce qui avait échappé à Einstein).
Mais avec Hubble on parlait plutôt de la vérification expérimentale (au sens large : par observation).

C'est peut-être lui en effet qui a interprété les observations. Je ne sais pas. Gilgamesh a peut-être la réponse

[invite417be55c]

Historiquement parlant, c'est Hubble qui a relié la distance (via les Céphéides) au redshift (qui a été découvert par Slipher), pour plusieurs galaxies. (1929 ? à Pasadena ?)

Pour moi Lemaître a fait plutôt de la théorie et élaborer le scénario de l'atome primitif.

[Gilgamesh]

Je conseille à nouveau la lecture de cette excellente page de Luminet sur la question.
L'INVENTION DU BIG BANG

En fait, Lemaître précède Hubble de deux ans concernant la loi de proportionnalité entre la distance et le redshift.

Dans un article de 1927 : Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques, il écrit : Utilisant les 42 nébuleuses extra-galactiques figurant dans les listes de Hubble et de Strömberg, et tenant compte de la vitesse propre du Soleil, on trouve une distance moyenne de 0,95 millions de parsecs et une vitesse radiale de 600 km/s, soit 625 km/s à 10⁶ parsecs


Non seulement il met en évidence cette loi fondamentale, mais il lui donne le premier la bonne interprétation : l'expansion de l'espace, qu'il a auparavant déduite, comme Friedmann de la résolution de l'équation d'Einstein à un univers homogène et isotrope.

Au bilan, les contributions respectives des scientifique ayant participé à l'élaboration du nouveau paradigme cosmologique sont les suivantes :

Einstein a créé la théorie de la relativité générale et écrit les équations gouvernant les propriétés physico-géométriques de l'univers
Friedmann a découvert les solutions non statiques de ces équations, décrivant la variation temporelle de l'espace, et entrevu son possible commencement dans une singularité
Lemaître a relié l'expansion théorique de l'espace au mouvement observé des galaxies, et jeté les bases physiques du Big Bang
Hubble a démontré la nature extragalactique des nébuleuses spirales, et confirmé expérimentalement la loi de proportionalité entre leur vitesse de récession et leur distance.

[city_hunter]

Merci encore pour toutes vos réponses

Oui, mais c'est bien ce qui ce passe pourtant, et c'est ce que dit la Relativité générale. Elle est basée sur la conservation locale de l'énergie, mais les lois de symétrie et d'invariance concerne des variables couplées. L'énergie est une symétrie de translation dans le temps. La courbure temporelle implique que les durées mesurées sur des phénomènes lointain (par exemple le découplage) sont allongées, et par symétrie l'énergie mesurées est plus faible.

Es-tu en train de dire que la quantité d'énergie globale de l'univers est non seulement inconstante mais en diminution exponentielle à cause de son expansion? ce que j'ai pu lire jusqu'à présent concernant l'atténuation de l'énergie d'une onde à mesure de sa propagation (sans parler du milieu traversé qui est une autre donnée), c'est que cette diminution énergétique résulte d'une "dilution" de la quantité d'énergie de départ du fait que l'onde se propage dans un espace géométrique plus grand qu'à sa source. Dans ce cas il n'y a pas de "perte" énergétique, l'énergie globale du rayonnement (et donc de l'univers dans son ensemble) reste la meme, mais elle est juste de moins en moins "concentrée". Selon qu'on la mesure proche ou pas de sa source on obtient alors des grandeurs différentes.
Ceci dit, à l'échelle du photon, là c'est une autre histoire. Qu'une étoile lointaine nous paraisse moins lumineuse que notre Soleil car la quantité de photons reçue se dilue en fonction de la distance, soit, par contre, que le photon lui meme puisse "s'affaiblir" et perdre de l'énergie, ça me laisse sans voix. Je n'avais jamais envisagé cet aspect là de la relativité. Est ca signifie donc , par exemple, qu'une lumière ultraviolette, un rayon x ou gamma, passent dans le spectre visible au bout d'une certaine distance parcourue? Comment la relativité explique-t-elle la non conservation de l'énergie du systéme , pourtant un principe essentiel de la physique? Et je me hasarde à la question suivante: est ce que cette énergie "perdue" n'a simplement pas disparu mais s'est transferée en cette fameuse énergie sombre qui serait la cause de l'expansion?

[Deedee81]

Merci aussi pour ces précisions historiques.

[mach3]

Comment la relativité explique-t-elle la non conservation de l'énergie du systéme , pourtant un principe essentiel de la physique? Et je me hasarde à la question suivante: est ce que cette énergie "perdue" n'a simplement pas disparu mais s'est transferée en cette fameuse énergie sombre qui serait la cause de l'expansion?

La conservation de l'énergie est liée à l'invariance par translation temporelle, tout comme la conservation de l'impulsion est liée à l'invariance par translation spatiale ou la conservation du moment cinétique est liée à l'invariance par rotation, ça découle du theoreme de Noether. En gros pour chaque symétrie, il y a une quantité conservée. Localement, on a bien invariance par translation temporelle, donc l'énergie se conserve. Aux échelles où l'expansion devient prépondérante, il n'y a pas d'invariance par translation temporelle (le facteur d'échelle augmente avec le temps), donc pas de conservation de l'énergie.
Une discussion ancienne parle d'un bricolage possible pour restaurer artificiellement cette conservation, mais je dois la retrouver avant de dire des bêtises.
EDIT : trouvé, on en parle là : http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post5213388

m@ch3

[Gilgamesh]

Es-tu en train de dire que la quantité d'énergie globale de l'univers est non seulement inconstante mais en diminution exponentielle à cause de son expansion? ce que j'ai pu lire jusqu'à présent concernant l'atténuation de l'énergie d'une onde à mesure de sa propagation (sans parler du milieu traversé qui est une autre donnée), c'est que cette diminution énergétique résulte d'une "dilution" de la quantité d'énergie de départ du fait que l'onde se propage dans un espace géométrique plus grand qu'à sa source. Dans ce cas il n'y a pas de "perte" énergétique, l'énergie globale du rayonnement (et donc de l'univers dans son ensemble) reste la meme, mais elle est juste de moins en moins "concentrée". Selon qu'on la mesure proche ou pas de sa source on obtient alors des grandeurs différentes.
Ceci dit, à l'échelle du photon, là c'est une autre histoire. Qu'une étoile lointaine nous paraisse moins lumineuse que notre Soleil car la quantité de photons reçue se dilue en fonction de la distance, soit, par contre, que le photon lui meme puisse "s'affaiblir" et perdre de l'énergie, ça me laisse sans voix. Je n'avais jamais envisagé cet aspect là de la relativité. Est ca signifie donc , par exemple, qu'une lumière ultraviolette, un rayon x ou gamma, passent dans le spectre visible au bout d'une certaine distance parcourue? Comment la relativité explique-t-elle la non conservation de l'énergie du systéme , pourtant un principe essentiel de la physique? Et je me hasarde à la question suivante: est ce que cette énergie "perdue" n'a simplement pas disparu mais s'est transferée en cette fameuse énergie sombre qui serait la cause de l'expansion?

Au niveau local (cad en négligeant le redshift cosmologique), oui bien sûr que l'énergie du rayonnement subit une simple dilution sans perte. Mais au niveau cosmologique effectivement, le Premier principe doit être appliqué avec plus de... doigté disons. Doublement : non seulement de l'énergie s'évanouie, celle de la composante relativiste (rayonnement), ce qui est déjà fort de café, mais en plus, et de façon non corrélée à l'évanouissement du rayonnement, de l'énergie apparaît, dès lors que la constante cosmologique est non nulle (on laisse de côté la courbure).

On refait le compte sur les 4 composantes de l'énergie:

Matière noire et baryonique (en bleu), plus exactement, la composante non relativiste (E=mc²) de l'énergie:
La densité varie comme a^-3. La quantité totale (dans un volume comobile donné) est constante.

Rayonnement (en vert), plus exactement, la composante relativiste (E=pc) de l'énergie:
La densité varie comme a^-4. La quantité totale (dans un volume comobile donné) varie comme 1/a.

Courbure (non représentée)
La densité varie comme a^-2. La quantité totale (dans un volume comobile donné) augmente comme a.

Constante cosmologique Λ (en rouge)
La densité est constante. La quantité totale (dans un volume comobile donné) augmente comme a³.


Le graphique ci dessous représente l'évolution des trois composantes (sans la courbure) avec le temps cosmique (le graphique de gauche est un zoom sur le jeune univers).Quand l'univers est petit, le rayonnement domine (ère radiative). En se refroidissant la matière prend le dessus (ère de matière). Puis c'est la constante cosmologique qui domine (ère de l'énergie sombre). Aujourd'hui la densité de l'univers provient à 0,74 de la cte cosmo et à 0,26 de la matière (et a seulement 0,05 la matière ordinaire).

Si tu fais le compte en intégrant sur un volume comobile quelconque : l'énergie de masse est constante, l'énergie du rayonnement s'affaiblie et il y a toujours plus d'énergie du vide.

[city_hunter]

réponse très détaillée, merci. bon c'est un peu technique pour moi mais j'essaye de m'accrocher.

Si tu fais le compte en intégrant sur un volume comobile quelconque : l'énergie de masse est constante, l'énergie du rayonnement s'affaiblie et il y a toujours plus d'énergie du vide.

Cette évolution laisserait donc penser que l'énergie de rayonnement s'est convertie d'une manière ou d'une autre en énergie du vide, pourtant tu signalais un peu plus haut que les 2 ne sont pas corrélées. On aurait d'un côté disparition d'énergie et de l'autre apparition. Mais les 2 sont pourtant liés au même phénomène, non (à savoir l'expansion de la géométrie de l'univers)?
Je suis bien incapable de faire des calculs relativistes , mais que donne le bilan énergétique lorsque additionne les quatre composantes ? Est-il nul ou affiche-t-il un déséquilibre?
Question subsidiaire tant que j'y suis: prenons l'exemple d'une réaction fusion nucléaire comme notre bon vieux soleil sait le faire, on a donc une part d'énergie de masse qui s'est convertie en énergie relativiste (sous forme de rayonnement donc), enfin si je dis pas de betise.
Mais l'inverse existe surement aussi j'imagine: à savoir conversion d'une énergie relativiste en énergie de masse? Sait on quel processus permet le passage de l'un à l'autre dans ce sens, et si ce passage est possible également vers les 2 autres composantes?

[Gilgamesh]

réponse très détaillée, merci. bon c'est un peu technique pour moi mais j'essaye de m'accrocher.



Cette évolution laisserait donc penser que l'énergie de rayonnement s'est convertie d'une manière ou d'une autre en énergie du vide, pourtant tu signalais un peu plus haut que les 2 ne sont pas corrélées. On aurait d'un côté disparition d'énergie et de l'autre apparition. Mais les 2 sont pourtant liés au même phénomène, non (à savoir l'expansion de la géométrie de l'univers)?

Non, il n'y a clairement rien à voir entre l'affaiblissement du rayonnement (redshift) et l'énergie sombre. C'est pas du tout le principe de vase communiquant.

Je suis bien incapable de faire des calculs relativistes , mais que donne le bilan énergétique lorsque additionne les quatre composantes ? Est-il nul ou affiche-t-il un déséquilibre?

Dans un volume comobile donné, au début le bilan est très négatif : le rayonnement est l'énergie qui domine tout, et il diminue en 1/a. Lorsque la matière prend le dessus, le bilan tend vers l'équilibre, puis lorsque l'énergie du vide prend le dessus, le bilan devient positif.

Question subsidiaire tant que j'y suis: prenons l'exemple d'une réaction fusion nucléaire comme notre bon vieux soleil sait le faire, on a donc une part d'énergie de masse qui s'est convertie en énergie relativiste (sous forme de rayonnement donc), enfin si je dis pas de betise.
Mais l'inverse existe surement aussi j'imagine: à savoir conversion d'une énergie relativiste en énergie de masse? Sait on quel processus permet le passage de l'un à l'autre dans ce sens, et si ce passage est possible également vers les 2 autres composantes?

A part quelque situation astrophysique ponctuelle de très haute énergie (collision de rayon cosmique de haute énergie, polarisation du vide dans des jets relativistes), aucune situation ne correspond à la transformation inverse de photon en masse. C'est le Deuxième Principe qui veut ça (augmentation de l'entropie).

[invite51d17075]

Quand l'univers est petit, le rayonnement domine (ère radiative). En se refroidissant la matière prend le dessus (ère de matière). Puis c'est la constante cosmologique qui domine (ère de l'énergie sombre). Aujourd'hui la densité de l'univers provient à 0,74 de la cte cosmo et à 0,26 de la matière (et a seulement 0,05 la matière ordinaire).

Si tu fais le compte en intégrant sur un volume comobile quelconque : l'énergie de masse est constante, l'énergie du rayonnement s'affaiblie et il y a toujours plus d'énergie du vide.

Il semble que tu associes directement l'énergie sombre à la constante cosmo.
Mais je pensais que ce n'était qu'un modèle parmi d'autres ( modélisation diff de la matière, ou de la gravité.... ).
J'ignore si il a un consensus actuellement.
Cdt

[invite51d17075]

Je dois avouer que cette constante cosmologique m'a toujours embêté.
ça arrange les équations, mais on ne sait en définir la raison.

[Gilgamesh]

Il semble que tu associes directement l'énergie sombre à la constante cosmo.
Mais je pensais que ce n'était qu'un modèle parmi d'autres ( modélisation diff de la matière, ou de la gravité.... ).
J'ignore si il a un consensus actuellement.
Cdt

Energie sombre (dark energy) et constante cosmologique, ne sont pas strictement synonymes, dans la mesure où la constante cosmologique pourrait tout aussi bien, au niveau du formalisme des équations, recevoir une interprétation géométrique.

L'équation fondamentale de la Relativité générale peut s'écrire sous cette forme simplifiée à l'extrême :

S = T

où S est le tenseur géométrique décrivant la courbure de l'espace temps et T est le tenseur impulsion énergie, décrivant la répartition de toutes les forme d'énergie (matière, rayonnement...) dans cet espace.

Dans la première version des équations d'Einstein, S s'écrivait :

S = R - 1/2 gR

avec R le tenseur de courbure de Ricci,
R sa valeur scalaire contractée,
g les potentiels de métrique.

Dans une seconde version, Einstein à introduit Λ de cette façon :

S = R - 1/2 gR + Λg

On a donc :

R - 1/2 gR + Λg = T

Sous cette forme, Λ est "du côté de la géométrie", il s'interprète alors une constante fondamentale de l'espace, en [L]^-2, comme R.

Mais on peut de façon formellement équivalente le passer de l'autre côté et écrire :

R - 1/2 gR = T - Λg

Sous cette forme, Λ est "du côté de l'énergie", et s'interprète comme une densité d'énergie qui subsiste quand T s’annule, cad dans le vide.

Je pense qu'on favorise cette interprétation physique en relation avec la théorie de l'inflation (qui propose que cette constante avait un niveau beaucoup plus élevée au commencement) et plus fondamentalement encore avec la théorie quantique des champs (Zeldovich, 1964) vu qu'elle propose de façon native que le vide ait une énergie de point zéro.

[invite51d17075]

Je pense qu'on favorise cette interprétation physique en relation avec la théorie de l'inflation (qui propose que cette constante avait un niveau beaucoup plus élevée au commencement) et plus fondamentalement encore avec la théorie quantique des champs (Zeldovich, 1964) vu qu'elle propose de façon native que le vide ait une énergie de point zéro.

le soucis n'est il pas qu'en partant des énergies de point zéro, on abouti à des sommations "astronomiques".?
sauf à limiter le spectre de fréquence, je crois.
il se peut que je confonde un peu deux approches ( modèles ) cousins.
mais comme j'ai un faible pour la théorie quantique des champs ( et ses extensions ), j'essaye d'en préciser ma compréhension.
Pas le concept de base, mais son application à l'énergie du vide.
Si une réponse demande un développement trop lourd, tu peux me renvoyer vers des lectures ad-hoc.
Cordialement.

[Gilgamesh]

le soucis n'est il pas qu'en partant des énergies de point zéro, on abouti à des sommations "astronomiques".?
sauf à limiter le spectre de fréquence, je crois.
il se peut que je confonde un peu deux approches ( modèles ) cousins.
mais comme j'ai un faible pour la théorie quantique des champs ( et ses extensions ), j'essaye d'en préciser ma compréhension.
Pas le concept de base, mais son application à l'énergie du vide.
Si une réponse demande un développement trop lourd, tu peux me renvoyer vers des lectures ad-hoc.
Cordialement.

Oui, c'est ça.

Pour ne prendre que le photon, la densité d'énergie par mode (cad par fréquence) est :



avec ρ la densité d'énergie
hbar la cte de Planck/2π
c la vitesse de la lumière
ω la pulsation = 2πν (avec ν la fréquence)

Le premier terme entre crochet est le rayonnement du corps noir classique. Dans le vide, on pose T=0K, ne reste que le second terme. Tout dépend ensuite de combien de mode on intègre pour avoir la densité d'énergie. Le raisonnement classique consiste à intégrer tous les mode jusqu'à la fréquence de Planck ν_P, ce qui donne une quantité... planckienne.

~ 10¹¹³ J.m^-3

C'est le problème de la constante cosmologique. La résolution de ce problème peut se faire très simplement d'un simple point de vue formel, en limitant le nombre de modes qu'on intègre. Mais il faut le justifier théoriquement, et c'est là que le prochain prix Nobel est attendu .

[invite51d17075]

merci bien.
cela est bien conforme avec la question que je me posais.
quand à l'équation, je vais la noter qcq part.
Cdt

[invitef5bd7758]

Bonjour,
Je suis assez nouveau sur le forum, mais après avoir lu les messages de cette discussion et les avoir trouvés très instructifs, je ne résiste pas à l'envie de poser une petite question concernant le décalage vers le rouge, qui me turlupine depuis un moment. On dit du fond-diffus qu'il est un fossile d'une température antérieure de 4000K de l'univers alors qu'il venait de naitre. Le CNB est observé actuellement à 2,7 k. Son décalage vers le rouge est donc de Z=1100 environ.
Or d'après "http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actu-la-plus-lointaine-galaxie-detectee-26007.php" on vient de découvrir une galaxie qui aurait un décalage vers le rouge record de 8,6 en lui attribuant un age de 13 milliard d'années, c'est à dire 600 Millions d'années après le BB
Quelqu'un peut-il m'expliquer comment on passe d'un refroidissement de 1100 à moins de 9 en seulement quelques
600 millions d'années?
Merci beaucoup pour votre réponse au béotien que je suis !

[Gilgamesh]

C'est juste que la relation entre le temps de regard en arrière et le décalage dans le rouge (redshift), qui est linéaire pour les petits redshifts (z<1) devient hautement non linéaire pour les hauts redshifts.
Dans la courbe ci dessous, le redshift ne va que jusqu'à 10 mais tu vois que dépassé z=1, la courbe s'incurve fortement et devient de plus en plus parallèle à l'axe des abscisses. Ce qui signifie qu'au delà de 10 Gyr en gros, des écarts relativement petits dans l'âge des sources se traduisent par de grands écarts de redshifts.

Ça correspond au fait que le taux d'expansion était beaucoup plus élevé dans le jeune univers.

source : Distances, volumes et âges en cosmologie - David Elbaz (notez les pluriels...)
Note : dans le sous titre je pense qu'il faut lire Ω_Λ= 0.7 et non 0.3