La lumière occupe-t-elle de l'espace ? A-t-elle un volume ?

[Mailou75]

Oui, tu as des travaux dans ce sens. Chercher avec les mots clés : angular size — redshift (θ − z) relation study. Ce test a été suggéré notamment par (Hoyle, 1938) pour discriminer le modèle du Big Bang du modèle d'univers stationnaire. Il y a eu des travaux pionniers sur le diamètre isophote (=le contour d'égale luminosité d'une image) des galaxies par (Sandage 1961).

Récemment il y a eu des travaux sur le diamètre des sources radio compactes (en utilisant je pense l'interférométrie longue base) par exemple celui-ci pour 0.01 < z < 4.73.

The "angular size - redshift" relation for compact radio structures in quasars and radio galaxies

Median angular size versus redshift. The full length of error bars here and in other figures corresponds to
1σ. The solid lines correspond to the linear size parameter lh = 9.6 pc, the Steady-state model (SS) and models of a
homogeneous, isotropic Universe with Λ = 0 and values of q◦ = 1.0, 0.5, 0.2, 0.1 (as marked on the plot). Data are
binned into 18 bins nearly equally populated (18–19 sources per bin).

Salut,

Merci pour cette réponse. Comme tu dois le savoir je suis aussi nul en anglais qu'en cosmo... pourrais tu me traduire en quelques mots ce que je dois comprendre ? Est ce une vraie mesure de taille angulaire, par rapport à quelle référence connue ? Je crois que tu avais dit une fois que la limite du parallaxe etait à 500 Al environ, quelle est cette technique (interferometrie longue base?) qui permet d'aller bien au delà (Z=4,73 c'est loin/tot !) ? Pourrais tu me traduire les axes, les courbes et les unités du graph en lien ? Juste un petit truc avec les mains pour avoir les grandes lignes stp ?

Merci
-----

[Gilgamesh]

Les auteurs prennent un échantillon de 330 cartes de contours du flux radio réalisé par le VLBI à 5 GHz. Le VLBI (Very-long-baseline interferometry) est le seul instrument permettant d'atteindre en routine des résolutions de l'ordre de la microseconde d'arc, donc de résoudre des sources très lointaines.

Pour réduire la dispersion du à la variabilité de taille intrinsèque des radiosources, ils restreignent l'analyse aux sources assez brillante (plus de 10²⁶ W/Hz) et avec un index spectral assez plat (-0.38 < α< 0.18). L'indice spectral est le paramètre qui caractérise le flux radio S (en Jy (Jansky) ≡ 10^-26W·m^-2·Hz^-1) selon la fréquence ν :

S ~ ν^-α

Plus de détails ici : Basic Knowledge of Radio Astronomy

En gros les radiosource accélérant des électrons dans des champs magnétiques (rayonnement synchrotron) vont émettre un continuum radio (flat spectrum) tandis que les sources thermique auront un spectre piqué (α ~ -2). L'étude se focalise donc sur les sources synchrotrons très brillantes dont on a des bonnes raisons de penser qu'elles sont assez uniformes en taille (c'est ainsi que je le comprend en tout cas).

[Mailou75]

Les auteurs prennent un échantillon de 330 carte de contours du flux radio réalisé par le VLBI à 5 GHz. Le VLBI (Very-long-baseline interferometry) est le seul instrument permettant d'atteindre en routine des résolutions de l'ordre de la microseconde d'arc, donc de résoudre des sources très lointaines.

Pour réduire la dispersion du à la variabilité de taille intrinsèque des radiosources, ils restreignent l'analyse aux sources assez brillante (plus de 10²⁶ W/Hz) et avec un index spectral assez plat (-0.38 < α< 0.18). L'indice spectral est le paramètre qui caractérise le flux radio S (en Jy (Jansky) ≡ 10^-26W·m^-2·Hz^-1) selon la fréquence ν :

S ~ ν^-α

Plus de détails ici : Basic Knowledge of Radio Astronomy

En gros les radiosource émettant en accélérant des électrons dans des champs magnétiques (rayonnement synchrotron) vont émettre un continuum radio (flat spectrum) tandis que les sources thermique auront un spectre piqué (α ~ -2). L'étude se focalise donc sur les sources synchrotrons très brillantes dont on a des bonnes raisons de penser qu'elles sont assez uniforme en taille (c'est ainsi que je le comprend en tout cas).

Salut et merci,

Malheureusement je n'y comprends pas grand chose, snif
Est ce que je peux te demander juste de me traduire les unités du graph que tu as link et le sens des differentes courbes (numerotées)?

Merci d'avance

[Gilgamesh]

abscisse : redshift, tu connais...
ordonné : taille angulaire en milliseconde d'arc (mas)
les courbes sont données pour différentes valeurs du paramètres de décélération (q0, explication en lien)

[Mailou75]

Merci,

SS c'est pour un univers dont l'expansion ne ralentis pas ? et 1.0 ? On voit que les courbes de taille angulaire présentent un minimum (=Da maximum) entre 1 et 2, est-ce le z ou le z+1(redshift)?

Pour repondre à ma question, le point le plus eloigné semble etre vers z=3, est il representatif de la limite de ce qu'on mesure avec fiabilité ? Ca revient au test de Hoyle, un tel graph avec plusieurs courbes traversant un nuage de barres d'erreurs logarithmiques prouve t il quelque chose ? A t on pu verifier la théorie sur Da ou la courbe de Da est elle le fruit de la theorie ? Ce qui revient implicitement a dire que, puisqu'on prend comme base le z+1 tres bien mesuré et qu'on a pas de Da très loin, ni de Dc (normal..) et qu'on ne connait pas bien l'age de ce qu'on regarde, il ne reste que Dl ? Donc en fait on se sert de Dl (chandelles cosmiques) pour "remplir" une base de donnée donnant, en fonction de z+1 : Dl mesuré et Dc Da et T deduits MAIS qui ne sont pas les valeurs predites (pour Dl.. du moins) et donc on ajoute l'energie noire pour que la formule marche bien et donne en fonction de z+1 : la bonne Dl et les autres Dc (osef) Da et T que de toute façon on maitrise pas puisque c'est un peu ce qu'on cherche a savoir ? (ceci precise une question posée dans un autre fil, je cherche a comprendre comment on etablit nos "données")

Merci

[moijdikssékool]

Se° la surface de la sphère du CMB à l'émission (sphère de rayon = 380 000a.l

lors de l'émission du FDC, l'univers aurait subi l'inflation, son diamètre était, semble-t-il, de 42Ma, soit à peine 4fois la dimension du groupe local

Récemment il y a eu des travaux sur le diamètre des sources radio compactes (en utilisant je pense l'interférométrie longue base) par exemple celui-ci pour 0.01 < z < 4.73

c'est surprenant! Le dernier quasar en date est assez hors norme et ne semble pas identifiable à de la physique connue. Pourquoi prendre des objets peu définissables et les choisir comme référence?

le CMB a emis sa lumiere à 42 millions d'Al

de nous? Mais alors quand on dit que le libre parcours moyen d'un photon lors de l'émission du FDC est de 1000al, cela signifie quoi, que le dernier trajet moyen des photons entre deux électrons était de 1000al, avant, donc, de passer à 42Mal?

[Mailou75]

Il y a des choses que Gilga ne peut avoir écrites, il serait bon de laisser le nom des personnes que tu cites et ne pas melanger. Il serait bon aussi que tu t'assagisses pour disposer un jour de tes MP (meme suis je ne suis pas le mieux placé pour emettre cette critique...)

[Gilgamesh]

Merci,

SS c'est pour un univers dont l'expansion ne ralentis pas ? et 1.0 ?

SS = Steady-state modèle, modèle de l'état stationnaire. Donc en effet un univers dont le taux d'expansion, ainsi que la densité, sont immuables dans le temps, pour t allant de -∞ à +∞. Un univers homogène, isotrope, infini, sans début, ni fin. Un univers conceptuellement très simple et très pur (basé sur un Principe Cosmologique Parfait), ce qui l'a fait préférer pendant de nombreuses décennies et par de nombreux cosmologistes, au modèle d'expansion "avec Big Bang" qui exhibait un singularité initiale et qui semblait donner une origine au temps.

Et q0 = 1 c'est un univers qui décélère.

On voit que les courbes de taille angulaire présentent un minimum (=Da maximum) entre 1 et 2, est-ce le z ou le z+1(redshift)?

C'est z (sinon la valeur en zéro serait trop élevée).

Pour repondre à ma question, le point le plus eloigné semble etre vers z=3, est il representatif de la limite de ce qu'on mesure avec fiabilité ? Ca revient au test de Hoyle, un tel graph avec plusieurs courbes traversant un nuage de barres d'erreurs logarithmiques prouve t il quelque chose ?

L'observable présente un certaine imprécision, c'est sûr. Mais le point important dans le débat c'est qu'elle exclut le SS qui ne se trouve pas dans les barres d'erreurs, et que la valeur actuelle de q0 est bien dedans. C'est tout, mais c'est déjà pas si mal.

A t on pu verifier la théorie sur Da ou la courbe de Da est elle le fruit de la theorie ? Ce qui revient implicitement a dire que, puisqu'on prend comme base le z+1 tres bien mesuré et qu'on a pas de Da très loin, ni de Dc (normal..) et qu'on ne connait pas bien l'age de ce qu'on regarde, il ne reste que Dl ? Donc en fait on se sert de Dl (chandelles cosmiques) pour "remplir" une base de donnée donnant, en fonction de z+1 : Dl mesuré et Dc Da et T deduits MAIS qui ne sont pas les valeurs predites (pour Dl.. du moins) et donc on ajoute l'energie noire pour que la formule marche bien et donne en fonction de z+1 : la bonne Dl et les autres Dc (osef) Da et T que de toute façon on maitrise pas puisque c'est un peu ce qu'on cherche a savoir ? (ceci precise une question posée dans un autre fil, je cherche a comprendre comment on etablit nos "données")

La courbe de la taille angulaire avec la distance dans ma réponse à Zefram est bien sûr une courbe théorique. Mais l'observable de la taille des radiosources constitue bien une contrainte opposable, et on peut constater que ça rentre dans les clous. Il existe sans aucun doute d'autres études θ − z, tu peux chercher sur Google Scholar avec ce genre de mots-clé. La relation θ − z la mieux établie est sans doute celle du CMB, elle est donnée par la position des pics dans le spectre des inhomogénéités du CMB. Je te l'ai déjà expliqué en détail. Et là c'est très précis (à moins de 1%) car on dispose d'une règle standard, donnée par la vitesse et la durée de propagation des ondes acoustiques dans le plasma primordial.

A la base, le modèle ΛCDM, est obtenu par l'ajustement de six paramètres sur le spectre du CMB : densité de baryons, densité de matière noire, âge de l'univers, index spectral et amplitude des fluctuations initiales, profondeur optique de la réionisation. L'ajustement est parfait pour trois observables distinctes et indépendantes (température, polarisation...).

De cet ajustement, on déduit la densité d'énergie sombre et le taux d'expansion. Ces deux paramètres peuvent être déduit indépendamment par la courbe de luminosité des chandelles standards cosmologiques (SNIa). Cela correspond à l'ajustement Dl-z (courbe ci-dessous).

source : Measuring the Curvature of the Universe by Measuring the Curvature of the Hubble Diagram

On peut également mentionner la mesure des BAO dans la répartition des galaxies. Et enfin on peut réaliser une post-diction par modélisation : on met tous les paramètres dans un modèle, on laisse aller la simulation, avec les meilleurs modèles physiques disponibles, et on compare avec la réalité (répartition des quasars et des galaxies issue des grands catalogues, notamment celui du Sloan Digital Sky Survey). Là encore, l'accord est excellent.

[Gilgamesh]

lors de l'émission du FDC, l'univers aurait subi l'inflation, son diamètre était, semble-t-il, de 42Ma, soit à peine 4fois la dimension du groupe local

La phase d'inflation se situe bien avant, elle est terminée depuis longtemps lorsque se produit le découplage.

c'est surprenant! Le dernier quasar en date est assez hors norme et ne semble pas identifiable à de la physique connue. Pourquoi prendre des objets peu définissables et les choisir comme référence?

Les quasars, dans le cadre du modèle très consensuel des AGN (active galactic nucleus, noyaux actifs de galaxies) sont régis par une physique assez bien cadrée : l'accrétion de vastes quantités de gaz sur des trous noirs supermassifs. Voir ci-dessous en vue d'artiste.

Il en existe des de centaines de milliers de répertoriés et on dispose de statistiques robustes sur le phénomène.

On les choisit ici car ce sont les plus lointains objets dont on puisse déterminer grosso modo la taille par leur contours radio, via l'interférométrie longue base.

de nous? Mais alors quand on dit que le libre parcours moyen d'un photon lors de l'émission du FDC est de 1000al, cela signifie quoi, que le dernier trajet moyen des photons entre deux électrons était de 1000al, avant, donc, de passer à 42Mal?

Avant de passer virtuellement à l'infini, dans la mesure où après la dernière diffusion (le dernier choc sur un électron, typiquement) le photon typique ne subira plus aucun choc pour l'éternité...

[Mailou75]

Salut et merci,

SS = Steady-state modèle, modèle de l'état stationnaire. Donc en effet un univers dont le taux d'expansion, ainsi que la densité, sont immuables dans le temps, pour t allant de -∞ à +∞. Un univers homogène, isotrope, infini, sans début, ni fin. Un univers conceptuellement très simple et très pur, ce qui l'a fait préféré pendant de nombreuses décennies et par de nombreux cosmologistes, au modèle d'expansion qui exhibait un singularité initiale et qui semblait donner une origine au temps.

Comment croire a un univers statique des lors qu'on mesure un redshift ? Un puits gravitationnel periphérique...? Bah il ne faut jurer de rien

L'observable présente un certaine imprécision, c'est sûr. Mais le point important dans le débat c'est qu'elle exclut le SS qui ne se trouve pas dans les barres d'erreurs, et que la valeur actuelle de q0 est bien dedans. C'est tout, mais c'est déjà pas si mal.

D'accord, ça exclue un modele sans pour autant valider l'autre, c'est un peu ce que je cherchais, la Da n'est pas un veritable moyen de validation. Quelle est cette valeur de q0 actuelle (quelle courbe on prend)?

A la base, le modèle ΛCDM, est obtenu par l'ajustement de six paramètres sur le spectre du CMB : densité de baryons, densité de matière noire, âge de l'univers, index spectral et amplitude des fluctuations initiales, profondeur optique de la réionisation. L'ajustement est parfait pour trois observables distinctes et indépendantes (température, polarisation...).

Ah oui, tout se regle sur une simple mesure du CMB ? Je crois que ça repond à ma question "sur quoi base t on nos données ?"

De cet ajustement, on déduit la densité d'énergie sombre et le taux d'expansion. Ces deux paramètres peuvent être déduit indépendamment par la courbe de luminosité des chandelles standards cosmologiques (SNIa). Cela correspond à l'ajustement Dl-z (courbe ci-dessous).

C'est plutot ça que j'imaginais. Etait ce la methode avant l'interpretation du spectre du CMB ? De quand date t elle ?
Pour la courbe je suppose qu'on est dans le cas Flat Dark Energy Model ?

Merci d'avance

[moijdikssékool]

La phase d'inflation se situe bien avant, elle est terminée depuis longtemps lors que se produit le découplage

c'était pour préciser que le 'diamètre du FDC' était plus grand que 380.000al, la période d'inflation s'étant terminé alors il y a 380.000ans. Et la taille à la fin de l'inflation était, j'imagine, plus petite que (42-0.38)Ma du fait de l'expansion

le photon typique ne subira plus aucun choc pour l'éternité...

En fait les deux électrons qui se sont envoyés un photon (avant de m'en envoyer un) étaient distant de 1.000al lors de l'arrivée sur le deuxième électron? ou lorsque le photon est parti du premier électron? Parceque le temps que le photon parcourt son trajet entre ces deux électrons, l'expansion était à l'oeuvre
sur cette page, on trouve l'eq différentielle [2] que vérifie le facteur d'échelle. Aux petites valeurs de a (la constante cosmo n'avait pas d'influence à l'époque), je trouve a = C.t^2/3, avec C = 3/2.Ho^2/3.omégaM^1/3, soit un facteur d'échelle de 2e-8
Est-ce qu'on peut dire que le parcours moyen du photon évolue en t^2/3? En 1000ans, vers l'âge d'émission du FDC, il aura évolué de 1000-1000*(379000/380000)^2/3 = 18al
En gros le dernier parcours moyen des photons, avant FDC, n'aurait varié que de 18al. Et la variation suivante est passée à l'infinité. (le photon ne heurte plus que des étoiles ou des planètes) surprenant ou erreur?

[stefjm]

Comment croire a un univers statique des lors qu'on mesure un redshift ? Un puits gravitationnel periphérique...? Bah il ne faut jurer de rien

Stationnaire, pas statique.
Dans ce modèle, la masse qui s’annihile à l'horizon cosmologique (en gros au débit massique de Planck, en masse/temps) est remplacée localement par une création.

[Gilgamesh]

Comment croire a un univers statique des lors qu'on mesure un redshift ? Un puits gravitationnel periphérique...? Bah il ne faut jurer de rien

Pas statique : stationnaire. Un fleuve peut être décrit stationnaire pour dire que son écoulement est toujours le même, mais il n'est pas statique. Je te précise bien dans mon message que le modèle de l'état stationnaire décrit un univers dont le taux d'expansion est immuable -et positif aurais-je dû préciser.

edit: croisement avec stefjm

D'accord, ça exclue un modele sans pour autant valider l'autre, c'est un peu ce que je cherchais, la Da n'est pas un veritable moyen de validation. Quelle est cette valeur de q0 actuelle (quelle courbe on prend)?

Ben si un peu quand même. Dans le cadre d'un univers en expansion, soit le taux d'expansion est immuable : H =cte, comme l'univers stationnaire, soit son taux d'expansion évolue H = f(t) et on mesure un q (paramètre de décélération) positif ou négatif. La mesure de la taille angulaire des radio-sources valide un q positif, donc un univers qui a décéléré, ce qui est bien le cas dans le modèle actuel.


Note : un univers stationnaire est un univers régit par une métrique de De Sitter, donc qui accélère. On peut noter avec amusement que notre univers évolue vers un état stationnaire. Hoyle & al. auraient eu plus de succès s'ils avaient proposé leur modèle dans 100 milliards d'années

Ah oui, tout se regle sur une simple mesure du CMB ? Je crois que ça repond à ma question "sur quoi base t on nos données ?"

Non, pas que, il y a des dégenerescences. Le graphique ci dessous montre comment on combine CMB + SNe + BAO pour fixer la valeur des paramètres.

C'est plutot ça que j'imaginais. Etait ce la methode avant l'interpretation du spectre du CMB ? De quand date t elle ?

J'ai pas le timing précis en tête, mais l'accélération de l'univers a été proposé suite à la mesure de la courbe de lumière des supernovae cosmologiques par deux équipes indépendamment, en 1998, qui est une date importante. C'est en général à cette date qu'on situe le changement de paradigme et la naissance du modèle ΛCDM. Les résultat de BOOMERanG en 2000, puis ceux de la mission WMAP en 2001 et de Planck en 2010 sont venu consolider ça, en apportant beaucoup de précisions.

Pour la courbe je suppose qu'on est dans le cas Flat Dark Energy Model ?

Oui

[invite33096041]

Bonjour,

L'espace n'est pas une substance qu'on peut repousser comme un fluide.

Le mot a plusieurs jours et post après lui. N'ayant bizarrement pas été débattu, alors qu'étant primordial, il en garde toute sa teneur fondamentale. L'espace n'étant jamais néant, qu'est-ce qui le différencie d'un fluide (y a pas de notion de résurrection de l'éther ici, c'est autre chose, bien sûr...)? La question porte au-delà de la notion d'inertie liée à la masse, vous l'aurez compris.

Merci beaucoup.

[Mailou75]

Salut,

Ben si un peu quand même. Dans le cadre d'un univers en expansion, soit le taux d'expansion est immuable : H =cte, comme l'univers stationnaire, soit son taux d'expansion évolue H = f(t) et on mesure un q (paramètre de décélération) positif ou négatif. La mesure de la taille angulaire des radio-sources valide un q positif, donc un univers qui a décéléré, ce qui est bien le cas dans le modèle actuel.

Oui, on peut le voir comme ça... mais concrètement on a un nuage de points, c'est tout. Peut être que ça valide une "décélération" dans une théorie de l'expansion, mais si on se trompe...? C'est loin d'être assez précis pour tracer naturellement une courbe irréfutable. Si on s'en tient purement à Da on doit pouvoir trouver deux douzaines de théories capables de sortir une courbe qui traverserait le nuage de point. J'en retient que les mesures de Da ne sont pas "démonstratives". J'ai d'ailleurs en tête un petit dessin que je dois te faire pour soulever le "problème de l'inversion de Da", je manque cruellement de temps... et de courage

Pas statique : stationnaire. (...)
Note : un univers stationnaire est un univers régit par une métrique de De Sitter, donc qui accélère. On peut noter avec amusement que notre univers évolue vers un état stationnaire. Hoyle & al. auraient eu plus de succès s'ils avaient proposé leur modèle dans 100 milliards d'années

D'accord, De Sitter est aussi dans mon programme... 2019 ouiinn !! Je me rappelle que tu avais dit que la densité de matière diminuant irrémédiablement avec l'expansion, l'énergie noire attendrait 1, donc qu'on "tend" vers un univers De Sitter, c'est bien ça ?

Non, pas que, il y a des dégénérescences. Le graphique ci dessous montre comment on combine CMB + SNe + BAO pour fixer la valeur des paramètres.

Humm, tu as déjà link ce graph mais je crois que c'est la première fois que je le comprend.. On a la l'énergie noire en fonction de la densité de matière et leur somme vaut 1 (dans un univers plat apparemment) on cherche donc un point sur la droite noire "FLAT". Ensuite 3 méthodes différentes CMB, SN et BAO pointent vers une même valeur Om~0.3 et Ol~0.7 !

J'ai pas le timing précis en tête (...)

Alors merci pour celle là mais je parlais de l'autre méthode celle du spectre d'inhomogénéités du CMB, qui est plus récente il me semble ?

Merci pour ta patience

[yves95210]

Salut,

Humm, tu as déjà link ce graph mais je crois que c'est la première fois que je le comprend.. On a la l'énergie noire en fonction de la densité de matière et leur somme vaut 1 (dans un univers plat apparemment) on cherche donc un point sur la droite noire "FLAT". Ensuite 3 méthodes différentes CMB, SN et BAO pointent vers une même valeur Om~0.3 et Ol~0.7 !

Oui, et j'aime bien ce graphique, avec la flèche qui se plante dans la cible...

Mais l'honnêteté amène quand-même à préciser que les mesures de H₀ les plus récentes à partir des SN1A convergent plutôt vers une valeur d'environ 73 (+/-2) km/s/Mpc, alors que sa valeur déduite des observations de Planck et de l'application du modèle est de 67,5 ou 68 (je ne sais plus), avec une marge d'erreur plus étroite. Bref, soit l'archer vise un peu à côté, soit la cible bouge un peu avec le vent...

Bon, on n'est quand-même pas loin, mais il reste à trouver soit l'explication d'un biais systématique dans l'une ou l'autre des méthodes de mesure, soit l'explication théorique de l'existence d'une différence significative entre la valeur du taux d'expansion dans l'univers proche (et tardif) et le taux moyen sur l'univers observable, que ne prévoit pas le modèle standard - note bien que ce n'est pas pour autant qu'il serait "faux".

[lantranhana]

Le volume correspond à l'espace qu'occupe un objet ou une substance (solide, liquide ou gazeuse). Le volume peut être calculée pour des formes géométriques simples telles que : des cubes : Volume = coté x coté x coté; des pavés : Volume = Largeur x longueur x hauteur

[Mailou75]

Salut,

Bref, soit l'archer vise un peu à côté, soit la cible bouge un peu avec le vent...

C'est pas le vent c'est l'air du temps

Bon, on n'est quand-même pas loin, mais il reste à trouver soit l'explication d'un biais systématique dans l'une ou l'autre des méthodes de mesure, soit l'explication théorique de l'existence d'une différence significative entre la valeur du taux d'expansion dans l'univers proche (et tardif) et le taux moyen sur l'univers observable, que ne prévoit pas le modèle standard - note bien que ce n'est pas pour autant qu'il serait "faux".

Tu veux dire que l'ecart ne peut etre du au ralentissement de l'expansion ?

[Deedee81]

Bonjour Lantranhana.

Bienvenue sur Futura.

Je te remercie pour ta remarque tout à fait juste, mais tu sais, je crois que tout le monde ici sait calculer le volume d'un parallélépipède ou d'une sphère ou d'une pyramide, etc...
Si tu lis les 46 messages qui précèdent, tu verras que le niveau scientifique/technique de la discussion est quand même quelques étages au-dessus de ça.

Ceci dit, tu es le bienvenu et j'espère qu'on aura l'occasion de discuter science

[yves95210]

Tu veux dire que l'ecart ne peut etre du au ralentissement de l'expansion ?

Que l'expansion soit ralentie ou accélérée, normalement ça devrait résulter du modèle sur lequel s'appuient les calculs du taux d'expansion et de son évolution à travers les âges, basés sur les résultats de Planck, i.e. la courbure spatiale et les densités des sources de courbure : matière (baryonique + CDM), Lambda (en la considérant comme un terme source, aka l'énergie noire).

Si en faisant une mesure directe^(*) de H0 via la distance de luminosité et le redshift des SN1a on obtient une vitesse d'éloignement non conforme avec celle déterminée selon le modèle, c'est qu'il y a un loup quelque-part.
Pas dramatique puisqu'il s'agit d'un écart de l'ordre de 5% (il n'y a pas si longtemps qu'on est capable de déterminer H0 avec une marge d'erreur plus petite que ça), mais quand-même...

(*) Enfin, directe c'est un grand mot, parce qu'il faut quand-même gravir toute l'échelle des mesures de distances, avec à chaque barreau des incertitudes, d'une part sur la "constance" des paramètres qu'on mesure sur les Céphéïdes et les SN1a, d'autre part sur résultats des mesures proprement dits. Mais normalement ces incertitudes sont prises en compte dans le calcul de la marge d'erreur.

PS : je n'ai pas lu le début de la discussion, mais j'ai l'impression qu'on est bien loin de la question initiale... (et honte à moi, je contribue au hors-sujet).

[Gilgamesh]

Le mot a plusieurs jours et post après lui. N'ayant bizarrement pas été débattu, alors qu'étant primordial, il en garde toute sa teneur fondamentale. L'espace n'étant jamais néant, qu'est-ce qui le différencie d'un fluide (y a pas de notion de résurrection de l'éther ici, c'est autre chose, bien sûr...)? La question porte au-delà de la notion d'inertie liée à la masse, vous l'aurez compris.

De même que le temps c'est ce que la Nature a trouvé pour que tout ne se passe pas en même temps, l'espace, c'est ce que la Nature a trouvé pour que tout ne soit pas au même endroit. Ce n'est pas une substance, mais ce n'est pas rien non plus. C'est le fait qu'on puisse mettre une distance entre les objets. Mais pour définir une distance, on va utiliser la notion d'espace (la distance, c'est l'espace qui sépare les objets) de sorte qu'il ne faut pas se leurrer sur le pouvoir des définitions : l'espace est un concept primitif, qu'on ne peut l'expliciter à l'aide d'axiomes plus fondamentaux. En tant que tel, comme le temps, il constitue une notion commune c-a-d qui ne peut être apprise autrement que par l'expérience qu'on en fait.

Mais, à cette notion commune, la physique moderne a adjoint des propriétés qui n'ont rien d'intuitives, et qui représentent un savoir assimilable, et même tout à fait révolutionnaire. Notamment que l'espace fait corps avec le temps, c'est à dire que pour mesurer une distance entre deux événements, il faut combiner la mesure des intervalles spatial et temporel pour que le résultat, la distance d'espace-temps, soit la même pour tous les observateurs (invariant de Lorentz), c'est l'objet de la relativité restreinte. Ensuite que l'espace adopte un courbure en fonction de son contenant, c'est l'objet de la relativité générale. Et enfin qu'envisagé dans son ensemble, et toujours en fonction de son contenu (s'il n'est pas nul partout), il est en expansion ou en contraction, c-à-d que la distance entre deux points de coordonnées fixes augmente ou diminue avec le temps.

[Gilgamesh]

Oui, on peut le voir comme ça... mais concrètement on a un nuage de points, c'est tout. Peut être que ça valide une "décélération" dans une théorie de l'expansion, mais si on se trompe...? C'est loin d'être assez précis pour tracer naturellement une courbe irréfutable. Si on s'en tient purement à Da on doit pouvoir trouver deux douzaines de théories capables de sortir une courbe qui traverserait le nuage de point. J'en retient que les mesures de Da ne sont pas "démonstratives". J'ai d'ailleurs en tête un petit dessin que je dois te faire pour soulever le "problème de l'inversion de Da", je manque cruellement de temps... et de courage

Bah oui, mais that's science. C'est un dialogue entre la théorie et ses observables. Il n'y a rien de plus à en dire.

D'accord, De Sitter est aussi dans mon programme... 2019 ouiinn !! Je me rappelle que tu avais dit que la densité de matière diminuant irrémédiablement avec l'expansion, l'énergie noire attendrait 1, donc qu'on "tend" vers un univers De Sitter, c'est bien ça ?

Oui l'espace de De Sitter est un attracteur c-a-d que tout univers en expansion tend vers cette solution : un univers complètement vide drivé par l'énergie du vide.

Humm, tu as déjà link ce graph mais je crois que c'est la première fois que je le comprend.. On a la l'énergie noire en fonction de la densité de matière et leur somme vaut 1 (dans un univers plat apparemment) on cherche donc un point sur la droite noire "FLAT". Ensuite 3 méthodes différentes CMB, SN et BAO pointent vers une même valeur Om~0.3 et Ol~0.7 !

Alors merci pour celle là mais je parlais de l'autre méthode celle du spectre d'inhomogénéités du CMB, qui est plus récente il me semble ?

C'est assez long à expliquer, tu peux peut-être commencer par lire attentivement les explications dans le lien ci-dessous, on gagnera du temps et ensuite me dire ce que tu ne comprend pas dans les explications:

Analyse des anisotropies du C.M.B.

[Mailou75]

Salut,

Si en faisant une mesure directe^(*) de H0 via la distance de luminosité et le redshift des SN1a on obtient une vitesse d'éloignement non conforme avec celle déterminée selon le modèle, c'est qu'il y a un loup quelque-part.
Pas dramatique puisqu'il s'agit d'un écart de l'ordre de 5% (il n'y a pas si longtemps qu'on est capable de déterminer H0 avec une marge d'erreur plus petite que ça), mais quand-même...

Oui mais on en est là, c'est l'écart des mesures avec le modele original qui nous font supposer l'accélération. Et si le fond de ta première réponse est que la réponse est peut etre ailleurs (inconnue noire), je pense que beaucoup de monde est d'accord là dessus, en fait, si je comprends tes propos

.......

Bah oui, mais that's science. C'est un dialogue entre la théorie et ses observables. Il n'y a rien de plus à en dire.

Ce que je cherchais c'etait la precision des mesures de Da. Elles ne dessinent pas une courbe à elles seules. Je veux dire que l'asymptote de Da puis son inflexion n'est pas "observée" et donc pas necessaire a une théorie, Da pourrait très bien etre simplement asymptotique, comme dans des théories "qui n'existent pas" par exemple

Une question sur Da : Pour toi, si on pouvais trianguler (avec deux yeux, parallaxe) un "objet du CMB", il se trouverait à 42 millions d'Al ?

Oui l'espace de De Sitter est un attracteur c-a-d que tout univers en expansion tend vers cette solution : un univers complètement vide drivé par l'énergie du vide.

Comme quoi y'a des trucs qui rentrent à force... bon je ne sais pas encore de quoi je parle mais, mais je sais un peu plus ce qu'il faudrait comprendre.

C'est assez long à expliquer, tu peux peut-être commencer par lire attentivement les explications dans le lien ci-dessous, on gagnera du temps et ensuite me dire ce que tu ne comprend pas dans les explications:
Analyse des anisotropies du C.M.B.

Non non tu m'as mal compris, je ne demandais pas de détails, mais la date à laquelle on avait commencé à utiliser cette méthode de validation ? (d'ailleurs tu as déjà detaillé assez sur d'autres fils pour ma part )

Merci

[yves95210]

Oui mais on en est là, c'est l'écart des mesures avec le modele original qui nous font supposer l'accélération. Et si le fond de ta première réponse est que la réponse est peut etre ailleurs (inconnue noire), je pense que beaucoup de monde est d'accord là dessus, en fait, si je comprends tes propos

Salut,

Il y a plusieurs choses distinctes :

1) L'observation en 1998 de SN1a lointaines, dont le redshift était plus important qu'attendu selon le modèle cosmologique en vigueur à l'époque. Autrement dit que la relation entre leur distance de luminosité et leur redshift, calculée suivant ce modèle n'était pas confirmée par l'observation ; comme Gilgamesh l'a dit, c'est ce qui a motivé l'adoption du modèle LambdaCDM, donc la réintroduction dans l'équation d'Einstein de la constante cosmologique qui avait été abandonnée (considérée comme nulle) depuis les années 20 suite à la découverte de l'expansion.

2) Tout le monde (ou presque) est convaincu de la nécessité d'un terme Lambda positif dans le membre de gauche de l'équation d'Einstein. Mais cela entraîne une interrogation sur sa nature : propriété de l'espace-temps (une simple constante d'intégration dans l'équation), ou (en déplaçant Lambda dans le membre de droite de l'équation, avec le tenseur énergie-impulsion) un terme de densité d'énergie négative et constante. Ou encore autre chose..., mais c'est un autre débat. Quoi qu'il en soit, si on y voit un terme de densité d'énergie (baptisée noire faute de mieux), on a besoin d'une théorie quantique pour expliquer ce que c'est, et là on est loin du compte.

Première question ouverte.

3) Maintenant on dispose d'un nouveau modèle, permettant d'expliquer les observations nobelisées de 1998, tout va bien. C'est dans son cadre qu'on analyse les résultats des observations du CMB depuis les années 2000, observations qui permettent de contraindre en retour les paramètres du modèle : Omega_Lambda, Omega_M. Et, en fonction de leurs valeurs, de calculer le taux d'expansion H₀, avec une précision de moins de 1%. Jusque-là tout le monde est content, et je suis d'accord avec Gilgamesh.

4) Manque de bol, plusieurs campagnes d'observations plus récentes visant à mesurer à nouveau H₀ à partir de la relation redshift / luminosité des SN1A aboutissent à des résultats supérieurs à celui calculé selon le modèle LambdaCDM contraint par le CMB (entre 5 et 10% de plus compte-tenu des marges d'erreur). Et là, il y a bel et bien quelque-chose d'inattendu, i.e. pas prédit par le modèle, et qui nécessite une explication.

Deuxième question ouverte.

En résumé, on a deux questions aujourd'hui sans réponse valable. On ne sait pas si ces deux questions sont liées : par exemple une explication commune pourrait venir de la nature de Lambda, si ce n'était pas une "vraie" constante, mais que sa valeur était variable dans le temps.

Il y a aussi des tentatives (dans le cadre de la RG) de remettre en question le fondement du modèle, qui s'appuie sur la métrique FLRW via les équations de Friedmann : l'hypothèse que l'homogénéité de notre univers est assez forte pour que cette métrique soit suffisante pour en décrire la géométrie. Autrement dit qu'on peut négliger l'effet (ou ne le traiter que comme une petite perturbation de la métrique) des inhomogénéités de densité de matière alors que dans l'univers actuel on observe des zones de sous ou sur-densité, dont les densités de matière moyennes sont un rapport entre elles de l'ordre de 1000, et dont la taille atteint plusieurs centaines de millions d'al., voire plus pour certains vides cosmiques.
Mais on en parle dans un autre fil, je ne développerai pas plus ici.

[Gilgamesh]

Ce que je cherchais c'etait la precision des mesures de Da. Elles ne dessinent pas une courbe à elles seules. Je veux dire que l'asymptote de Da puis son inflexion n'est pas "observée" et donc pas necessaire a une théorie, Da pourrait très bien etre simplement asymptotique, comme dans des théories "qui n'existent pas" par exemple

C'est très fréquent en science en général et en astronomie en particulier de ne pas avoir de belles courbes, mais simplement des nuages de points avec de grosses boites d'erreur.

Une question sur Da : Pour toi, si on pouvais trianguler (avec deux yeux, parallaxe) un "objet du CMB", il se trouverait à 42 millions d'Al ?

Oui.

Non non tu m'as mal compris, je ne demandais pas de détails, mais la date à laquelle on avait commencé à utiliser cette méthode de validation ? (d'ailleurs tu as déjà detaillé assez sur d'autres fils pour ma part )

Dès qu'on a pu faire un analyse spatiale des inhomogénéité, j'imagine, avec COBE au départ, puis BOOMERANG, WMAP, Planck...

[Mailou75]

Salut,

C'est très fréquent en science en général et en astronomie en particulier de ne pas avoir de belles courbes, mais simplement des nuages de points avec de grosses boites d'erreur.

C'est tres bien comme ca, c'est une "contrainte" de moins

Oui.

Aie c'est la reponse que je craignais... et elle me fait mal au crane, je vais essayer de te le representer...

Dès qu'on a pu faire un analyse spatiale des inhomogénéité, j'imagine, avec COBE au départ, puis BOOMERANG, WMAP, Planck...

Ah d'accord, j'avais l'impression que c'etait récent, pas du tout en fait.

Merci

Mailou

[moijdikssékool]

Est-ce qu'on peut dire que le parcours moyen du photon évolue en t^2/3? En 1000ans, vers l'âge d'émission du FDC, il aura évolué de 1000-1000*(379000/380000)^2/3 = 18al

Personne n'a repris, il y avait une faute de frappe. Une distance de 1.000al en l'an 379.000 est a(379.000)/a(380.000) fois moins grande qu'en l'an 380.000. La variation est de 1000-1000*(379000/380000)^2/3 = 1,753al. Entre l'an 378.000 et 379.000, la variation est de 1,758al. La variation de la variation est donc de 0,005al tous les 1.000ans, en tout cas lors de ces années-là (elle était plus importante à la sortie de l'inflation et est beaucoup plus faible aujourd'hui)
Mais, à t=380000, elle est passée subitement de 0.005 à l'infini... Si quelqu'un a une explication...

Une question sur Da : Pour toi, si on pouvais trianguler (avec deux yeux, parallaxe) un "objet du CMB", il se trouverait à 42 millions d'Al ?

bonne idée, triangulons!
Les objets de l'époque sont constitués d'électrons (et neutron, protons), sous forme de 'gaz'. S'ils sont un peu plus condensés qu'ailleurs, les photons y sont 'coincés' un peu plus longtemps qu'ailleurs. Les photons qui nous arrivent dessus à un instant t sont composés:
de photons qui sont partis à la même distance de nous, dans des zones où les électrons étaient dans une même densité
de photons qui sont partis un peu plus tard que les précédents dans des zones où les électrons étaient dans une même densité mais un peu plus élevée que pour les précédents
Comme l'expansion est intervenu entre ces deux départs, il y a un décalage vers le rouge qui les différencient, d'où les fluctuations observées: compte tenu que les fluctuations sur 1.000al sont connues (sur une sphère de rayon 42Ma), disons 1e-6K, que T = To(1+z) avec To=2,7K, on obtient delta z = 1e-6/2,7, soit un décalage vers le rouge de 4e-7 qui différencie les deux groupes de photons. Une 'boîte' de 1.000al de côté sur le CMB a donc une profondeur de z=4e-7, assez faible donc, puisque le redshift de l'époque était de 1.100. C'est quourpoi on lie les fluctuations de températures avec les fluctuations de densité. Toujours est-il que les photons que l'on reçoit ont été émis quasiment tous en même temps

Sinon, il y a le temps de découplage entre les photons et la matière, comme indiqué au dernier paragraphe de cette section, qui a duré 115.000ans. Les premiers photons issus de ce découplage sont déjà passés (cela fait 13.7Mda qu'on en reçoit...), nous en recevons encore mais de quelle époque viennent-ils? dans quelle tranche de ces 115.000ans?

[Zefram Cochrane]

Bonjour,

Est ce que le fait qu'ils eu été émis partout à la même date répond à votre question?

[Deedee81]

Salut,

Est ce que le fait qu'ils eu été émis partout à la même date répond à votre question?

Pas tout à fait.

Supposons (je ne sais pas si le chiffre est exact, il m'a l'air énorme. Faut aller voir le lien fourni) qu'il y a T années le CMB a commencé à être émis pendant 100000 ans.

Alors, nous recevons actuellement les photons du CMB émit il y a T années à la distance de T années lumière, et ceux émis il y a T-100000 à la distance T-100000 AL.

Tout bêtement.

[moijdikssékool]

Est ce que le fait qu'ils eu été émis partout à la même date répond à votre question?

non puisque, apparemment, l'émission du FDC aurait duré 100.000ans
j'eut cru, justement, que l'émission était instantanée, avec donc des fluctuation d'émission suivant des densités locales (les surdensité d'électrons locales dont on considère que ce sont, si j'ai bien compris, les surdensités générant les fluctuations d'émissions du FDC)
les électrons qui te constituent étaient sous forme de gaz et ils reçoivent des photons du FDC, si tu es dans l'espace, depuis 13.7Mda. Selon le modèle d'expansion, cette durée est due à la dilatation d'une durée pendant le découplage. La troisième partie de mon message porte sur cette durée et, oui, elle a l'air énorme. Mais soit, puisque nous recevons ce signal depuis le découplage photon/matière

Alors, nous recevons actuellement les photons du CMB émit il y a T années à la distance de T années lumière, et ceux émis il y a T-100000 à la distance T-100000 AL.

euh, ce n'est pas ce que je raconte dans la deuxième partie: les photons que l'on reçoit ne proviendraient que d'une épaisseur correspondant à z=4e-7, une tranche de ces 100.000ans. Si nous avions pu enregistrer le FDC depuis les origines, nous aurions une tomographie de l'Univers jusqu'à la tranche que nous percevons aujourd'hui
nous percevons une tranche d'épaisseur z=4e-7 toutes les secondes (faut-il faire intervenir le temps d'exposition des capteurs des satellites d'observations du FDC?), soit une épaisseur de z=12 tous les ans. Vu le redshift supposé du FDC, 1100, soit mes calculs sont faux (on devrait clairement voir la courbe de rayonnement de corps noir se déplacer de z=12 tous les ans), soit l'hypothèse du FDC est fausse. Je vous laisse apprécier...