timescape cosmology de David Wiltshire

[Archi3]

Mais non, puisqu'il s'agit d'un mur, dans le modèle de Wiltshire son temps propre est le même que le nôtre par construction.
Sauf que pour calculer sa distance il ne faut pas utiliser le modèle LambdaCDM, mais un modèle "FLRW par morceaux", avec un parcours des photons en partie dans des vides cosmiques à t_v(z) et en partie dans des murs à t_w(z).

bien sur mais déjà je ne vois pas pourquoi tous les murs auraient le même t_w donc il y aurait de toutes façons une distorsion, ensuite je parlais de galaxies qui se trouveraient entre les murs ou simplement sur la périphérie, il est illogique de penser qu'on ait un switch on-off entre les murs et les vides, et une variation même de 10 % du redshift introduirait des artefacts énormes sur la position reconstruite. Par exemple il y a des artefacts dus aux mouvements particulier dans les amas qui donnent des "doigts" spurieux dans la position, mais là l'effet serait bien plus grand. Intuitivement je dirais que c'est comparable à regarder le fond d'une piscine avec une surface pleine de vagues.
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[yves95210]

bien sur mais déjà je ne vois pas pourquoi tous les murs auraient le même t_w donc il y aurait de toutes façons une distorsion,

Non, le modèle est construit pour que les régions nommées (un peu abusivement) murs englobent assez largement les structures et aient la densité critique (relativement à H_w) depuis l'époque du CMB. Elles ont donc le même t_w.

ensuite je parlais de galaxies qui se trouveraient entre les murs ou simplement sur la périphérie, il est illogique de penser qu'on ait un switch on-off entre les murs et les vides, et une variation même de 10 % du redshift introduirait des artefacts énormes sur la position reconstruite. Par exemple il y a des artefacts dus aux mouvements particulier dans les amas qui donnent des "doigts" spurieux dans la position, mais là l'effet serait bien plus grand. Intuitivement je dirais que c'est comparable à regarder le fond d'une piscine avec une surface pleine de vagues.

Oui mais tu oublies qu'il s'agit d'établir une géométrie moyenne destinée à interpréter les observations à très grande échelle : l'échelle d'homogénéité est d'au moins 150 Mpc. Le modèle ne prétend pas décrire ce qui se passe à l'intérieur (ou au voisinage) des structures.

[Archi3]

Non, le modèle est construit pour que les régions nommées (un peu abusivement) murs englobent assez largement les structures et aient la densité critique (relativement à H_w) depuis l'époque du CMB. Elles ont donc le même t_w.

désolé mais je ne comprends toujours pas, pourquoi les t_w devraient etre les mêmes d'un mur à l'autre, si c'est lié au contraste de densité ? il n'y a évidemment pas de raison que tous les murs soient partis de la même fluctuation de densité initiale.

Oui mais tu oublies qu'il s'agit d'établir une géométrie moyenne destinée à interpréter les observations à très grande échelle : l'échelle d'homogénéité est d'au moins 150 Mpc. Le modèle ne prétend pas décrire ce qui se passe à l'intérieur (ou au voisinage) des structures.

non les grandes structures ne sont pas une "géométrie moyenne" mais une géométrie précise et détaillée faite à partir de la position et du redshift individuel de millions de galaxies, qui sont précisément repositionnées en coordonnées et en distance



. Si il y a des variations sur le redshift de 40 % ça met évidemment tout par terre et toutes ces structures devraient disparaitre.

[yves95210]

désolé mais je ne comprends toujours pas, pourquoi les t_w devraient etre les mêmes d'un mur à l'autre, si c'est lié au contraste de densité ? il n'y a évidemment pas de raison que tous les murs soient partis de la même fluctuation de densité initiale.

Par construction du modèle, les grandes structures sont englobées dans des régions plus larges, de densité moyenne initialement égale à la densité critique (les régions finite infinity), qui évoluent comme des mini-univers d'Einstein-de Sitter. Le taux d'expansion étant supposé partout identique à l'époque du CMB, il donne la même valeur à la densité critique de toutes ces régions.

non les grandes structures ne sont pas une "géométrie moyenne" mais une géométrie précise et détaillée faite à partir de la position et du redshift individuel de millions de galaxies, qui sont précisément repositionnées en coordonnées et en distance

Si il y a des variations sur le redshift de 40 % ça met évidemment tout par terre et toutes ces structures devraient disparaitre.

Mais il n'y a pas de "variations" de 40% du redshift des galaxies appartenant à des structures assez lointaines (à partir de z > 0,033, soit à l'échelle d'homogénéité, environ 150 Mpc) ! D'ailleurs ce n'est pas le redshift mais les relation redshift / distances (de luminosité, de diamètre angulaire, comobile radiale) qu'il faut regarder. Et le calcul des distances est bien sûr différent de celui du modèle LambdaCDM puisqu'il faut intégrer sur l'ensemble des régions traversées, décrites par des modèles FLRW différents.
Ce n'est que pour les galaxies des vides cosmiques qu'il doit y avoir un écart important, qui pourrait constituer un test de la timescape cosmology. Mais par définition on en observe très peu, et encore moins utilisables comme "chandelles standard" permettant de vérifier la relation redshift / distance de luminosité.

Va voir les publications où le modèle est utilisé par exemple pour prédire la relation redshift / distance de luminosité des SNIa, comme celle-ci : https://arxiv.org/abs/1009.5855

[Archi3]

Mais il n'y a pas de "variations" de 40% du redshift des galaxies appartenant à des structures assez lointaines (à partir de z > 0,033, soit à l'échelle d'homogénéité, environ 150 Mpc) !

bon alors je n'ai pas compris ce que représente ce dt_v/dt_w alors, parce que pour moi c'était juste une redshift... ça représente quoi alors physiquement ?

je vais reposer la question différemment : dans le modèle de Wiltshire, si tu vois actuellement deux galaxies, une dans un "mur" et une perdue dans un vide entre les murs, mais considérées actuellement à la même "distance" (mettons la distance obtenue en "gelant" l'expansion et en intégrant la distance spatiale, donc en "comptant le nombre de règles de 1m qu'il faut mettre bout à bout pour atteindre la galaxie" , pour donner une définition concrète), et que ces galaxies aient en leur sein une horloge de temps propre (ayant enregistré le nombre de vibrations d'un étalon de temps, genre horloge atomique au césium, depuis le début du big bang ou au moins d'un temps assez reculé pour que les fluctuations de densité soient encore négligeables), est ce que ces "horloges" indiqueraient quasiment le même temps propre à un pouillème près (la cosmologie standard dit que oui), ou bien est ce que ces "horloges" marqueraient des temps très différents de l'ordre de 40 % comme je comprends que Wiltshire dit ?

[yves95210]

L'horloge de la galaxie du vide marquerait un temps

où est le temps marqué par l'horloge de la galaxie du mur et .

L'écart dépend donc de l'évolution de , dont voici un exemple, et est donc inférieur à 40% (mais important quand-même).

[Archi3]

L'horloge de la galaxie du vide marquerait un temps

où est le temps marqué par l'horloge de la galaxie du mur et ..

ok et pour toi ne correspond pas exactement à un redshift (c'est à dire que tu penses que la longueur d'onde ou la fréquence de mettons la raie Halpha de l'hydrogène ne sont pas décalées de 40 % entre ces deux galaxies) ?

pour moi c'est évident que si ....

[Archi3]

du coup évidemment ça n'a aucun sens de porter en fonction du redshift observé , si le redshift observé est le même, c'est que par définition dt_v/dt_w = 1 ....

[yves95210]

du coup évidemment ça n'a aucun sens de porter en fonction du redshift observé , si le redshift observé est le même, c'est que par définition dt_v/dt_w = 1 ....

J'ai l'impression qu'on ne parle pas de la même chose.

[yves95210]

ok et pour toi ne correspond pas exactement à un redshift (c'est à dire que tu penses que la longueur d'onde ou la fréquence de mettons la raie Halpha de l'hydrogène ne sont pas décalées de 40 % entre ces deux galaxies) ?

pour moi c'est évident que si ....

Mais ce n'est pas la question que tu posais : tu parlais du temps écoulé depuis la période où les inhomogénéités étaient négligeables (donc en gros, de l'âge de l'univers). Et ce n'est pas parce que aujourd'hui vaut 1,4 que l'âge de l'univers est 1,4 fois plus grand selon l'horloge "du vide".

[Archi3]

Non c'est vrai, mais le est bien un rapport de temps propres infinitésimaux, donc pour moi , c'est exactement un décalage de fréquence ... c'est la même démonstration que le décalage gravitationnel.

Ceci dit c'est tellement "gros" que c'est étonnant que Wiltshire n'ait pas vu le problème, mais comme à l'inverse ce serait aussi tellement gros que les autres n'ait pas compris la théorie de Wiltshire, que la première hypothèse est plus économique .

[yves95210]

Non c'est vrai, mais le est bien un rapport de temps propres infinitésimaux, donc pour moi , c'est exactement un décalage de fréquence ... c'est la même démonstration que le décalage gravitationnel.

Oui. Enfin en un peu plus compliqué car ici la métrique n'est pas statique, et qu'il faut intégrer le long du trajet du photon, typiquement 100 millions d'années, pendant lesquelles varie.

Ceci dit c'est tellement "gros" que c'est étonnant que Wiltshire n'ait pas vu le problème, mais comme à l'inverse ce serait aussi tellement gros que les autres n'ait pas compris la théorie de Wiltshire, que la première hypothèse est plus économique .

Bien sûr qu'il l'a vu. Mais encore une fois, ce décalage ne concerne que les galaxies "du vide", et voici ce qu'il en dit :

If nature had provided us with observable freely falling clocks in the depths of voids where space is locally expanding and negatively
curved then, if my thesis is correct, observations of such clocks could well have saved us one or more decades of work in the progress of theoretical cosmology.

Sauf que, comme je l'ai dit plus haut, par définition des vides cosmiques on y observe très peu de galaxies, et encore moins utilisables comme "chandelles standard", permettant de vérifier une relation redshift / distance de luminosité.
Sinon (et si Wiltshire a tout faux) cela aurait évidemment été utilisé pour réfuter son modèle, alors que ceux qui ont essayé de le faire (il y en a, auxquels Wiltishire a répondu) ont utilisé des arguments beaucoup plus compliqués.

[Archi3]

Oui. Enfin en un peu plus compliqué car ici la métrique n'est pas statique, et qu'il faut intégrer le long du trajet du photon, typiquement 100 millions d'années, pendant lesquelles varie.

la variation de la métrique sur 100 millions d'années est négligeable ...et certainement inférieure à la précision de l'évaluation de de toutes façons.

Sauf que, comme je l'ai dit plus haut, par définition des vides cosmiques on y observe très peu de galaxies, et encore moins utilisables comme "chandelles standard", permettant de vérifier une relation redshift / distance de luminosité.
Sinon (et si Wiltshire a tout faux) cela aurait évidemment été utilisé pour réfuter son modèle, alors que ceux qui ont essayé de le faire (il y en a, auxquels Wiltishire a répondu) ont utilisé des arguments beaucoup plus compliqués.

c'est pas le probleme, les galaxies ne sont pas "utilisées" pour vérifier la relation redshift luminosité : on utilise la relation standard moyenne, on mesure expérimentalement le redshift, et on l'utilise pour le convertir en distance luminosité, c'est à dire placer le point sur la carte.

Si il y a une erreur de 40 % sur le redshift, ça fiche tout en l'air et les galaxies sont placées à des distances très différentes, donc pas du tout dans le "vide" où elles sont censées être. Donc ça met le boxon dans l'image.
Evidemment on peut dire "bah ouais toutes les galaxies placées dans les vides sont mal placées, elles ne sont pas du tout là en fait". Mais c'est plus grave que ça. Parce que comme je disais c'est forcément très approximatif de parler de seulement deux valeurs, dt_v et dt_w comme si elles étaient discontinues d'une part, et toutes égales entre elles d'autre part. Evidemment tous les vides entre eux, et tous les murs entre eux, n'ont pas le même contraste de densité. Et dans l'épaisseur d'un mur par exemple, on devrait voir des différences notables de redshift entre le centre et le bord, la limite avec le vide. Mais si il y avait un effet de dispersion d'une fraction de ces 40 %, mettons 5 ou 10 %, ça devrait aussi perturber complètement la reconstruction de leur forme et en particulier de leur épaisseur, et brouiller la encore complètement la carte (comme je t'ai dit, autant regarder une image à travers une surface agitée par des vagues). Ca me parait a l'oeil incompatible avec la précision observée de la reconstruction.

Sinon (et si Wiltshire a tout faux) cela aurait évidemment été utilisé pour réfuter son modèle, alors que ceux qui ont essayé de le faire (il y en a, auxquels Wiltishire a répondu) ont utilisé des arguments beaucoup plus compliqués.

vu de toutes façons qu'il y a une divergence fondamentale entre les points de vue, et que le nombre de personnes intéressés à critiquer une théorie "freak" n'est pas forcément très élevé car c'est beaucoup plus rentable de publier dans le mainstream, ça ne me gêne pas spécialement de soulever une objection qui n'aurait pas ou aurait été peu soulevée par ailleurs . La refuser sous prétexte que tu n'as pas trouvé d'autres endroits ou c'était dit, c'est aussi une forme d'argument d'autorité (et c'est un peu contradictoire avec le fait de demander un avis "autre" sur le forum, si tu n'acceptes que ce qui est dit par ailleurs ).

Il se peut que je me trompe dans l'interprétation du dt_v/dt_w et que ce n'est PAS une perturbation du redshift, mais alors faut m'expliquer ce que c'est ....

[yves95210]

Si il y a une erreur de 40 % sur le redshift, ça fiche tout en l'air et les galaxies sont placées à des distances très différentes, donc pas du tout dans le "vide" où elles sont censées être. Donc ça met le boxon dans l'image.
Evidemment on peut dire "bah ouais toutes les galaxies placées dans les vides sont mal placées, elles ne sont pas du tout là en fait". Mais c'est plus grave que ça. Parce que comme je disais c'est forcément très approximatif de parler de seulement deux valeurs, dt_v et dt_w comme si elles étaient discontinues d'une part, et toutes égales entre elles d'autre part. Evidemment tous les vides entre eux, et tous les murs entre eux, n'ont pas le même contraste de densité. Et dans l'épaisseur d'un mur par exemple, on devrait voir des différences notables de redshift entre le centre et le bord, la limite avec le vide. Mais si il y avait un effet de dispersion d'une fraction de ces 40 %, mettons 5 ou 10 %, ça devrait aussi perturber complètement la reconstruction de leur forme et en particulier de leur épaisseur, et brouiller la encore complètement la carte (comme je t'ai dit, autant regarder une image à travers une surface agitée par des vagues). Ca me parait a l'oeil incompatible avec la précision observée de la reconstruction.

Tu oublies qu'il ne s'agit que d'un modèle "moyen", qui n'est censé expliquer les observations qu'au-delà de l'échelle d'homogénéité (~150 Mpc ou z>0,033), soit bien au-delà des vides entourant le mur dans lequel se situe l'observateur. Les objets observables, dont on connait (a priori) la luminosité standard, se situent dans d'autres murs cosmiques, donc avec t_w le même que celui (du passé) de l'observateur moyennant la définition d'une région de "finite infinity". A cette échelle l'évolution des grandes structures est identique (tant qu'on ne zoome pas, car oui, en-dessous de cette échelle l'image est floue), sinon on ne verrait pas un univers aussi homogène.

Il y a bien sûr une dispersion du redshift des galaxies au sein d'un mur, mais elle est de plus en plus faible par rapport au redshift moyen prévu par le modèle (quel qu'il soit; c'est vrai aussi pour LambdaCDM) et devient vite négligeable (à z = 1 soit une distance comobile ~3000 Mpc, elle ne représente plus que de l'ordre de 1% du redshift observé).

[Archi3]

Tu oublies qu'il ne s'agit que d'un modèle "moyen", qui n'est censé expliquer les observations qu'au-delà de l'échelle d'homogénéité (~150 Mpc ou z>0,033),

je ne comprends pas ce raisonnement désolé : la relation dt_w/dt_v est montrée jusqu'à z=0 d'ailleurs pourquoi devrait elle ne plus etre valable pour les structures proches ?
d'autre part la reconstruction des grandes structures se fait sur plusieurs murs et vides, donc "au -delà de l'échelle d'homogénéité" .
Si elle a une interprétation physique en terme de redshift, elle DEVRAIT mettre le boxon dans les structures. Qu'elle ait ensuite un effet moyen faible résiduel, ce n'est pas contradictoire, mais le premier effet est qu'elle devrait "flouter" toutes les structures. Encore une fois ce n'est pas un effet imaginaire, il est effectivement observé, les mouvements particulier des galaxies dans les amas perturbent le redshift et créent des "doigts" caractéristiques en épaississant la distribution radiale par rapport à la réalité (une perturbation du redshift se traduisant par une erreur sur la distance), mais les valeurs des vitesses aléatoires sont bien plus faibles que le redshift cosmologiques et l'effet reste mesuré.

Si on parle de variation de 40 % en revanche, c'est un effet bien plus important et largement supérieur à la taille des structures elles mêmes, elles ne devraient donc pas pouvoir etre observé. Enfin c'est toujours si j'interprète bien le sens physique de ce dt_v/dt_W, et si ce n'est pas ça, je ne sais toujours pas ce que ça représente physiquement alors.

Bref on tourne en rond mais pour moi on a l'explication plausible du fait que ce modèle n'est pas accepté par la communauté ...

[yves95210]

Si on parle de variation de 40 % en revanche, c'est un effet bien plus important et largement supérieur à la taille des structures elles mêmes, elles ne devraient donc pas pouvoir etre observé. Enfin c'est toujours si j'interprète bien le sens physique de ce dt_v/dt_W, et si ce n'est pas ça, je ne sais toujours pas ce que ça représente physiquement alors.

Encore une fois, on ne parle pas de variation de 40%, à part pour les galaxies situées dans la partie centrale des vides cosmiques. L'impact du modèle sur la reconstruction des grandes structures est bien plus compliqué que ça, puisqu'il fait appel à une géométrie moyenne sur l'ensemble des régions traversées par les photons entre ces structures et celle où se situe l'observateur. Ces photons sont blueshiftés lors de la traversée d'un vide, en fonction de la valeur de à l'époque où ils le traversent (et évidemment pas de 40% d'un coup), puis redshiftés lors de la traversée d'un mur, etc.
Mais bon, si tu ne l'as pas encore compris, ce n'est pas la peine que j'insiste.

Bref on tourne en rond mais pour moi on a l'explication plausible du fait que ce modèle n'est pas accepté par la communauté ...

Vu la liste de publications dans des revues à comité de lecture (dont certaines relativement récentes), il n'est pas non plus rejeté...

Je te propose d'en rester là tant qu'il n'y a rien de nouveau sur le sujet (ou d'autres avis pertinents).

[yves95210]

Salut Archi3 (et autres lecteurs éventuels),

Je reviens sur notre discussion au sujet de l'impact du modèle de Wiltshire sur le redshift des galaxies du vide.
Il y a un point auquel je n'avais pas pensé : d'un côté le modèle conduit à un intervalle de temps propre de ces galaxies supérieur de 40% à celui d'un observateur situé dans un mur, et donc à un blueshift. Mais de l'autre il conduit à une croissance plus rapide du facteur d'échelle dans les vides cosmique que dans les murs (ou que dans l'univers homogène du modèle standard), et donc à un redshift cosmologique des galaxies du vide plus élevé que dans le modèle standard.

J'avais fait à l'époque une simulation très basique (à l'aide d'un tableur) de l'évolution depuis l'époque du CMB d'une zone de sous-densité et d'une zone de densité critique, l'une et l'autre décrites par un modèle FLRW sans constante cosmo, avec courbure négative dans le premier et nulle dans le second. Avec des valeurs de paramètres qui conduisent à un rapport dt_v/dt_w ~ 1,25 à l'époque actuelle, j'obtenais un rapport a_v/a_w ~ 1,35.
Ce n'est qu'un toy model, donc il ne faut évidemment pas prendre ces valeurs au pied de la lettre, mais ça suffit au moins pour pouvoir dire que les deux effets ci-dessus (blueshift dû au rapport dt_v/dt_w et redshift cosmologique des galaxies du vide plus élevé) sont du même ordre de grandeur et peuvent donc se compenser partiellement.
Désolé de ne pas avoir réalisé ça plus tôt, ça nous aurait évité une discussion stérile.

L'argument à l'aide duquel tu pensais pouvoir réfuter le modèle de Wiltshire n'est donc pas suffisant (et les réponses que j'y ai apportées dans la discussion n'étaient pas les bonnes). J'aurais quand-même été surpris que ce soit aussi simple...