Matière noire ou pas ?

[Lansberg]

Bonjour,

combien de temps pour doubler la taille de l'univers?

Il faudra environ 11 milliards d'années pour passer d'un facteur d'échelle 1 (actuellement) à 2.
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[invite6c093f92]

D'ailleurs si matière il y a elle n'est même pas noire mais absolument invisible.

Invisible dans quel sens?
Sinon, ainsi qu'à Shub22, ne pas confondre inflation et expansion.

[viiksu]

Bonjour,


Il faudra environ 11 milliards d'années pour passer d'un facteur d'échelle 1 (actuellement) à 2.

Ça me rassure j'avais peur de devoir faire mes valises.

[viiksu]

J'aurais dû dire transparente.

[Lansberg]

Moi ce que je me demande c'est si cette inflation de l'Univers est homogène et isotrope... Partout la même. Est-ce qu'on sait cela? On a pu le mesurer ?

Si l'expansion était différente selon des directions différentes on en aurait des signes dans le rayonnement de fond cosmologique. Ce n'est pas le cas.

[shub22]

Oui pardon pour la confusion entre expansion et inflation.
Donc ça me rassure , une expansion homogène et isotrope. Comme viiksu, je vais pouvoir attendre un peu avant de faire mes valises!

[papy-alain]

Avec l'inflation exponentielle, il faudra mettre plus de fuel dans nos fusées qu'aujourd'hui lorsqu'on ira sur Mars. Peste! j'avais pas pensé à ça...

L'expansion (et non l'inflation qui s'est produite dans les premiers instants de l'Univers) n'a aucun effet au sein des galaxies et encore moins dans le système solaire. Elle n'est perceptible que dans les grands vides intergalactiques, là où la gravitation est quasi nulle.

[viiksu]

En fait l'univers n'est si homogène que cela car il ressemble en gros à une éponge : filaments et trous.

[viiksu]

En fait l'univers n'est si homogène que cela car il ressemble en gros à une éponge : filaments et trous.

Je me cite (j'adore). Pour préciser que l'univers n'est peut-être pas assimilable à un gaz parfait comme le modèle de Friedmann/Lemaitre l'a supputé? On postule partout que l'univers est homogène et isotrope ce ne semble pas tout à fait vrai si?

[invite6c093f92]

Jusqu'à preuve du contraire, le postulat tient (de part les observations).
Homogène, signifie que les zones observées ont des caractéristiques semblables ( densité de matière, température, ect...), donc même si il y a des filaments et des trous, la structure (l' isotropie) est homogène (ces caractéristiques) .
Homogène signifie que c'est invariant par translation.

[Gilgamesh]

Je me cite (j'adore). Pour préciser que l'univers n'est peut-être pas assimilable à un gaz parfait comme le modèle de Friedmann/Lemaitre l'a supputé? On postule partout que l'univers est homogène et isotrope ce ne semble pas tout à fait vrai si?

La notion de gaz parfait modélise le comportement des gaz réels à pression pas trop élevée, il n'implique pas de conditions d’homogénéité et d'isotropie et on n'en fait pas vraiment usage en cosmologie.

En cosmologie on utilise plutôt le modèle "poussière" versus "rayonnement", en rapport direct avec la définition de l'énergie relativiste.

E² = (mc²)² + (pc)²

Avec m>0 et p=0 : matière sans pression = poussière
Avec m=0 et p>0 : rayonnement

[shub22]

L'expansion (et non l'inflation qui s'est produite dans les premiers instants de l'Univers) n'a aucun effet au sein des galaxies et encore moins dans le système solaire. Elle n'est perceptible que dans les grands vides intergalactiques, là où la gravitation est quasi nulle.

Ça c'est encore un truc compliqué à comprendre. L'expansion n'a pas lieu partout ? Partout et simultanément? Ça me rappelle une discussion qu'il y a eu ici sur autre thème je crois.
Si l'expansion actuelle n'est qu'une suite ou conséquence de l'inflation initiale, l'expansion comme suite de la déflagration initiale, celle-ci a du se produire partout c-a-d en tout point de ce qu'était l'univers à ses débuts et donc ça devrait continuer.
L'inflation se prolonge en une expansion qui est sa conséquence et qui n'a ni aucune raison de s'arrêter, ni aucune raison de ne pas se manifester partout et en tout point de l'univers non ?
On laisse tomber la question de l'énergie noire car là alors ça compliquerait vraiment tout!
Oh la j'y comprends de moins en moins.

P.S. Personne n'a pris une photo au moment du Big Bang ? Ça mettrait tout le monde d'accord!

[invite6c093f92]

L' expansion, c'est de la gravitation.

[Gilgamesh]

Ça c'est encore un truc compliqué à comprendre. L'expansion n'a pas lieu partout ? Partout et simultanément?

Dans un univers homogène et isotrope, si. Mais dans l'univers réel, ça n'est vrai qu'à grande échelle. Si deux observateurs, sans dépenser la moindre énergie pour se mouvoir, restent à égale distance l'un de l'autre (au mouvement orbital près), tu ne peux pas dire que l'espace entre eux est en expansion. Et c'est ce qui se passe au sein d'un système planétaire, d'un galaxie ou d'un amas de galaxie.

[papy-alain]

Ça c'est encore un truc compliqué à comprendre. L'expansion n'a pas lieu partout ? Partout et simultanément? Ça me rappelle une discussion qu'il y a eu ici sur autre thème je crois.
Si l'expansion actuelle n'est qu'une suite ou conséquence de l'inflation initiale, l'expansion comme suite de la déflagration initiale, celle-ci a du se produire partout c-a-d en tout point de ce qu'était l'univers à ses débuts et donc ça devrait continuer.
L'inflation se prolonge en une expansion qui est sa conséquence et qui n'a ni aucune raison de s'arrêter, ni aucune raison de ne pas se manifester partout et en tout point de l'univers non ?
On laisse tomber la question de l'énergie noire car là alors ça compliquerait vraiment tout!
Oh la j'y comprends de moins en moins.

P.S. Personne n'a pris une photo au moment du Big Bang ? Ça mettrait tout le monde d'accord!

L'expansion a lieu partout, mais son effet est annulé par la gravitation, lorsque celle-ci est suffisante, c'est à dire au sein des amas galactiques.

Edit : croisement avec Gilga, sorry.

[invite6c093f92]

L'expansion a lieu partout, mais son effet est annulé par la gravitation

.

Je ne pense pas, puisque c'est la même chose.
Comme le dit Gilga, c'est un problème d'échelle, mais en regard de la métrique (FRW), c'est de la gravitation.

[tierri]

L'expansion a lieu partout, mais son effet est annulé par la gravitation, lorsque celle-ci est suffisante, c'est à dire au sein des amas galactiques.

Edit : croisement avec Gilga, sorry.

Je préfère la version de Gilgamesh, l'expansion ne fait aucun doute mais le fait qu'elle ait lieu partout me semble très spéculatif, a très grande échelle je suis d'accord mais si on regarde de plus près une expansion localisée dans les zones de vide expliquerait fort bien la structure en forme d'éponge de l'univers.

[papy-alain]

Je ne pense pas, puisque c'est la même chose.
Comme le dit Gilga, c'est un problème d'échelle, mais en regard de la métrique (FRW), c'est de la gravitation.

La gravitation annule la gravitation ?

[invite6c093f92]

Non, comme dit plus haut, l'expansion, c'est de la gravitation, donc ce n'est pas une question d'annulation ( il n'y a pas d'annulation), mais d'échelle.

M'enfin, je dis non, c'est ma compréhension, mais je pense pas être à coté.
Après on peut expliquer cela plus techniquement*, et ma compréhension est tirée de cela, maintenant, comme d'hab, j'ai peut-être rien ou mal compris, dans ce cas, j'espère bien être remis sur la bonne route.

*Je suis incapable de donner une analogie pas trop pourrie...donc...c'est la seule possibilité qui reste (pour moi).

[invite51d17075]

je crains que cette explication ne soit pas suffisante ( le facteur d'échelle ) surtout à l'échelle d'une galaxie.
la nature de l'expansion et donc aussi éventuellement son hétérogénéité ne semble pas vraiment comprise aujourd'hui.

[shub22]

Compris! Je vais quand même passer une annonce sur Facebook pour voir si qq par hasard n'aurait pas pris une photo au moment du Big Bang.
Lors des accidents ou d'évènements accidentels, il y a toujours qq qui a un appareil photo vous avez remarqué ?
Ça serait bien le diable si personne n'avait pas son portable au moment du Big Bang!
Ça mettrait tout le monde d'accord non ?

[viiksu]

Si l'expansion actuelle n'est qu'une suite ou conséquence de l'inflation initiale, l'expansion comme suite de la déflagration initiale, celle-ci a du se produire partout c-a-d en tout point de ce qu'était l'univers à ses débuts et donc ça devrait continuer.
L'inflation se prolonge en une expansion qui est sa conséquence et qui n'a ni aucune raison de s'arrêter, ni aucune raison de ne pas se manifester partout et en tout point de l'univers non ?

Je ne suis pas sûr l'expansion accélérée ne me semble pas une conséquence de l'inflation mais une propriété de l'espace le fameux tenseur lambda. Rien en outre ne dit qu'elle ne va pas ralentir ou s'arrêter certains modèles peuvent prévoir cela.

[Gilgamesh]

Je ne suis pas sûr l'expansion accélérée ne me semble pas une conséquence de l'inflation mais une propriété de l'espace le fameux tenseur lambda. Rien en outre ne dit qu'elle ne va pas ralentir ou s'arrêter certains modèles peuvent prévoir cela.

L'expansion accélérée c'est de l'inflation, au sens où la croissance du facteur d'échelle a(t) obéit à la même loi.

En résumé :

1) Univers dominé par le rayonnement (énergie relativiste E = pc) :

a(t) ~ t^1/2


2) Univers dominé par la matière (aka poussière, énergie non relativiste E=mc²) :

a(t) ~ t^2/3


3) Univers dominé par le vide (cte cosmo Λ). Univers de De Sitter :

a(t) ~ e^Ht

avec H = √(Λ/3)

La différence entre l'inflation pré-Big-Bang et post-Big-Bang, c'est juste la valeur de Λ, très élevé avant et très faible aujourd'hui.

C'est accéléré car la dérivée d'une exponentielle est elle même une exponentielle, donc da/dt ~ e^Ht. Par contre la dérivée logarithmique (da/dt)/a = H = constante.

[shub22]

L'expansion accélérée c'est de l'inflation, au sens où la croissance du facteur d'échelle a(t) obéit à la même loi.

La différence entre l'inflation pré-Big-Bang et post-Big-Bang, c'est juste la valeur de Λ, très élevé avant et très faible aujourd'hui.

Raisonnement d'un néophyte, par analogie. Bon c'est pas une très bonne façon de penser les choses par analogie, surtout dans les sciences j'imagine.
La théorie d'Alan Guth des multivers serait la bonne au sens où une "réplique" (il faut faire attention aux mots qu'on emploie évidemment) du Big Bang se produirait avec l'énergie sombre.
La question est évidemment est-ce que l'énergie sombre est "analogue" à l'inflation initiale, une sorte de manifestation de Big Bang ayant lieu ailleurs ? Si une expansion accélérée ne peut qu'être dû qu'à l'inflation, on voit pas d'où cette inflation pourrait venir sinon de Big Bang se produisant ailleurs et plus loin non ? Dans l'état actuel des connaissances évidemment.
Complètement hasardeux comme hypothèse mais bon!

[invite6c093f92]

je crains que cette explication ne soit pas suffisante ( le facteur d'échelle ) surtout à l'échelle d'une galaxie.

Bon, j'avais fait une plus longue réponse, pis bug.
Donc, en beaucoup plus bref, c'est mathématiquement et physiquement bien définit, en rapport à l'équa d' Einstein, ce qui contribue à l'expansion est la même composante que ce qui contribue à la courbure à petite échelle, l'expansion c'est un éloignement des géodésiques (avec les difficultés dues aux distances en RG) et ce à grande échelle, et à petite échelle la contribution des composantes c'est "l'attraction" (et donc c'est "la même courbure").

[viiksu]

Raisonnement d'un néophyte, par analogie. Bon c'est pas une très bonne façon de penser les choses par analogie, surtout dans les sciences j'imagine.
La théorie d'Alan Guth des multivers serait la bonne au sens où une "réplique" (il faut faire attention aux mots qu'on emploie évidemment) du Big Bang se produirait avec l'énergie sombre.
La question est évidemment est-ce que l'énergie sombre est "analogue" à l'inflation initiale, une sorte de manifestation de Big Bang ayant lieu ailleurs ? Si une expansion accélérée ne peut qu'être dû qu'à l'inflation, on voit pas d'où cette inflation pourrait venir sinon de Big Bang se produisant ailleurs et plus loin non ? Dans l'état actuel des connaissances évidemment.
Complètement hasardeux comme hypothèse mais bon!

A mon sens Alan Guth propose une théorie de l'inflation qui tient la route et a quand même pas mal d'indices favorables dans le CMB par contre les multivers c'est totalement spéculatif.

[Gilgamesh]

Raisonnement d'un néophyte, par analogie. Bon c'est pas une très bonne façon de penser les choses par analogie, surtout dans les sciences j'imagine.
La théorie d'Alan Guth des multivers serait la bonne au sens où une "réplique" (il faut faire attention aux mots qu'on emploie évidemment) du Big Bang se produirait avec l'énergie sombre.

Il s'agit bien du même mécanisme, mais je ne vois pas bien en quoi ça validerait la théorie de l'inflation.

La question est évidemment est-ce que l'énergie sombre est "analogue" à l'inflation initiale, une sorte de manifestation de Big Bang ayant lieu ailleurs ?

Du point de vue de la gravité, oui. Il faut juste avoir un vide énergétique. Maintenant il y a plus d'un moyen d'obtenir un état énergétique du vide. Dans la théorie du paysage de la théorie des cordes, ça représente quelques 10⁵⁰⁰ états possibles...

Si une expansion accélérée ne peut qu'être dû qu'à l'inflation, on voit pas d'où cette inflation pourrait venir sinon de Big Bang se produisant ailleurs et plus loin non ?

Non, c'est l'inverse : inflation -> Big Bang.

Le Big Bang est causé par la décroissance du vide et à sa thermalisation (l'énergie est convertie en matière) ce qui met fin à l'inflation.

A mon sens Alan Guth propose une théorie de l'inflation qui tient la route et a quand même pas mal d'indices favorables dans le CMB par contre les multivers c'est totalement spéculatif.

Il est très difficile d'avoir une théorie de l'inflation sans multivers. Un multivers résulte directement du mécanisme d'inflation.

[viiksu]

Il est très difficile d'avoir une théorie de l'inflation sans multivers. Un multivers résulte directement du mécanisme d'inflation.

Oui cela me semble du bon sens difficile d'imaginer un événement unique, car on retourne alors assez vite vers les principes anthropiques ou pire religieux (opinion totalement personnelle) , mais cela reste sans preuve sans doute pour longtemps.

[shub22]

Le Big Bounce n'est pas ça, un événement unique ?
J'ai l'impression de mélanger tout, cause et effet entre inflation, Big Bang, expansion et tout le reste qui sont des hypothèses comme le multivers.
Plus le panel de théories (elles sont nombreuses!) qui existent et qu'on n'a apparemment aucun moyen de tester.
Il y aurait pas un récapitulatif qui établit ce qu'on sait d'une part, en le séparant nettement des hypothèses ?
Je dois dire que l'article sur le Big Bang de Wikipedia ne m'a pas totalement convaincu en fait. En fait il faudrait un livre entier je crois...

[Gilgamesh]

Le Big Bounce n'est pas ça, un événement unique ?

Oui, il y a de quoi s'embrouiller.

Sur le Big Bounce, disons ceci :

1) l'historique des modèles de rebonds est assez chargé, et initialement (univers phénix de Lemaître, de Sitter, Gamov...) il s'agit de modèles cycliques, qui ne sont pas inflationnaires. La théorie de l'inflation apparaîtra plus tardivement, à la toute fin des années 70.

2) Ensuite la théorie des boucles (loop quantum cosmology) a produit une théorie du rebond new look qui n'est pas nécessairement cyclique... mais qui est inflationnaire (le rebond étant la cause de l'inflation). Cf. image ci-dessous.