homogénéité de l'univers -quels mécanismes?

[invite73192618]

Bonjour,

L'homogénéité à grande échelle de l'univers est surprenante étant donné que des parties éloignées de l'univers n'ont pas eu le temps de communiquer entre elles (vitesse de la lumière oblige). La réponse classique est qu'il y a eu une période d'inflation (expansion accélérée) qui a gommé les inhomogénéités.

Néanmoins, le postulat selon lequel des régions à grande distance (i.e. trop loin pour communiquer étant donnée la limite de causalité) ne peuvent être corrélées me semble questionnable. Deux contre-exemples:

1. Imaginons une lampe à mi-chemin de deux points distants (disons sur la surface du cone de lumière de la lampe): les deux points vont être éclairés en même temps pour tout observateur également à mi-chemin. Les deux points ne peuvent communiquer entre eux, et pourtant ils vont exhiber une corrélation.

2. Imaginons deux schpounz intriquées situés très loin l'une de l'autre. Le méca quantique nous dit que leur comportement va être complêtement corrélé, et ce sans aucun échange d'information.

Dans les deux cas, il y a corrélation à longue distance sans nécessité d'un échange d'information. Alors par curiosité: est-ce que des scénarii basés sur cette idée ont été examinés?
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[deep_turtle]

Salut,

Si je comprends bien tes deux points,

1/ c'est juste une reformulation du problème, car les deux points sont en contact causal avec la lampe. Or justement, dans l'Univers primordial il semble que sans inflation, le CMB soit constitué de plein de régions qui n'auraient jamais été en contact causal.

2/ pour que les schpounz soient intriqués, il faut aussi qu'ils aient été en contact causal, retour à la case départ !

Bien essayé !

[invite73192618]

Tks deep

...des régions qui n'ont jamais été en relation causale
Jamais? Jamais?? Même au début début!? Mais alors le big bang...

[Niels Adribohr]

Tks deep

...des régions qui n'ont jamais été en relation causale :

C'est justement pour cette raison qu'a été introduite l'inflation. Dans le modele classique du Big bang, la vitesse de l'expansion est toujours inferieur à celle de la lumiere. Ce qui fait que si on "rembobine le "film" du big bang, on s'apperçoit que les régions qui sont visibles aujourd'hui ne l'étaient pas dans le passé. Imaginons que l'on observe un quazar situé à 13 milliards d'années lumieres. Ce quazar fait parti des objets qui a un lien causal avec nous, mais il y a ..disons 1 milliards d'années-lumiere, ce lien n'éxistait pas, car il était hors de notre univers observable. Cela vient du fait qu'étant donné que la vitesse de l'expansion de l'univers est plus lente que celle de la lumiere, la taille de l'univers observable diminue plus vite que les distances entre deux objets lorsqu'on repasse le film du big bang à l'envers. Ainsi, arrive un moment dans le passé où un objet lointain ne fait plus parti de l'univers observable, et n'a donc plus de liens de causalité avec nous. C'est ce que les astrophysiciens nomment le probleme de l'horizon. Une des solutions est de supposer que l'univers a connu un instant d'expansion inflationnaire durant lequel la vitesse de l'expansion aurait été beaucoup plus grande que celle de la lumiere.

Jamais? Jamais?? Même au début début!? Mais alors le big bang...

En fait, la théorie du big bang, malgré son nom, n'a rien à dire sur le début! Elle se contente de décrire l'évolution et l'expansion de l'univers, et sans l'inflation, elle est incapable d'expliquer l'homogénéité de celui-ci

[A voir en vidéo sur Futura]

[deep_turtle]

Dans le modele classique du Big bang, la vitesse de l'expansion est toujours inferieur à celle de la lumiere.

Je n'aime pas cette façon de dire les choses, car l'expansion n'est pas caractérisée par une vitesse (en km/s) mais par un taux (l'inverse d'un temps). La vitesse de la lumière n'est pas un problème : aujourd'hui, on voit des objets ayant un décalage vers le rouge plus grand que 1 (et auxquels on attribuerait une vitesse plus grande que c par rapport à nous)...

[invite73192618]

Dans le modele classique du Big bang, le taux d'expansion est trop faible pour avoir diminué la taille de l'univers observable.

Mieux?

la théorie du big bang, malgré son nom, n'a rien à dire sur le début!

C'est vrai bon rappel pour moi!

Deep: du coup est-ce qu'il ne faut pas remplacer ton jamais par "à notre connaissance, on a pas d'indications pour dire que les régions lointaines de l'univers aient été en relations causales" ?

Bien essayé !

En fait je ne pensais pas sérieusement expliquer l'homogénité. Les exemples sont là plus pour expliquer l'idée générale de corrélation entre des points dans des cones de causalité séparés*. Aussi je m'interrogeais non pas sur la validité de mes exemples (que je suppose hautement foireuse ), mais plus modestement pour savoir si un genre d'idée similaire avait déjà été examiné.

*par contre j'avais pas réalisé qu'il fallait au moins un contact dans le passé!

[deep_turtle]

Deep: du coup est-ce qu'il ne faut pas remplacer ton jamais par "à notre connaissance, on a pas d'indications pour dire que les régions lointaines de l'univers aient été en relations causales" ?

Si si, c'est une bonne manière de dire les choses !

[Niels Adribohr]

Je n'aime pas cette façon de dire les choses, car l'expansion n'est pas caractérisée par une vitesse (en km/s) mais par un taux (l'inverse d'un temps). La vitesse de la lumière n'est pas un problème : aujourd'hui, on voit des objets ayant un décalage vers le rouge plus grand que 1 (et auxquels on attribuerait une vitesse plus grande que c par rapport à nous)...

Oui, j'étais conscient que je m'exprimais mal, mais je ne voyais pas d'autre façon d'expliquer.En parlant de vitesse de la lumiere, je voulais simplement dire que le rayon de la "sphere de causalité" qui augmente proportionnellement à la vitesse de la lumiere, augmente (ou augmentait, puisque ce n'est peut etre plus le cas, étant donné que plus on voit loin, plus la "vitesse de récession" des objets est importante) plus rapidement que la distance des objets les plus lointains, et qu'à partir de là, on peut en conclure que si on remontait le temps, ces objets se retrouveraient hors de cette "sphere de causalité". Bon, c'est peut etre encore un peu brouillon tout ça, je suis désolé.

Par contre, une chose m'intrigue:
Comment pouvons nous voir un objet auxquel on attribuerait une vitesse plus grande que c par rapport à nous? Je croyais que c'était impossible ?

[deep_turtle]

C'est possible pour la raison suivante :

Un truc lointain (appelons-le la source) qui s'éloigne très vite de nous (ce qui correspondrait à une vitesse supérieure à c si l'on appliquait la loi de Hubble) émet de la lumière dans son référentiel, et une partie de cette lumière se dirige vers nous.

Contrairement à la source, la lumière se rapproche et donc arrive dans des zones où l'expansion donne des vitesses de moins en moins importantes, et finalement elle peut arriver jusqu'à nous...

[deep_turtle]

Bon, mon explication est super nulle. Je m'empêtre dans LE truc qu'il ne faut pas faire, considérer l'expansion comme des vraies vitesses... Je réfléchis et je reviens (peut-être)...

[Niels Adribohr]

Bon, mon explication est super nulle. Je m'empêtre dans LE truc qu'il ne faut pas faire, considérer l'expansion comme des vraies vitesses... Je réfléchis et je reviens (peut-être)...

J'avais pourtant déjà lu un article qui disait que c'était possible, mais j'avais oublié, et je ne sais pas pourquoi, je m'étais persuadé que ça ne l'était pas! Voilà ce que dit l'article (Ciel&Espace, novembre 2004):
"..il existe une distance au dessus à partir de laquelle leur vitesse de fuite est superieur à celle de la lumiere.Reportée dans toutes les directions de l'espace, cette distance définie une sphère dont nous sommes le centre, appelée sphère de Hubble.[...]Aussi le parametre de Hubble est-il probablement entrain de décroitre, et donc le rayon de la sphère de grandir.Dans ce cas, les photons des galaxies, qui se trouvaient pas trop loin de sa surface, entrent à l'interieur de celle-ci.L'expension y étant moins rapide, ils peuvent alors atteindre nos yeux et nous montrer d'où ils viennent."

Bien que tu la trouve nulle, je trouve ton explication plus claire que celle-ci. C'était peut etre pas rigoureux, mais j'ai compris le principe. C'est bizarre, mais je m'étais toujours dit que le rayon de la sphere de Hubble était largement plus grand que le rayon de l'univers observable.

[Niels Adribohr]

J'ai essayé de cherché sur le net la valeur du rayon de cette sphère de Hubble, mais je n'ai pas trouvé. Quelqu'un sait qu'elle est sa valeur?

[shamrock]

Bonsoir

J'ai les neurones qui fatiguent là mais en cherchant en vitesse dans "Cosmologie primordiale" d'Uzan et Peter, je trouve :
distance de Hubble : D_H=c/H
pour H_o=100 h km.s
on obtient
D_Ho=9.26 h^-1*10²⁵m
avec h typiquement de l'ordre de 0.7

[deep_turtle]

Ce qui, après 34 minutes de longs et pénibles calculs ( ), donne environ 44 milliards d'années-lumière...

[invite73192618]

A ce stade quelqu'un se lève et dit "Incroyable, c'est aussi la taille de l'univers observable!!"

On croirait quasiment qu'on en a déjà parlé

[inviteba0a4d6e]

Ce qui, après 34 minutes de longs et pénibles calculs ( ), donne environ 44 milliards d'années-lumière...

Tu veux dire que ce nombre représente le rayon depuis lequel des photons nous parviennent ?
Je croyais qu'on voyait jusqu'à 14-15 GAL maxi !!!

[deep_turtle]

Bien que tu la trouve nulle, je trouve ton explication plus claire que celle-ci.

C'est malheureusement parfois le cas d'explications fausses... Ici les deux sont fausses. En particulier, la remarque

Aussi le parametre de Hubble est-il probablement entrain de décroitre, et donc le rayon de la sphère de grandir.Dans ce cas (...)

pose un gros problème : on dirait que s'il décroissait l'argument deviendrait faux alors qu'au contraire si l'univers était en contraction l'argument serait encore plus juste !

Le problème fondamental est le suivant. En disant "on observe une galaxie qui s'éloigne de nous plus vite que la lumière", on a en tête une galaxie qui s'éloigne de nous... plus vite que la lumière ! Or non, ce n'est pas ça du tout. On ne peut pas se placer dans un référentiel inertiel dans lequel on peut étudier les deux galaxies à la fois. On ne peut donc pas utiliser les lois de la relativité restreinte pour étudier ce problème. En particulier, la notion de vitesse relative doit être redéfinie dans le cadre d'un Univers en expansion. Quand on le fait, par exemple en utilisant la loi de Hubble, on s'aperçoit que la vitesse de la lumière n'est pas une limite dans ce cadre.

Il faut bien réaliser qu'en cosmologie, on ne mesure jamais une vitesse ni des distances, de toute façon. On mesure un décalage spectral, des luminosités, des angles, et en toute rigueur c'est sur ces grandeurs qu'il faut raisonner.

[nissart7831]

A ce stade quelqu'un se lève et dit "Incroyable, c'est aussi la taille de l'univers observable!!"

Bonsoir,

Effectivement, en faisant le calcul, je trouve environ 14 milliards d'années-lumière.
Et non 44, deep, problème de baigaiement du clavier ? ou il y a une subtilité dans le calcul que je n'ai pas vue ?

[EDIT] J'ai pris la formule donnée par shamrock

[Niels Adribohr]

Bonsoir,

Effectivement, en faisant le calcul, je trouve environ 14 milliards d'années-lumière.
Et non 44, deep, problème de baigaiement du clavier ? ou il y a une subtilité dans le calcul que je n'ai pas vue ?

[EDIT] J'ai pris la formule donnée par shamrock

Je me disais aussi...
Si on peut voir des objets ayant un décalage vers le rouge plus grand que 1 (et dont on attriburait une pseudo-vitesse plus grande que c), cela voudrait dire qu'ils se situeraient au delà de la sphere de Hubble (par définition, en tout cas si j'ai bien compris la définition de la sphere de Hubble), et donc que notre univers observable serait plus grand que la sphere de Hubble.Or, notre univers étant agée de moins de 14 milliards d'années, comment pourrions nous avoir un univers observable de plus de 14 milliards d'années-lumiere de rayon?

[deep_turtle]

Arghhhhh désolé pour la coquille, c'était exactement là où il ne fallait pas se tromper...
C'est 14 milliards d'années-lumière,soit la distance parcourue par la lumière pendant l'âge de l'Univers, bien sûr.