Destin de l'univers

[Rammstein43]

J'ai entendu dire qu'on savait à présent se qu'il allait se passer dans des milliards d'années !!!
Les scientifiques responsables de cette découverte avait dis qu'ils avaient calculé le nombre de deutérium pour le nombre d'atome d'hydrogène dans l'univers.
Or, ils annoncés qu'il fallait 1 deutérium pour 1 000 000 d'atomes d'hydrogènes
pour que la masse critique soit dépassé !
Cependant, il s'avère que le total soit de 1 deutérium pour 100 000 atomes d'hydrogènes. Ils en avait conclu que la masse critique n'avait pas été dépassé donc que le BIG CRUNCH n'arriverai pas !!!
Ils pensent que se sera l'expansion infini !!!

Et vous vous en pensé quoi ???
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[Coincoin]

Salut,
Le destin de l'univers ne dépend pas de la quantité de deutérium. Jusqu'il y a une dizaine d'années, on pensait que ce qui allait déterminer son destin, c'est la densité totale de matière. Or on a depuis découvert l'énergie noire, qui accélère l'expansion. Quelle que soit la densité de matière, l'énergie noire fait qu'on ne peut pas avoir de Big Crunch.

[Rammstein43]

Tu veux dire que le big crunch est rendu impossible par la matière noire ???
Comment ?

[Coincoin]

L'énergie noire, pas la matière noire.
C'est simplement dû au fait qu'elle accélère l'expansion, alors que pour le Big Crunch il faudrait que l'expansion ralentisse jusqu'à s'inverser.

[A voir en vidéo sur Futura]

[nayx]

Salut,

quelle est la différence entre "énergie noire" et "matiere noire", je m'y perd un peu et j'ai du mal à saisir ces concepts malgré pas mal de lectures...
Ca me semble un domaine un peu fermé aux profanes, et tres mathématico-théorique, donc même en faisant des images je comprends toujours pas.

D'habitude Coincoin tu utilises de bonnes métaphores, t'en aurais une pour ma question ?

Merci.

Yann.

[Garion]

La matière noire, c'est juste une forme de matière que l'on n'observe pas (parce qu'elle ne rayonne pas ou peu) mais dont on peut détecter l'effet d'attraction gravitationnel au niveau des galaxies. Grosso modo, à la vitesse à laquelle tournent les galaxies, elle devraient se disloquer s'il n'y avait pas cette matière noire.

L'énergie noire, elle, est responsable de l'accélération de l'expansion de l'univers, mais ça, c'est à très grande échelle. On ne sait rien d'elle si ce n'est qu'elle semble se comporter comme une constante, c'est à dire qu'elle ne se dilue pas avec l'expansion de l'univers.

[Gilgamesh]

Salut,

quelle est la différence entre "énergie noire" et "matiere noire", je m'y perd un peu et j'ai du mal à saisir ces concepts malgré pas mal de lectures...
Ca me semble un domaine un peu fermé aux profanes, et tres mathématico-théorique, donc même en faisant des images je comprends toujours pas.

Je reposte une réponse complète à ce sujet :

En cosmologie, l'énergie sombre est une forme d'énergie hypothétique répartie de façon homogène dans tout l'Univers et dont l'équation d'état est assez curieuse.


On considère dans les modèles l'univers comme un fluide parfait et cela donne les équation fondamentale de la cosmologie, dont celle ci, la 2e qui exprime 'accélération de l'univers :



Dans terme de gauche , a désigne une longueur donnée dans l'univers, par exemple son rayon et a'' sa dérivée seconde.

La dérivée d'une longueur :

est une vitesse (on l'exprime en m/s).

La dérivée de sa dérivée :

désigne une accélération (on l'exprime en m/s²).

Le terme de gauche désigne donc l'accélération de l'accroissement par unité de longueur (a''/a).

G, la cte de gravité est une simple constante, comme c, la vitesse de la lumière. Dans le système naturel d'unité il seraient égaux à 1 et disparaitrait de l'équation.

(rho) désigne la densité d'énergie de l'univers, c'est à dire la quantité d'énergie (ou de masse) dans chaque m³ d'Univers en moyenne. On considère que c'est une quantité homogène.

p désigne la pression, une force exercée par unité de surface.

(lambda) la fameuse constante cosmologique.

On considère différentes composantes dans l'Univers et pour chacune on cherche son équation d'état, que l'on caractérise par un paramètre w.

L'équation d'état relie la densité d'énergie rho avec la pression :


En laissant pour le moment lambda de côté, tu vois que si on connait w pour chaque composante de l'univers, on peut calculer l'accélération de l'Univers.

Quelles sont les différentes composantes :

1/ La matière froide (cad non relativiste), ou "poussière"

C'est la matière ordinaire, y compris celles des étoiles qui est dire froide en ce sens que les vitesse d'agitation v sont faible par rapport à l'énergie de masse mc² (ou rho.c² en ramenant ça au volume).

Cela inclu également la matière noire, du moins dans les modèles main stream dit "CDM" (cold dark matter). La CDM, au plan de la relativité générale est une matière des plus ordinaires. Ce qui la distingue de la matière lumineuse c'est simplement son insensibilité à l'électromagnétisme et à l'interaction forte. Elle ressemble beaucoup aux neutrinos de ce point de vue : elle n'est sensible qu'à la seule l'interaction faible. Cela explique que les neutrinos aient été longtemps des candidats privilégiés au titre de matière noire. Dans ce cas, il se serait agit d'une matière noire "chaude", relativiste).


La pression de la matière p = rho.v² << rho.c² est négligeable. Imagine une parois quelconque dans l'univers : la pression qui s'exerce contre elle est quasi nulle, car l'univers est incroyablement vide : 1 proton par m3 ! C'est pas avec cela qu'on peut gonfler un ballon. Par contre, rho est indépendant de la température : l'énergie mc² d'un proton ne change pas même si on le congèle au zéro absolu.

w = 0

2/ Le rayonnement ou la matière relativiste

Il est constitué de photons ou plus généralement de particules sans mase propre ou très faible se déplaçant à la vitesse de la lumière ou quasi. On inclut les neutrinos la-dedans ainsi que les ondes gravitationnelles.

Sa pression est très élevée p = 1/3 rho c²

w= 1/3

Le rayonnement a joué un rôle primordiale aux premiers instants de l'Univers, quand sa densité d'énergie rho était élevée. Seulement sa densité d'énergie diminue avec la puissance quatrième de la température rho ~ T^-4. Imagine une voile solaire poussée par le rayonnement fossile de l'Univers : on va pas aller bien loin. C'est cela que cela veut dire : rho étant négligeable, p l'est aussi.


Résultat des courses, dans un univers de matière à 2,7K et sans constante cosmologique :




rho étant positif, tu vois que l'ensemble de l'expression est négative : l'accélération de l'Univers est strictement décroissante.

Toute la cosmologie jusqu'aux abords des années 90 se contentait de cette expression simple, prédisant une décroissance monotone de la vitesse d'expansion.


Or... Ce n'est pas ce que l'on observe. Cela signifie qu'il ne faut pas négliger lambda.

A côté des deux formes de "contenus" connus (matière et rayonnement) la théorie quantique de champs laisse penser que l'énergie associé à l'état fondamental d'un certain champs quantique ait pu exercer une influence dynamique en cosmologie, ce qu'on a appelé selon un terme assez malheureux mais frappant énergie du vide. L'état fondamental, ce qu'on appelle le vide, c'est celui d'un champs qui ne reçoit pas d'énergie et qui ne produit dont pas de particules. Dans cet état non excité certains champs pourrait posséder une densité d'énergie rho_vide non nulle. Et à cette densité d'énergie serait associé également une pression négative : w = -1.


w=-1 ça signifie que

p = -rho

Un énergie positive engendrant une pression négative ! C'est quelques chose de bien curieux. Si je remplie une canette de boisson d'une forte densité de cette énergie (sauf que c'est du vide qu'il s'agit : je ne peux pas remplir une canette vide de plus de vide qu'elle n'en contient déjà , c'est juste une image), les parois de la canettes vont se contracter... Et c'est d'autant plus curieux que son effet serait bien d'accélérer l'expansion de l'univers.

Et bref, cette contribution à la dynamique de l'Univers serait exactement celle du Lambda de l'équation, a ceci près que le Lambda est strictement constant au cours du temps tendis qu'on ignore ce qu'il en est exactement de l'énergie sombre.


Mais bon donc déjà voila l'énergie sombre agit comme une force gravitationnelle répulsive. Et les mesures faites tant par l'étude des supernovae 'cosmologiques' c'est à dire très lointaines que sur le fond radio de l'Univers permettent de mesurer que cette énergie sombre serait la composante majoritaire de l'univers (environ 65%).

[Rammstein43]

Merci bien Coincoin, cela m'a bien aidé !!!

[invite0753a43a]

La théorie la plus probable pour la fin de l'univers ses derniéres années c'est pas le Big Rip?

[nissart7831]

La théorie la plus probable pour la fin de l'univers ses derniéres années c'est pas le Big Rip?

Salut,

voilà ce que j'en disais dans une autre discussion :
http://forums.futura-sciences.com/post1111380-27.html

[Gilgamesh]

Cela inclu également la manière noire





Y'aurait il modo pour corriger ?

a+

C'est fait. C.

[nayx]

Bien joué Gilgamesh pour ton explication.

même si j'ai eu mon bas S assez facilement, depuis j'ai eu fait des études artistiques et philo, donc je suis plus tres au jus des équations, ça me parle plus trop.
Ton explication est claire et 10x plus complete que ma bête question, merci.

J'ai encore un peu de mal avec "l'observation de la matiere noire" cf C&E de juin ou l'observation des trous noirs, on en n'observe que les conséquences théoriques, c'est déjà bien et cela conforte les idées que l'on s'en fait, mais c'est pour ça que ça m'interpelle...

[Gwyddon]

Bonsoir,

Je me permets de rajouter une petite hypothèse très spéculative à l'heure actuelle : la possibilité que la constante cosmologique ne soit pas constante, mais dynamique ; ainsi, le fait que l'on puisse finir en Big Crunch n'est pas tout à fait écarté. Mais pour l'instant, les expériences semblent confirmer la constance de la constante cosmologique...

[Gilgamesh]

Cela inclu également la manière noire





Y'aurait il modo pour corriger ?

a+

C'est fait. C.

Merci, et y'a ça aussi :

l'accélération de l'Univers est strictement décroissante.



Elle est négative. C'est pour cette raison qu'on appelle a"/a le paramètre de décélération.




merci