Univers uniforme

[invite02107ce8]

Bonjour à tout le monde
Pourquoi est-il si uniforme à grande échelle ?
Pourquoi semble-t-il être identique en tous points de l’espace et dans touts direction ?
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[invite786a6ab6]

Bonjour à tout le monde
Pourquoi est-il si uniforme à grande échelle ?
Pourquoi semble-t-il être identique en tous points de l’espace et dans touts direction ?

Sans doute parce qu'il est beaucoup plus grand que ce que l'on voit. Mais beaucoup de physiciens voudraient avoir une réponse claire à cette question !

[invite02107ce8]

Ce n’est pas la réponse que je cherchais !!Mais merci

[invite5f1db7a1]

Bonjour,

C'est en partie des postulats en cosmologie, Univers homogène, isotrope... Si on se rendait compte que les masses étaient toutes dans une moitié d'Univers, ça serait plus compliqué théoriquement...

Cependant, ces postulats n'auraient jamais été lancés ou gardés si l'observation ne les confirmaient pas jusqu'à ce qu'il y ait une infirmation. Pourquoi l'Univers semble si uniforme? C'est peut-être pas la réponse que tu voudrais entendre, mais on en sait rien. Pourquoi les constantes physiques sont-elles si bien réglées? Sait pas. Ce sont des questions existentielles qui n'ont (et peut-être bien jamais...) pas trouvées de réponses.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite88ef51f0]

Salut,
La théorie de l'inflation l'explique en partie : l'Univers était initialement petit et a grandit énormément (c'est le moins qu'on puisse dire) en une très petite fraction de seconde. Du coup, des zones qui nous paraissent très loin actuellement étaient initialement très proches et se ressemblent donc.

[Thioclou]

Bonjour,

Salut,
La théorie de l'inflation l'explique en partie : l'Univers était initialement petit et a grandit énormément (c'est le moins qu'on puisse dire) en une très petite fraction de seconde. Du coup, des zones qui nous paraissent très loin actuellement étaient initialement très proches et se ressemblent donc.

Qu'est-ce que tu appelles ici 'Univers'?
Si 'Univers' = 'Univers observable', il est évident que dans ce cas l'Univers était initialement très petit car 10^-n secondes après le bigbang, on ne pouvait recevoir que de l'information (électromagnétique ou gravitationnelle) émise à moins de 3*10⁵*10^-n km
soit par exemple 300 mètres une microseconde après le bigbang.
Sinon, qu'appelles-tu 'Univers'?

[invite88ef51f0]

Je parles de l'Univers observable.
Si tu prends un point A très proche d'un point B avant l'inflation de manière à ce qu'ils soient causalement liés, l'inflation peut les séparer et les amener très très loin l'un de l'autre. Ainsi un observateur situé au point A actuellement verra le point B très loin dans son Univers observable et se demandera comment il se fait que le point B aient des caractéristiques proches de son point A alors qu'il est si loin.

[invite34c5d879]

Salut,
La théorie de l'inflation l'explique en partie : l'Univers était initialement petit et a grandit énormément (c'est le moins qu'on puisse dire) en une très petite fraction de seconde.

ça pourrait l'expliquer,
mais ca suppose que l'univers pré-inflationnaire était uniforme au moins à très petite échelle, et du fait de l'inflation les petites zones uniformes sont dévenues extrèmement étendues (plus que l'univers observable).

Du coup, des zones qui nous paraissent très loin actuellement étaient initialement très proches et se ressemblent donc.

pas forcement, si on prend qlq chose de très petit : un atome par exemple, c'est pas très uniforme : quasiment toute la masse au centre dans le noyau et qlq électron perdus au alentour. Le faire passer par une phase d'inflation pour qu'il ait la taille de l'univers observable, ca le rendra pas plus uniforme, mais seulement moins dense.

Après on peut supposer que les zones initialement proches se soient uniformiser spontanément, les zones plus denses ayant tendance à se "vider" dans les zones moins dense, mais le problème c'est que la phase pré-inflationnaire à été extrèmement courte (l'inflation commencant à 10^-43s et s'arretant à 10^-35s) et 10^-43s ça fait un peu court pour uniformiser la densité, la temperature, ...

Je parles de l'Univers observable.
Si tu prends un point A très proche d'un point B avant l'inflation de manière à ce qu'ils soient causalement liés, l'inflation peut les séparer et les amener très très loin l'un de l'autre. Ainsi un observateur situé au point A actuellement verra le point B très loin dans son Univers observable et se demandera comment il se fait que le point B aient des caractéristiques proches de son point A alors qu'il est si loin.

Le fait que 2 points soient causalement lié ne veux pas dire qu'ils soient semblables : la surface de la terre est causalement liée avec le centre du soleil et pourtant ... pas vraiment de ressemblance.

[invitea46d7942]

pas forcement, si on prend qlq chose de très petit : un atome par exemple, c'est pas très uniforme : quasiment toute la masse au centre dans le noyau et qlq électron perdus au alentour. Le faire passer par une phase d'inflation pour qu'il ait la taille de l'univers observable, ca le rendra pas plus uniforme, mais seulement moins dense.
.

Tu ne peux pas comparer l'univers à un atome, car ce dernier n'est pas un objet continu. L'univers serait plutot à considerer comme un gaz. Et dans ce cas , la remarque de coincoin marche très bien .

Le fait que 2 points soient causalement lié ne veux pas dire qu'ils soient semblables : la surface de la terre est causalement liée avec le centre du soleil et pourtant ... pas vraiment de ressemblance.

Même remarque que pour l'atome...

[invitee9ed9cad]

Bonjour à tout le monde
Pourquoi est-il si uniforme à grande échelle ?

Parce que si ce n'était pas le cas, l'univers se résumerait a une série de gros trous noirs très espacés, et comme ce n'est pas le cas, c'est donc qu'il a été très homogène a l'origine (puisqu'il l'est encore si magnifiquement aujourd'hui), avec seulement de très infimes et minuscules variations de densité, dues a des perturbations quantiques dans le plasma pre-inflationnaire, avant qu'il n'enfle considérablement en un instant, et que ce gonflement n'augmente, et n'agisse sur ces minuscules variations pour en faire les systèmes galactiques, par l'effet conjugué de l'effondrement local autour de ces micro irrégularités et de l'expansion (a ne pas confondre avec l'inflation).

Pourquoi semble-t-il être identique en tous points de l’espace et dans touts direction ?

Le terme associé est : isotrope.
L'univers est donc homogène et isotrope.
On le constate indubitablement avec WMAP, qui donne une image des débuts (a l'age de 360.000 ans) de l'univers.
Ce qui était une théorie sérieuse, se révèle donc une prédiction confirmée et relativement solide (quoique rien n'est jamais définitif en astrophysique ...) : la théorie du big bang s'est "renforcé" avec ces résultats.
Ca a aussi tendance a prouver le fait que toutes les parties de l'univers ont été en contact les unes avec les autres aux origines, et ont subies la même histoire au début de notre univers.
ce qui a tendance a confirmer le phénomène d'inflation (qui s'intègre bien dans le scénario, même s'il reste beaucoup de zones d'ombre), période étrange de l'univers ou celui ci a autant multiplié son volume en l'espace d'un instant qu'il ne l'a fait dans les 13Ga d'après.

Ca a aussi tendance a prouver que seules d'infinitessimales perturbations quantiques ont declenché la concentration de matière, qui va finir par former les galaxies actuelles.

mais si l'univers n'était pas aussi homogène, ce ne serait qu'un champ d'apocalyptiques trous noirs, considérablement espacés les un des autres, alors que là, c'est une superbe structure en éponge, comme une mousse, avec les galaxies qui serait présentes surtout sur les paroies des bulles mais moins au centre de celles ci. Et ça, ça ressemble beaucoup a l'expansion d'un milieu très homogène au départ, on constate pas de grumeaux dans la pate.

[invite34c5d879]

Tu ne peux pas comparer l'univers à un atome, car ce dernier n'est pas un objet continu. L'univers serait plutot à considerer comme un gaz. Et dans ce cas , la remarque de coincoin marche très bien .

C'est quand même hautement spéculatif de dire que l'univers pre-inflationnaire pouvait être considéré comme un milieu continu. Et même dans ce cas il faudrait qu'il soit déjà uniforme à très petite échelle ce qui est aussi très spéculatif.

[invitee9ed9cad]

C'est quand même hautement spéculatif de dire que l'univers pre-inflationnaire pouvait être considéré comme un milieu continu. Et même dans ce cas il faudrait qu'il soit déjà uniforme à très petite échelle ce qui est aussi très spéculatif.

Hé non ce n'est pas spéculatif, bien au contraire !
WMAP, tu connais ? il le prouve encore plus avec les dernières analyses de données ...
Ou alors explique moi comment un milieu d'une homogénéité quasi parfaite (l'image WMAP) pourrait resulter d'un milieu plus chaotique
bonne chance pour expliquer ça

L'image WMAP est justement une preuve quasi parfaite (sauf artefact qui toucherait l'ensemble du modèle standard ... très peu probable a ce jour) de l'extreme homogénéité et isotropie du milieu pré-inflationnaire.

[invitee9ed9cad]

... suite

si tu me dis : avant le temps de planck tout n'est que speculation, je dis d'accord a 100%
mais depuis, non.
et pour l'instant, cette image WAMP est le meilleur cliché des débuts de l'univers que l'on ait.
Et de tous les clichés, c'est celui qui présente l'espace le plus lisse et homogène.
Avec lui, on peut même lire les conséquences des effets quantique dans le plasma parfait d'origine, qui vont donner des chaines des galaxies !
Et puisqu'aujourd'hui, c'est moins homogène qu'a cette époque, avant cette époque, c'était encore plus homogène.
Rien de speculatif la dedans bien au contraire !
pourtant dieu sait qu'il y en a des trucs speculatifs en astrophysique, mais là ça n'en est pas un.

[invite34c5d879]

WMAP, tu connais ?

Oui, je connait
mais en fait j'ai jamais trop aimé l'idée d'inflation. C'est pour ça je résiste , mais là je suis à cours d'idée...

[invitee9ed9cad]

Oui, je connait
mais en fait j'ai jamais trop aimé l'idée d'inflation. C'est pour ça je résiste , mais là je suis à cours d'idée...

Je te suis.
je penses que personne ne peut être satisfait de l'inflation.
Mais a-t-on besoin d'être satisfait de la réalité pour qu'elle existe
il est clair que cette période est extremement troublante.
cependant, si on prend les faits, les confrontations de théories et d'observations, et bien, ... il y a eu inflation.

Ce que j'ai cru en comprendre :
c'est la création de la matière à la suite non pas d'une projection a partir du centre de l'univers, mais par la revelation d'un potentiel dans un champ scalaire ""preexistant"".
En gros, l'inflation n'est pas une dilatation a partir d'un centre, mais plus un changement de phase, une apparition quasi simultanée de la matière dans tout l'espace, ce qui donne une impression de dilatation gigantesque et instantanée.
Apres la fin de cette tres breve mais colossale "apparition" (hola le mot dangereux ), s'ensuit l'expansion, a un rythme beaucoup pépère et intellectuellement acceptable

[invitee9ed9cad]

Je viens de relire mon explication de l'inflation et c'est pas clair ...
du coup je vais me relire le dossier de futura sciences au sujet =>
http://www.futura-sciences.com/compr...ossier18-1.php

[invite1397b00c]

Comment fait-on pour démontrer que l'univers observable est homogène ?

[Garion]

Comment fait-on pour démontrer que l'univers observable est homogène ?

On ne le démontre pas, on l'observe.

[invite1397b00c]

On ne le démontre pas, on l'observe.

Bon, alors comment on l'observe pour en arriver à dire que l'univers est homogène ?

[invite786a6ab6]

Bon, alors comment on l'observe pour en arriver à dire que l'univers est homogène ?

Ben, en gros il y a la même densité moyenne de galaxies quelque soit l'endroit où l'on regarde du moins pour les galaxies très lointaines, et puis la température du fond cosmologique qui est uniforme à 1/100000 près.

[invite34c5d879]

à propos du rayonnement observé par WMAP, est-ce qu'on est absolument sur qu'il est bien la conséquence du big-bang, et donc que c'est bien le CMB ?
(si j'avais à parié la dessus, je dirait que oui, c'est bien le rayonnement que l'on croit, mais j'ai l'esprit de contradiction )

Vous me reponderait sans doute que dans ce cas, comment ça se fait que son apparence colle très bien avec la théorie de l'inflation. Mais moi je fais confiance aux cosmologiste, si ça ne collait pas, un petit ajustement dans les paramètres de l'inflation, et hop après qlq tatonnements (attention j'ai pas dit qu'il fesaient n'importe quoi, c'est rigoureux, sauf que dès qu'on s'écarte un peu trop du big-bang on devient hérétique, donc ça pourrait quand meme prendre plusieurs années les tatonnements), pourvu que qlq milliers de cosmologiste (forcéné du big-bang) s'en donnent la peine, on fera coller presque n'importe quel CMB avec l'inflation .

Donc si ce rayonnement provient bien de la recombinaison, 300000ans après le big-bang il devrait avoir un redshift d'environ 1000, ou 1100, ou encore 1500 selon les sources mais j'ai lu nul part qu'il avais bien été mesuré et qu'il était disont par exemple de 1238, ce qui dans ce cas pour être si precis signifierait qu'il a effectivement été mesuré, est pas seulement évalué d'un point de vue théorique. On connaitrait aussi précisemment la proportion d'hydrogène, d'hélium et de lithium à cette époque qui devrait correspondre exactement aux proportions produites par la nucléosynthèse primordiale.

Donc : est-ce qu'on a déjà analyser le spectre du prétendu CMB ? (si on la pas fait c'est qu'on en a évidemment pas les moyen techniquement)

[invitee9ed9cad]

Bon, alors comment on l'observe pour en arriver à dire que l'univers est homogène ?

avec des telescopes spécialisés
comme WMAP =>
http://map.gsfc.nasa.gov/

[alain_r]

Donc si ce rayonnement provient bien de la recombinaison, 300000ans après le big-bang il devrait avoir un redshift d'environ 1000, ou 1100, ou encore 1500 selon les sources mais j'ai lu nul part qu'il avais bien été mesuré et qu'il était disont par exemple de 1238, ce qui dans ce cas pour être si precis signifierait qu'il a effectivement été mesuré, est pas seulement évalué d'un point de vue théorique. On connaitrait aussi précisemment la proportion d'hydrogène, d'hélium et de lithium à cette époque qui devrait correspondre exactement aux proportions produites par la nucléosynthèse primordiale.

Donc : est-ce qu'on a déjà analyser le spectre du prétendu CMB ? (si on la pas fait c'est qu'on en a évidemment pas les moyen techniquement)

Le fond diffus a un spectre de corps noir. Il ne possède pas de raie d'émission ou d'absorption qui peuvent donner son redshift exact. Ceci dit c'est un corps noir parfait dans la limite de nos instruments de mesure, et en pratique il est extrêmement difficile de réaliser un corps noir aussi parfait sauf à imaginer un univers très dense et très chaud.

En fait il existe en principe une raie dans le spectre du fond diffus. Il s'agit du rayonnement de recombinaison, c'est à dire l'émission massive de photons Lyman alpha au moment où l'hydrogène se recombine. Problèmes : 1) l'energie dégagée par la recombinaison est ridicule par rapport à l'énergie totale du fond diffus 2) la recombinaison n'est pas instantannée mais se produit sur une large plage de redshift (1200 à 1000 on va dire), d'où absence de raie à proprement parler, mais présence d'une très très très très légère distortion spectrale 3) depuis, pas mal a été émis dans ce domaine de longueur d'onde, d'où quasi impossibilité de séparer les émissions d'avant plan (ultra majoritaires) de ladite distortion spectrale.

Bref, pour résumer, l'originie cosmologique du fond diffus résulte de la perfection de son spectre de corps noir, et c'est là un truc largement suffisant pour être sûr de son coup.

[invite1397b00c]

Le fond diffus a un spectre de corps noir. Il ne possède pas de raie d'émission ou d'absorption qui peuvent donner son redshift exact. Ceci dit c'est un corps noir parfait dans la limite de nos instruments de mesure, et en pratique il est extrêmement difficile de réaliser un corps noir aussi parfait sauf à imaginer un univers très dense et très chaud.

En fait il existe en principe une raie dans le spectre du fond diffus. Il s'agit du rayonnement de recombinaison, c'est à dire l'émission massive de photons Lyman alpha au moment où l'hydrogène se recombine. Problèmes : 1) l'energie dégagée par la recombinaison est ridicule par rapport à l'énergie totale du fond diffus 2) la recombinaison n'est pas instantannée mais se produit sur une large plage de redshift (1200 à 1000 on va dire), d'où absence de raie à proprement parler, mais présence d'une très très très très légère distortion spectrale 3) depuis, pas mal a été émis dans ce domaine de longueur d'onde, d'où quasi impossibilité de séparer les émissions d'avant plan (ultra majoritaires) de ladite distortion spectrale.

Bref, pour résumer, l'originie cosmologique du fond diffus résulte de la perfection de son spectre de corps noir, et c'est là un truc largement suffisant pour être sûr de son coup.

Bojour alain,
Peut-être es-tu bien placé pour m'expliquer pourquoi wikipedia parle de Surface ou de Zone d'émission pour le fond diffus cosmologique.

Du fait du déplacement de la Terre dans le Système Solaire et plus généralement du déplacement de ce dernier par rapport à la surface d'émission du fond diffus cosmologique, la température du fond diffus cosmologique présente une variation en fonction de la direction, conséquence d'un simple effet Doppler. Si l'on enlève la contribution due au mouvement de la Terre autour du Soleil, alors l'amplitude du dipôle observé est de 3,358±0,001 mK, correspondant à une vitesse du Soleil de 369 km/s de celui-ci par rapport à la zone d'émission du rayonnement. La direction de ce dipôle est, en coordonnées galactiques, l=264,31°±0,20°, b=48,05°±0,11°, soit 11h 11min 57s±23s et -7,22°±0,08° en terme d'ascension droite et de déclinaison. Cette direction est quasiment opposée à celle de l'apex solaire, c'est-à-dire à l'opposé de la direction vers laquelle se déplace le Soleil au sein de la Voie Lactée. En tenant compte du déplacement du Soleil au sein de la Voie Lactée, on calcule le dipôle du fond diffus cosmologique par rapport à la Voie Lactée. Sa direction est peu modifiée, l=276°±3°, b=30°±2° mais son amplitude augmente significativement du fait de la vitesse du Soleil par rapport au centre galactique, pour atteindre 5,70 mK, correspondant à une vitesse de 627 km/s.

[invite1397b00c]

à propos du rayonnement observé par WMAP, est-ce qu'on est absolument sur qu'il est bien la conséquence du big-bang, et donc que c'est bien le CMB ?
(si j'avais à parié la dessus, je dirait que oui, c'est bien le rayonnement que l'on croit, mais j'ai l'esprit de contradiction )

Vous me reponderait sans doute que dans ce cas, comment ça se fait que son apparence colle très bien avec la théorie de l'inflation. Mais moi je fais confiance aux cosmologiste, si ça ne collait pas, un petit ajustement dans les paramètres de l'inflation, et hop après qlq tatonnements (attention j'ai pas dit qu'il fesaient n'importe quoi, c'est rigoureux, sauf que dès qu'on s'écarte un peu trop du big-bang on devient hérétique, donc ça pourrait quand meme prendre plusieurs années les tatonnements), pourvu que qlq milliers de cosmologiste (forcéné du big-bang) s'en donnent la peine, on fera coller presque n'importe quel CMB avec l'inflation .

Donc si ce rayonnement provient bien de la recombinaison, 300000ans après le big-bang il devrait avoir un redshift d'environ 1000, ou 1100, ou encore 1500 selon les sources mais j'ai lu nul part qu'il avais bien été mesuré et qu'il était disont par exemple de 1238, ce qui dans ce cas pour être si precis signifierait qu'il a effectivement été mesuré, est pas seulement évalué d'un point de vue théorique. On connaitrait aussi précisemment la proportion d'hydrogène, d'hélium et de lithium à cette époque qui devrait correspondre exactement aux proportions produites par la nucléosynthèse primordiale.

Donc : est-ce qu'on a déjà analyser le spectre du prétendu CMB ? (si on la pas fait c'est qu'on en a évidemment pas les moyen techniquement)

Merci, je me sens moins seul à vouloir comprendre par la démonstration.
http://forums.futura-sciences.com/thread89735.html

[invite1397b00c]

Ben, en gros il y a la même densité moyenne de galaxies quelque soit l'endroit où l'on regarde du moins pour les galaxies très lointaines, ...

Je sais déjà cela, c'est la définition. Ce qui m'intéresse c'est le comment.
Pourquoi aucune de vos réponses ne me dit : si on regarde dans la direction Y à X années lumières, il y a f(X,Y) galaxies ou f(X,Y) est une fonction répondant au loi de Gauss pour la variable Y (ou du moins quelque chose dans le genre, j'ai un peu oublié mes cours de proba).
Et mieux encore pourquoi aucune valeur à titre d'exemple.

[invite786a6ab6]

Je sais déjà cela, c'est la définition. Ce qui m'intéresse c'est le comment...

Comment ça, comment ? tu veux dire comment on le mesure ? : on prend des clichés du ciel profond, et on compte les galaxies. A la main ou plus ou moins automatiquement. Leur nombre est si grand que ça a du se faire d'abord par échantillionnages statistiques, mais l'uniformité ne fait plus de doute même si la tendance qu'ont les galaxies à se regrouper en amas et super-amas, complique un peu les choses.

[alain_r]

Bojour alain,
Peut-être es-tu bien placé pour m'expliquer pourquoi wikipedia parle de Surface ou de Zone d'émission pour le fond diffus cosmologique.

A priori oui, puisque je suis l'auteur de l'article... Je corrigerai ça quand j'aurai un peu plus de temps. Pour faire court, la surface de dernière diffusion c'est la région d'ou viennent les photons du fond diffus que l'on observe ici et maintenant. C'est une région qui n'a pas d'autre réalité physique (elle dépend de l'observateur et de l'époque d'observation) : les photons que l'on voit aujourd'hui sont ceux qui ont été émis depuis les endroits d'où il leur a fallu 13,7 milliards d'années pour nous parvenir en voyageant en ligne droite dans un univers qui a connu l'expansion qu'a connue le nôtre entre cette époque et maintenant (belle lapalissade, j'en conviens). La région correspondante est donc une sphère centrée sur nous, et l'étude de l'expansion de l'univers permet de dire que son rayon est aujourd'hui d'environ 45 milliards d'années lumière (ce qui n'a rien d'évident a priori).

[invite786a6ab6]

Ce qui n'est pas encore bien clair dans ma tête c'est que ces photons qui ont été émis quand le plasma est devenu neutre et transparent (<4000°) devraient aussi être accompagnés de photons émis plus près et plus tard quand ce gaz neutre avait par exemple 2800°, plus de ceux émis quand la température était de 2000°, ...etc. On devrait donc avoir toute une superposition de spectres de corps noirs à des températures décroissantes qui devraient modifier le profil du spectre reçu. Or on parle toujours seulement de cette période de la recombinaison. L'émission de photons s'est-elle très vite arrêtée après ?

[alain_r]

Le fond diffus a toujours un spectre de corps noir. L'énergie d'un photon donné ne correspond pas à l'époque de sa dernière diffusion.

Ce qu'il faut comprendre, c'est que les intéractions photons baryons depuis z = 10000 (longtemps avant la recombinaison) se font par diffusion Thomson : il y a échange de quantité de mouvement ("diffusion"), mais pas d'échange d'énergie. Le fait qu'un photon ait été émis à z = 800 ou à z = 1200 ne change rien à son énergie, qui dans tous les cas décroit avec le temps du fait de l'expansion.

Dit autrement, bien que le fond diffus ait un spectre de corps noir, il n'était plus en équilibre thermique à l'époque de son émission. Si une émission massive d'énergie avait eu lieu à z = 10000, cela se serait traduit par une distortion de son spectre de corps noir. Le fait que l'on observe un spectre de corps noir permet du reste de mettre des contraintes sur d'éventuelles particules instables issues du Big Bang et à moyenne durée de vie.