Question sur le Big Bang

[invitee83e5c9e]

Cette énergie noire s'opposerait effectivement à la force gravitationnelle, mais c'est la densité de cette énergie noire, et non pas la densité totale de l'univers qui serait constante. Les autres pourront confirmer..

Salut.
Je n'ai pu retrouver l'article du journaliste sur le web que
j'avais vu, mais cette article ressemble a un article
dans la section actualité de ce site(futura-science.com),
il est daté du 23 novembre 2005 et le titre est:
L'expansion de l'univers s'accélere:confirmation par les supernovaes.
Selon cette derniere article il est écris que cette énergie noir peut-etre la constante cosmologique
d'Eistein et que la densitée de cette énergie noir serait constante et donc qu'elle ne se dilue pas malgré
l'expansion de l'Univers.
Il semble bien que vous avez raison et que j'ai
possiblement confondue la densitée de l'énergie noir avec celle de l'Univers,quoi qu'il en soit je m'excuse.
Mais je me demande si cette énergie noir et j'ajoute aussi la matiere noir, ferait parti de notre Univers parallele.
Merci de votre attention.
-----

[Gilgamesh]

Existe t'il des theories (credibles) sur un univers qui n'aurait pas de "naissance". un univers qui aurait toujours ete là et qui le serait pour toujours meme si sa forme peut varier.

Tu as le modèle de Lemaître-Eddington, que tu peux visualiser sur cette page (milieu de page).

http://luth2.obspm.fr/~luminet/Books/FL.html

Lemaître suppose que le rayon de courbure de l'univers, R, est fonction du temps t. Comme Friedmann, il trouve que R(t) augmente indéfiniment avec le temps, et il obtient des équations différentielles pour R presque identiques. La différence majeure est que Lemaître suppose la conservation de l'énergie et, comme nous l'avons dit plus haut, inclut la pression de radiation en même temps que le terme de densité de matière. Lemaître montre ainsi l'importance de cette pression de radiation dans les premiers stades de l'expansion cosmique. Il s'avèrera plus tard, dans le cadre des modèles de big bang, que l'approximation <<poussière>> p=0 n'est valable que pour les temps postérieurs de cent mille ans environ au big bang.

Le modèle auquel il aboutit décrit un univers de courbure positive en expansion monotone, à densité et pression non nulles, et qui, lorsqu'on remonte indéfiniment le temps dans le passé, s'approche de manière asymptotique de la solution statique d'Einstein. Ce modèle, dépourvu de singularité initiale au même titre que la solution monotone de seconde espèce de Friedmann, sera plus tard baptisé modèle d'Eddington-Lemaître

a+

[invite5456133e]

"L'expansion de l'univers se manifeste par l'observation d'une vitesse de récession des objets astrophysiques lointains par rapport à la Galaxie. Si l'on n'observe pas directement un déplacement de ceux-ci, on observe un décalage de leurs raies d'émission et de leurs raies d'absorption que l'on peut interpréter en terme d'effet Doppler. Ce décalage étant presque systématiquement vers le rouge, l'on en conclut que les objets s'éloignent de nous." (wikipedia)
L'effet Doppler a pour cause le déplacement des corps observés.
N'est-il pas abusif de déduire d'un décalage vers le rouge le mouvement des étoiles? Un effet ne peut-il pas avoir des causes diverses?

[mtheory]

"L'expansion de l'univers se manifeste par l'observation d'une vitesse de récession des objets astrophysiques lointains par rapport à la Galaxie. Si l'on n'observe pas directement un déplacement de ceux-ci, on observe un décalage de leurs raies d'émission et de leurs raies d'absorption que l'on peut interpréter en terme d'effet Doppler. Ce décalage étant presque systématiquement vers le rouge, l'on en conclut que les objets s'éloignent de nous." (wikipedia)
L'effet Doppler a pour cause le déplacement des corps observés.
N'est-il pas abusif de déduire d'un décalage vers le rouge le mouvement des étoiles? Un effet ne peut-il pas avoir des causes diverses?

Bonjour,
Oui, mais on y a pensé.
D'abord ce décalage n'est pas un effet Doppler, comme on le présente encore dans la littérature, ensuite un Univers en expansion/contraction avec un décalage vers le rouge est une prédiction de la relativité générale.
De plus si le décalage était Doppler, cela voudrait dire qu'on est au centre de l'Univers.
Au final les prédictions faites avec un modèle en expansion sont en très bon accord avec les observations et il n'y aucune alternative physique sérieuse à un décalage vers le rouge qui ne serait pas causé par l'expansion de l'Univers.

[invite5456133e]

De plus si le décalage était Doppler, cela voudrait dire qu'on est au centre de l'Univers.

Je croyais que ça faisait comme un balon qui se gonfle et où tous les points de la surface s'écartent les uns des autres de la même façon, de sorte qu'il n'y a pas de centre. Enfin, c'est ce que j'ai lu.

[invite0ca7eb4d]

Je croyais que ça faisait comme un balon qui se gonfle et où tous les points de la surface s'écartent les uns des autres de la même façon, de sorte qu'il n'y a pas de centre. Enfin, c'est ce que j'ai lu.

C'est pour ca que ce n'est pas un effet Doppler

[invite5456133e]

C'est pour ca que ce n'est pas un effet Doppler

Les points qui s'écartent les uns des autres avec une vitesse v ce nest pas un effet Doppler?!

[Calvert]

Dans un effet Doppler, le décalage vers le rouge (ou le bleu) est effectif dès l'émission du photon. Dans le cadre de la cosmologie, le décalage vers le rouge est une "fatigue" des photons dues à l'expansion, il s'accumule progressivement à mesure que le photon avance.

[invite0ca7eb4d]

Bonjour Rik

Le redshift est en fait du a la conbinaison de 2 effets. Le premier est, comme tu le dis, l'effet Doppler du au mouvement relatif de deux objets: s'ils se rapprochent on observe un blushift et s'ils s'eloignent un redshift et ce independamment de l'expension de l'Univers. Par contre l'expension de l'Univers ajoute un decalage vers le rouge plus important, la dialtation de l'espace-temps entrainant un allongement des longeures d'onde des photons.

[invite5456133e]

Par contre l'expansion de l'Univers ajoute un décalage vers le rouge plus important.

J'y comprends rien! Si l'univers était ramassé au moment du big-bang, s'il est en expansion continuelle, c'est bien que les corps (les étoiles) s'éloignent les uns des autres.
On dirait que cette histoire d'univers en expansion ne tient plus avec l"effet Doppler. (?)

D'abord ce décalage n'est pas un effet Doppler, [..c']est une prédiction de la relativité générale.

Comme s'il y avait une gêne. (?)

[heyrick]

J'y comprends rien! Si l'univers était ramassé au moment dû big-bang, s'il est en expansion continuelle, c'est bien que les corps (les étoiles) s'éloignent les uns des autres.

Oui, mais cet éloignement est dû à l'expansion, pas à un mouvement des étoiles.
- Mouvement des étoiles les unes part rapport aux autres => effet doppler (cad décalage vers le rouge ou le bleu, selon le mouvement desdites étoiles).
- Expansion de l'univers => décalage vers le rouge ("fatigue" des photons)
Or les étoiles ont un mouvement et subissent l'expansion. Les 2 phénomènes s'additionnent.
Par exemple : une galaxie s'approche de nous (mouvement) => décalage vers le bleu par effet Doppler. Mais comme l'univers est en expansion, ce décalage vers le bleu n'est pas aussi important qu'il devrait l'être s'il n'y avait pas expansion.
C'est d'ailleurs comme ça que l'on constate l'expansion : l'effet Doppler est "faussé" par l'effet de l'expansion.

[invite1390086e]

Les objets ne s'éloignent pas les uns des autres a cause de l'expension de l'univer, c'est l'espace entre eux qui devient plus grand.
imagine un univers avec deux objets (la terre et la lune). L'un et l'autre ne bougent pas (pas d'effet doppler), mais le vide qui les séparre se dilate au fil du temps. Il y'a donc de plus en plus d'espace entre les deux. Si tu tend un fil entre les deux il va s'étirer et si ce fil vibre sa longueur d'onde va augmenter car l'espace temps dans lequel il se trouve se dilate.

[invite88ef51f0]

Ce n'est pas un effet Doppler dû à un mouvement de la source, mais c'est le fait que la longueur d'onde de la lumière s'expand avec l'espace au cours de sa propagation.

EDIT Croisement qui fait perdre tout intérêt à mon message...

[invite5456133e]

la longueur d'onde de la lumière s'expand avec l'espace au cours de sa propagation

Est-ce le milieu de propagation qui se dilate?

[invite1390086e]

Est-ce le milieu de propagation qui se dilate?

Oui, c'est justement ça l'expension.

Par contre j'ai une question. On dit que c'est l'espace-temps qui se dilate. Pour l'espace, ça ne me pose pas vraiment de problème, mais pour le temps ? Une atome posé au milieu du vide en expension verrait son activité ralentir ?

[mtheory]

Est-ce le milieu de propagation qui se dilate?

oui, et c'est une rédiction de la RG

[invite5456133e]

c'est une prédiction de la RG

D'après la RG la lumière se propage donc dans un milieu qui se dilate. C'est ça qu'on appelle l'éther?

[invite88ef51f0]

Non, l'éther est un concept qui n'a plus lieu d'être. Le milieu dans lequel se propage la lumière n'est rien d'autre que l'espace.

[invitebda71f50]

Une question bête... mais par rapport à quoi peut-on parler sérieusement d'expansion...?

Le "fil" entre la terre et la lune devrait subir lui aussi cette expansion.
Nous aussi d'ailleurs.
La vitesse de la lumière aussi devrait subir l'expansion. Donc les mesures à différentes périodes basées sur celle-ci devraient rester peu ou prou stables.
A moins que le temps ne soit externe à l'univers et que ce dernier le 'subisse' aussi et l'univers ne serait donc pas "tout" :-/

Ou alors l'expansion ne se fait pas à la même vitesse (si on sait parler de vitesse sans bien savoir ce qu'est le temps) dans toutes les dimensions... mais dans ce cas pourquoi alors serait-elle homogène dans les 3 dimensions physiques et pas les autres ?

Bref, une question bête quoi, mais je tenais à la poser quelque part, comme ça me turlupine depuis longtemps...

[heyrick]

Une question bête... mais par rapport à quoi peut-on parler sérieusement d'expansion...?

Le "fil" entre la terre et la lune devrait subir lui aussi cette expansion.
Nous aussi d'ailleurs.
La vitesse de la lumière aussi devrait subir l'expansion. Donc les mesures à différentes périodes basées sur celle-ci devraient rester peu ou prou stables.
A moins que le temps ne soit externe à l'univers et que ce dernier le 'subisse' aussi et l'univers ne serait donc pas "tout" :-/

L'expansion, comme dit plus haut, c'est l'espace qui se dilate. Pas la matière.
Maintenant, c'est vrai que la matière est pleine de vide, et peut-être que les volumes constitués de ce vide devrait eux aussi se dilater sous l'effet de l'expansion? En fait je pose la même question que toi, du coup...

[invite88ef51f0]

Tout d'abord, la vitesse de la lumière ne change pas avec l'expansion. Ensuite, on ne gonfle pas comme des ballons de baudruche... La matière a une cohésion (grâce aux différentes forces : électromagnétique, gravitationnelle, ...) qui fait qu'à petite échelle l'expansion ne se ressent pas. Et quand je dis "petite échelle", c'est en-dessous du million d'années-lumière environ, donc pas si petit.

[heyrick]

Tout d'abord, la vitesse de la lumière ne change pas avec l'expansion. Ensuite, on ne gonfle pas comme des ballons de baudruche... La matière a une cohésion (grâce aux différentes forces : électromagnétique, gravitationnelle, ...) qui fait qu'à petite échelle l'expansion ne se ressent pas. Et quand je dis "petite échelle", c'est en-dessous du million d'années-lumière environ, donc pas si petit.

- Quand tu dis "ne se ressent pas", tu veux dire qu'il n'y a pas d'expansion du tout (même pas infinitésimale) grâce aux différentes forces qui agissent sur la matière, c'est ça? (j'insiste sur le mot "ressentir" que je trouve ambigüe. Je sais, je chipote)
- Ensuite, tu parle d'échelle : mais un volume vide dans l'espace (intersidéral) d'un kilomètre cube, bien que petit, subira quand même l'expansion, car cet espace est compris dans un espace de plus grande echelle (au delà du million d'années-lumière) qui, lui, subit l'expansion, non?
En fait, je ne comprend pas ce que vient faire la notion d'échelle, à part qu'effectivement tous les corps recensés sont factuellement en deça du million d'année lumière?

[Gilgamesh]

Je peux me tromper, mais pour moi il y a expansion (infinitésimale) simplement la vitesse apparente qu'elle induit Hr est inférieure à la vitesse de chute libre du à l'attraction gravitationnelle (pour des corps reliés par la gravité) racine(2GM/r)

avec
r la distance des deux corps
H la 'cte' de Hubble (70 km/s/Mpc soit 2e-18 m/s/m)
G la cte de gravitation
M la masse conjointe des deux corps

Hr = (2GM/r)^(1/2)

soit
log(r) = log(2GM)/3 - 2log(H)/3

pour M = 1000 milliards de Ms (matière visible + MN)
j'ai r ~ 3 Mly

On retrouve bien l'ordre de grandeur mentionné par not'Canard

Une analogie en 1D serait une bille qui tomberait dans un tube d'eau vertical, avec un flux dirigé de bas en haut (et sans frottement).


a+

[Gilgamesh]

edit : si, avec frottement, sinon la bille ne ressent aucune force et n'est pas entrainée

[invite88ef51f0]

J'ai le même point de vue que Gilgamesh. Supposons un ressort dans l'espace en expansion : les deux extrémités vont s'éloigner légèrement à cause de l'expansion, mais la force de rappel du ressort les ramènera. En fin de compte, ça ne bouge pas. L'effet de l'expansion peut donc être vu comme une force supplémentaire (par exemple si on résout l'équation décrivant le champ de gravitation dans un espace en expansion, ça fait apparaître un terme du premier ordre, ayant l'effet d'un frottement, proportionnel à la constante d'Hubble).

Pour ce qui est de l'échelle, ce que je veux dire c'est que l'expansion est proportionnelle à la distance. Donc sur de grandes échelles, son effet devient prédominant. En pratique, comme le montre le calcul de Gilgamesh, elle domine la gravitation si la taille est plus grande que quelques millions d'années-lumière. Observationnellement, on observe des structures ayant une taille de l'ordre du million d'année-lumière (des superamas de galaxies) mais à plus grande échelle, la matière se répartit de manière beaucoup moins dense, une sorte d'éponge pleine de filaments et de vides.
Regarde par exemple cette image : http://www.projet-horizon.fr/IMG/jpg/MN-103-dens.jpg
C'est le résultat d'une simulation numérique, l'image fait quelques centaines de millions d'années-lumière de côté.

[invite79aadfd3]

Une question bête... mais par rapport à quoi peut-on parler sérieusement d'expansion...?

Le "fil" entre la terre et la lune devrait subir lui aussi cette expansion.
Nous aussi d'ailleurs.

Attention, l'expansion ne se produit qu'a grande echelle, pour des structures qui ne sont pas gravitationnellement ou electrostatiquement liees. Si vous aimez l'analogie du ballon que l'on gonfle, dites vous que la Terre, la Lune, et meme notre Galaxie sont comme des pieces de monnaie collees sur la surface du ballon.

[invite79aadfd3]

J'ai le même point de vue que Gilgamesh. Supposons un ressort dans l'espace en expansion : les deux extrémités vont s'éloigner légèrement à cause de l'expansion, mais la force de rappel du ressort les ramènera. En fin de compte, ça ne bouge pas. L'effet de l'expansion peut donc être vu comme une force supplémentaire (par exemple si on résout l'équation décrivant le champ de gravitation dans un espace en expansion, ça fait apparaître un terme du premier ordre, ayant l'effet d'un frottement, proportionnel à la constante d'Hubble).

Pour ce qui est de l'échelle, ce que je veux dire c'est que l'expansion est proportionnelle à la distance. Donc sur de grandes échelles, son effet devient prédominant. En pratique, comme le montre le calcul de Gilgamesh, elle domine la gravitation si la taille est plus grande que quelques millions d'années-lumière. Observationnellement, on observe des structures ayant une taille de l'ordre du million d'année-lumière (des superamas de galaxies) mais à plus grande échelle, la matière se répartit de manière beaucoup moins dense, une sorte d'éponge pleine de filaments et de vides.
Regarde par exemple cette image : http://www.projet-horizon.fr/IMG/jpg/MN-103-dens.jpg
C'est le résultat d'une simulation numérique, l'image fait quelques centaines de millions d'années-lumière de côté.

C'est plus complexe que cela. L'expansion exerce en quelque sorte une tension sur le ressort, dont l'amplitude depend de la densite d'energie qui regne dans l'univers. Comme le ressort est un objet considerablement plus dense que le milieu ambiant et que les forces de liaison qui assurent sa structure sont gigantesque par rapport aux forces de gravitation, vous pouvez oublier l'expansion. Et comme en principe la densite d'energie moyenne decroit au court du temps, l'effet de tension du a l'expansion est encore plus negligeable a mesure que le temps passe. Le seul cas "amusant" est celui ou malgre l'expansion la densite d'energie augmente au cours du temps. Dans ce cas, la tension exercee sur le ressort va croite, jusqu'a eventuellement le disloquer. De tels modeles sont assez bizarre, car il n'est meme pas evident qu'il soit possible que la densite d'energie puisse augmenter du fait de l'expansion. Ils sont cependant - au moins du point de vue theorique - possibles, et necessite que l'univers soit empli d'une forme de matiere dont la pression est tres negative (ce qui n'est pas specialement intuitif, du reste). C'est le fameux scenario du Big Rip dont il a ete un temps evoque qu'il puisse vaguement etre suggere par certaines donnees.

PS les super amas ont une taille de plusieurs dizaines de millions d'annees lumiere et no de quelques millions d'annees lumiere. Le groupe Local, compose de la Voie Lactee, M31m M33, M51 est bien plus petit qu'un super amas !

[invite88ef51f0]

vous pouvez oublier l'expansion

Elle est négligeable, mais dans le principe existe toujours.

Pour ce qui est du Big Rip, je suis surpris par la phrase "dont il a ete un temps evoque qu'il puisse vaguement etre suggere par certaines donnees.". Ce n'est plus le cas ? Il me semblait que les mesures tendaient vers une énergie noire avec une équation d'état de -1 (en tout cas bien en-dessous de -1/3, qui est la limite il me semble).

les super amas ont une taille de plusieurs dizaines de millions d'annees lumiere et no de quelques millions d'annees lumiere.

Ok. Mon ordre de grandeur était à la louche et bien déformé par une conversion de h^-1 Mpc en années-lumière... Il me manquait un ordre de grandeur.

[mtheory]

Une autre remarque, la question de savoir si l'expansion de l'Univers affecte les atomes, le système solaire et une galaxie a été abordée assez vite et les premières conclusions solides fournies par Einstein et Strauss ont été qu'il n'y a pas d'expansion du tout.

On peut montrer qu'on obtient un raccordement d'une solution de type Sc, statique, avec un modèle cosmologique en expansion.
Le débat a un peu continué par la suite mais le consensus (justifié à mon avis) est qu'il n'y a aucune expansion, ou presque pour être prudent, sous le niveau des amas de galaxies.

[invitebda71f50]

Le débat a un peu continué par la suite mais le consensus (justifié à mon avis) est qu'il n'y a aucune expansion, ou presque pour être prudent, sous le niveau des amas de galaxies.

oh ! des grumaux... Des bulles d'espace-temps ? Avec une durée de vie finie pour ne pas trop freiner le reste.... ?
Mais pour la vitesse de la lumière constante... Ca signifie que c'est "c" notre référence absolue ? On ne peut pas, plutôt que de supposer un univers en expansion, supposer une lumière qui se fatigue et se ralentit considérablement ? Où un plus généralement juste le temps qui se rallonge, ou n'importe quoi d'autre, en fait ?