timescape cosmology de David Wiltshire

[yves95210]

##split depuis la discussion https://forums.futura-sciences.com/d...mologique.html ##

En réalité, l'univers n'est pas parfaitement homogène et isotrope (ce n'est qu'une approximation à grande échelle) et il n'y a aucune "vraie" horloge qui donne le temps cosmologique. Celles qui s'en rapprocheraient le plus serait des horloges situées dans les grands vides entre les amas de galaxie (ce sont de grands espaces qui s'approximent mieux homogènes et isotropes). Grosso modo la densité dans ces grands vides étant inférieure à la densité moyenne, ces horloges ne mesureront pas ce que mesurerait des horloges comobiles dans un univers parfaitement homogène isotrope ayant cette densité moyenne, mais ce que mesurerait des horloges comobile dans un univers parfaitement homogène isotrope ayant la densité du grand vide considéré. La différence est cependant très faible.

C'est du moins ce qui est communément admis. Mais tout le monde n'est pas d'accord sur le sujet : cf. la "timescape cosmology" de David Wiltshire. Pour plus d'explications, voir le site où il présente son modèle, avec des liens vers ses publications. En particulier celle-ci qui présente les fondements conceptuels du modèle, et dont Wiltshire dit qu'elle est accessible à un large public de physiciens. Ci-dessous son abstract :

The strong equivalence principle is extended in application to averaged dynamical fields in cosmology to include the role of the average density in the determination of inertial frames. The resulting cosmological equivalence principle is applied to the problem of synchronisation of clocks in the observed universe. Once density perturbations grow to give density contrasts of order one on scales of tens of megaparsecs, the integrated deceleration of the local background regions of voids relative to galaxies must be accounted for in the relative synchronisation of clocks of ideal observers who measure an isotropic cosmic microwave background. The relative deceleration of the background can be expected to represent a scale in which weak-field Newtonian dynamics should be modified to account for dynamical gradients in the Ricci scalar curvature of space. This acceleration scale is estimated using the best-fit nonlinear bubble model of the universe with backreaction. At redshifts z < 0.25 the scale is found to coincide with the empirical acceleration scale of modified Newtonian dynamics. At larger redshifts the scale varies in a manner which is likely to be important for understanding dynamics of galaxy clusters, and structure formation. Although the relative deceleration, typically of order 10^{-10} m/s^2, is small, when integrated over the lifetime of the universe it amounts to an accumulated relative difference of 38% in the rate of average clocks in galaxies as compared to volume-average clocks in the emptiness of voids. A number of foundational aspects of the cosmological equivalence principle are also discussed, including its relation to Mach's principle, the Weyl curvature hypothesis and the initial conditions of the universe.

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[yves95210]

Salut,

la densité dans ces grands vides étant inférieure à la densité moyenne, ces horloges ne mesureront pas ce que mesurerait des horloges comobiles dans un univers parfaitement homogène isotrope ayant cette densité moyenne, mais ce que mesurerait des horloges comobile dans un univers parfaitement homogène isotrope ayant la densité du grand vide considéré. La différence est cependant très faible.

C'est du moins ce qui est communément admis. Mais tout le monde n'est pas d'accord sur le sujet : cf. la "timescape cosmology" de David Wiltshire. Pour plus d'explications, voir le site où il présente son modèle, avec des liens vers ses publications. En particulier celle-ci qui présente les fondements conceptuels du modèle, et dont Wiltshire dit qu'elle est accessible à un large public de physiciens.

@mach3 : depuis ce message j'ai lu dans le détail la publication ci-dessus. C'est très accessible, avec peu de maths. J'aimerais bien que (en tant que relativiste plus chevronné que moi) tu me dises ce que tu penses de la démarche présentée dans les sections I à III (8 pages).

Le raisonnement de Wiltshire me semble bien fondé physiquement. Partant d'une densité quasi-homogène à l'époque du CMB, à laquelle chacune des régions de l'espace définies comme suit peut être décrite séparément (et, en première approximation, évolue séparément) comme un mini-univers régi par la métrique FLRW mais avec une courbure négative pour les zones de sous-densité (les futurs vides cosmiques), il conduit effectivement aujourd'hui à un rapport ~1,4 entre l'intervalle de temps propre d'un observateur cosmologique situé (comme nous) dans une région de l'espace dont la densité moyenne (sur une échelle assez grande) est de l'ordre de la densité critique, et celui d'un observateur cosmologique virtuel qui serait situé dans une région de l'espace de densité moyenne plus faible d'un ordre de grandeur (un vide cosmique).

Mais compte-tenu de l'impact considérable que ça aurait sur l'interprétation des observations cosmologiques (à commencer par l'estimation du taux d'expansion moyen et la "preuve" de l'accélération de l'expansion à partir de l'observation des chandelles standard et de la "cosmic distance ladder"), je suis étonné que cette thèse (et les conséquences que Wiltshire et al. en tirent dans d'autres publications) ne rencontre pas plus d'écho.

[mach3]

Salut,

Je verrais si j'ai le temps. Mais 1,4 ça fait beaucoup non ? cela signifie que si le temps écoulé depuis le big bang pour nous est de 14 milliards d'années, il serait d'environ 19 milliards d'année dans un grand vide. C'est très gros comme différence.

(à oui, et puis sur chevronné, on va pas exagérer, sur la cosmologie je suis largement en-dessous de ton niveau)

m@ch3

[yves95210]

Salut,

Je verrais si j'ai le temps. Mais 1,4 ça fait beaucoup non ? cela signifie que si le temps écoulé depuis le big bang pour nous est de 14 milliards d'années, il serait d'environ 19 milliards d'année dans un grand vide. C'est très gros comme différence.

Il s'agit du rapport entre les intervalles de temps propre aujourd'hui. A l'origine (à l'époque de quasi-homogénéité) cette différence était négligeable, donc en intégrant sur l'âge de l'univers (vu par l'un ou l'autre observateur) la différence est plus faible.

(à oui, et puis sur chevronné, on va pas exagérer, sur la cosmologie je suis largement en-dessous de ton niveau)

Mais ce que je te proposais de lire fait plus appel à une connaissance (et surtout à une bonne compréhension) des bases de la RG qu'à des connaissances pointues en cosmologie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[yves95210]

Bonjour,

Je ne me rappelais plus où j'avais lu les estimations de Wiltshire concernant l'âge de l'univers (la publi que j'ai citée est la seule que j'ai eu le courage de lire). En fait cela fait partie des résultats mentionnés sur son site, parmi les prédictions du modèle qui le différencient de LambdaCDM (au passage, je conseille de commencer par lire la page "general overview" de ce site).

The expansion age is larger allowing more time for structure formation, somewhat alleviating the problem of why old structures are seen at large redshifts which are problematic for the Lambda CDM model. The age of the universe is typically about 15 billion years, as measured by observers in galaxies. In addition, a volume average observer in freely expanding space would register an even older age of the universe (of order 18-19 billion years), implying the need for changes to N-body structure formation simulations, which may overcome some technical problems associated with the density of matter predicted in voids.

[Archi3]

Il s'agit du rapport entre les intervalles de temps propre aujourd'hui. A l'origine (à l'époque de quasi-homogénéité) cette différence était négligeable, donc en intégrant sur l'âge de l'univers (vu par l'un ou l'autre observateur) la différence est plus faible.

soit j'ai pas compris, soit c'est absurde. Le rapport entre les temps propres dans un puits de potentiel gravitationnel est de l'ordre de 1+2Phi ou Phi est le potentiel en unités naturelles, c'est à dire le carré de la vitesse de libération divisée par c. C'est évident que les structures galactiques n'ont pas une vitesse de libération de l'ordre de 60 % de c, ça ça serait la surface d'une étoile à neutrons ! de façon générale je suis perplexe devant la théorie de Buchert, je veux bien que les perturbations gravitationnelles jouent le rôle d'une énergie turbulente qui peut modifier la loi de l'expansion, mais comment avoir des effets du même ordre que ceux qu'on impute à la constante cosmologique, qui représente(rait) 70 % de l'énergie de l'Univers, alors que les perturbations gravitationnelles à grande échelle sont bien plus faibles que ça ?

Pour faire écho a d'autres conversations, c'est néanmoins intéressant de voir un cas où on voit des "spécialistes" s'écharper sur des questions assez fondamentales, et il est sain de ne pas écarter les idées originales sur l'argument fallacieux du "consensus" (l'immense majorité des publications en cosmologie adoptant sans discuter le cadre de la cosmologie "standard").

[yves95210]

soit j'ai pas compris, soit c'est absurde.

Si tu fais l'effort de lire (1) la présentation faite par Wiltshire sur son site (jusqu'à la fin, où il explique pourquoi son explication est contre-intuitive pour de nombreux physiciens), (2) la publication que j'ai citée (au moins jusqu'à la page 9, ça suffit pour comprendre la démarche, avec peu de calculs puisque c'est "presque" de la vulgarisation), ça sera sans-doute plus clair pour toi et tu pourras sans-doute nous donner un avis plus éclairé que le mien - c'est aussi ce que j'avais demandé à mach3.
Mais vu les qualifications de Wiltshire, ça m'étonnerait que ça puisse être simplement qualifié d'absurde.

[Archi3]

oui désolé j'ai pas eu le temps de lire (et je l'aurai pas avant ce week-end ), et c'est pour ça que j'ai pris la précaution de dire "soit j'ai pas compris...".

Mais bon j'espère que tu te rends compte que l'argument "vu les qualifications de Wiltshire", ça peut se retourner comme un gant, puisqu'à l'inverse si ces arguments sont tellement simples qu'ils peuvent être compris par des non spécialistes, et comme tes références datent de 2008, ça voudrait dire que depuis plus de 10 ans, la quasi totalité de la communauté des cosmologistes refuse d'adopter une théorie qui met tout par terre mais qui peut être démontrée simplement, ce qui est évidemment une constatation bien plus dérangeante que l'hypothèse que ce soit juste quelques chercheurs qui se soient trompés (mais je suis d'accord que ce n'est pas totalement à exclure a priori).

Mais bon pour moi un argument simple doit pouvoir la plupart du temps être exprimé en première approximation par un ordre de grandeur simple (par exemple age de l'univers = inverse de la constante de Hubble, l'Univers a environ 13 milliards d'années parce que chaque année, les distances entre les galaxies s'accroissent d'environ 1 /13 milliardième, c'est simple à comprendre).

Si l'argument t'a convaincu, pourrais tu donner ici un calcul d'ordre de grandeur qui justifie "simplement" ce 1,4 avec des paramètres cosmologiques connus ? ça me motivera pour aller voir plus loin .

[yves95210]

Si l'argument t'a convaincu, pourrais tu donner ici un calcul d'ordre de grandeur qui justifie "simplement" ce 1,4 avec des paramètres cosmologiques connus ? ça me motivera pour aller voir plus loin .

C'est exactement ce que fait Wiltshire dans la section III A (Order of magnitude estimate of clock rate variance), et ça tient en une page.
Le seul paramètre utilisé est le contraste de densité δ dans l'univers récent entre les vides cosmiques et les murs cosmiques dans lesquels on trouve les grandes structures (et les galaxies qu'elles contiennent, dont la nôtre).

En résumé : l'évolution d'un vide cosmique peut se décrire comme celle d'un mini-univers de Friedmann avec courbure spatiale négative (et densité initiale un poil inférieure à la densité critique à l'époque du CMB, conformément aux observations). Et (si on ne s'intéresse pas aux phénomènes à plus petite échelle...) l'évolution d'un (futur) mur cosmique(*) comme celle d'un mini-univers de Friedmann de densité de matière initialement égale à la densité critique (et dont la densité de matière reste donc égale aujourd'hui à la densité critique calculée à partir du taux d'expansion de cette région de l'univers). En effet c'est ce à quoi se réduisent les équations de Buchert si on considère qu'à ces échelles le terme de backreaction a un impact négligeable(**).

Soit t_v le temps propre d'un observateur virtuel immobile dans le référentiel inertiel cosmologique du vide cosmique (voir dans le papier de Wiltshire comment il définit le "cosmological inertial frame"), et t_w celui d'un observateur virtuel immobile dans le référentiel inertiel cosmologique du mur cosmique. En considérant qu'initialement (à l'époque du CMB) le taux d'expansion est identique dans les deux régions, les solutions des équations de Friedmann avec courbure négative et avec courbure nulle conduisent en quelques lignes de calcul à dt_v/dt_w = 3/(3+δ)

Avec par exemple δ=-0,9, ça donne dt_v/dt_w = 1,42

(*) que Wiltshire définit ainsi (mais pour plus d'explications sur ce qu'il appelle "finite infinity regions", voir la publication en référence [1], dont le papier que j'ai cité n'est qu'un résumé vulgarisé)

Galaxies formed from perturbations which were greater than critical density and if space is negatively curved on average, they must always be bounded by a region which is spatially flat. These on–average spatially flat locally expanding bounding regions are called finite infinity regions [1, 21], and a union of such regions is called a wall.

(**) Wiltshire indique plus loin que

Taking backreaction into account to determine a full present epoch average [1, 2], the present epoch lapse difference between walls and a volume–average location in a void based on luminosity distance data fits is¯γ = 1.38+0.06−0.05 [23]. This is an average value; the relative lapse would be larger in the void centres. Thus the estimates made without backreaction are reasonably accurate, showing that the effect is not a direct consequence of backreaction in the evolution equations but rather of relative volume deceleration alone.

[yves95210]

Mais bon j'espère que tu te rends compte que l'argument "vu les qualifications de Wiltshire", ça peut se retourner comme un gant, puisqu'à l'inverse si ces arguments sont tellement simples qu'ils peuvent être compris par des non spécialistes, et comme tes références datent de 2008, ça voudrait dire que depuis plus de 10 ans, la quasi totalité de la communauté des cosmologistes refuse d'adopter une théorie qui met tout par terre mais qui peut être démontrée simplement, ce qui est évidemment une constatation bien plus dérangeante que l'hypothèse que ce soit juste quelques chercheurs qui se soient trompés (mais je suis d'accord que ce n'est pas totalement à exclure a priori).

De même que depuis les années 1980 la grande majorité de la communauté des cosmologistes refuse d'envisager d'autres solutions que l'hypothétique matière noire pour expliquer par exemple(*) la relation entre la masse de matière baryonique des galaxies et l'accélération radiale observée, relation universelle faisant appel à un seul paramètre prenant la même valeur pour toutes les galaxies observées, et que les partisans de la matière noire n'arrivent à reproduire (mais pas à prédire !) qu'en ajustant à la main le profil de densité du halo de matière noire, galaxie par galaxie...
(*) il y en a d'autres, mais celui-ci est le plus emblématique.

Accessoirement, les modèles de cosmologie inhomogène en général et celui de Wiltshire en particulier ne mettent pas "tout par terre" puisqu'ils reposent uniquement sur la relativité générale. C'est toujours mieux qu'une hypothétique "énergie noire" dont personne n'a idée de ce qu'elle pourrait être à part (avec les problèmes d'ordre de grandeur que ça pose) l'énergie du vide.

[Archi3]

C'est exactement ce que fait Wiltshire dans la section III A (Order of magnitude estimate of clock rate variance), et ça tient en une page.
Le seul paramètre utilisé est le contraste de densité δ dans l'univers récent entre les vides cosmiques et les murs cosmiques dans lesquels on trouve les grandes structures (et les galaxies qu'elles contiennent, dont la nôtre).

En résumé : l'évolution d'un vide cosmique peut se décrire comme celle d'un mini-univers de Friedmann avec courbure spatiale négative (et densité initiale un poil inférieure à la densité critique à l'époque du CMB, conformément aux observations). Et (si on ne s'intéresse pas aux phénomènes à plus petite échelle...) l'évolution d'un (futur) mur cosmique(*) comme celle d'un mini-univers de Friedmann de densité de matière initialement égale à la densité critique (et dont la densité de matière reste donc égale aujourd'hui à la densité critique calculée à partir du taux d'expansion de cette région de l'univers). En effet c'est ce à quoi se réduisent les équations de Buchert si on considère qu'à ces échelles le terme de backreaction a un impact négligeable(**).

Soit t_v le temps propre d'un observateur virtuel immobile dans le référentiel inertiel cosmologique du vide cosmique (voir dans le papier de Wiltshire comment il définit le "cosmological inertial frame"), et t_w celui d'un observateur virtuel immobile dans le référentiel inertiel cosmologique du mur cosmique. En considérant qu'initialement (à l'époque du CMB) le taux d'expansion est identique dans les deux régions, les solutions des équations de Friedmann avec courbure négative et avec courbure nulle conduisent en quelques lignes de calcul à dt_v/dt_w = 3/(3+δ)e

j'ai un gros gros doute sur cette équation...mais je vais regarder . Si ce rapport de temps propre peut etre interprété par un redshift/blueshift gravitationnel, comme on le fait d'habitude, le paramètre pertinent n'est pas le rapport de densité, mais le potentiel gravitationnel, de l'ordre GM/Rc^2 = G rho R^2 /c^2. Ca parait d'ailleurs assez logique intuitivement que la taille ou la masse (éventuellement "manquante" ) de la surdensité ou du vide intervienne, et pas seulement le contraste de densité.


Bien sur encore une fois ce n'est pas impossible qu'une majorité de scientifiques se trompe (je l'ai dit souvent), mais ça invalide la valeur de l'argument "Mais vu les qualifications de XXXXX , ça m'étonnerait que ça puisse être simplement qualifié d'absurde.", puisqu'encore une fois c'est un argument d'autorité qui peut se retourner dans l'autre sens. Le seul argument , c'est de savoir si son raisonnement est correct ou pas. .

[yves95210]

Bien sur encore une fois ce n'est pas impossible qu'une majorité de scientifiques se trompe (je l'ai dit souvent), mais ça invalide la valeur de l'argument "Mais vu les qualifications de XXXXX , ça m'étonnerait que ça puisse être simplement qualifié d'absurde.", puisqu'encore une fois c'est un argument d'autorité qui peut se retourner dans l'autre sens. Le seul argument , c'est de savoir si son raisonnement est correct ou pas. .

Je suis parfaitement d'accord. C'est bien pour ça que j'avais demandé à mach3 son avis (et à toi aussi depuis que tu as rejoint cette discussion).

Mais même si Wiltshire avait raison (et quand-même quelques autres avec lui), ça ne voudrait pas dire "qu'une majorité de scientifiques se trompe", mais plutôt qu'ils ne se sont pas posé la question parce qu'ils avaient déjà sous la main un modèle censé répondre à tout et y répondant plutôt bien (ce n'est que récemment que quelques "détails" commencent à poser problème, comme la tension sur la valeur de Ho).
Après tout, d'un point de vue opérationnel, tant que les observations ne contredisent pas l'hypothèse d'un univers spatialement plat à toute époque (ou du moins dont la marge d'erreur de la courbure calculée à partir des observations contient la valeur 0), ni la constance de Lambda, autant admettre qu'on a affaire à une vraie constante cosmologique, ce qu'autorise l'équation d'Einstein, et qu'elle n'a pas besoin d'être expliquée (et sa valeur non plus; on a juste du bol qu'elle soit positive est pas trop grande, sinon on ne serait pas là pour en parler). A part quelques théoriciens ça ne doit pas gêner grand monde.

[Archi3]

Si tu fais l'effort de lire (1) la présentation faite par Wiltshire sur son site (jusqu'à la fin, où il explique pourquoi son explication est contre-intuitive pour de nombreux physiciens), (2) la publication que j'ai citée (au moins jusqu'à la page 9, ça suffit pour comprendre la démarche, avec peu de calculs puisque c'est "presque" de la vulgarisation), ça sera sans-doute plus clair pour toi et tu pourras sans-doute nous donner un avis plus éclairé que le mien - c'est aussi ce que j'avais demandé à mach3.
Mais vu les qualifications de Wiltshire, ça m'étonnerait que ça puisse être simplement qualifié d'absurde.

bon j'ai lu les publis et je ne peux pas en dire plus. D'un simple point de vue épistémologique, sans me prononcer sur la valeur de sa théorie, je la rangerai dans la catégorie des "propositions non standards révolutionnaires qui pourrait changer le paradigme dominant", un peu comme la proposition de la dérive des continents ... ou les prétentions que l'effet de serre ne marche pas parce qu'un corps froid (le haut de l'atmosphère) ne peut pas réchauffer un corps chaud (le bas). Je cite à dessein ces deux exemples car leur statut est opposé : la première a fini par emporter la conviction des géologues et est devenue le nouveau paradigme dominant, alors que la deuxième est toujours considérée comme une proposition complètement fausse, venant de gens qui n'ont pas bien compris les principes physiques, et même si certains sont des scientifiques "professionnels".

La morale est que la nouveauté n'est ni un critère de justesse , ni un critère de fausseté. Les deux cas de figure existent. Et l'autre morale c'est que même des scientifiques professionnels peuvent se tromper, soit du coté majoritaire, soit du coté minoritaire. La encore les deux cas de figure existent. Autrement dit (et ça vient en appui de ce que j'ai dit de nombreuses fois), l'argument d'autorité n'est un argument ni dans un sens ni dans un autre, même si la majorité a plus souvent raison que la minorité en science, les exceptions sont suffisamment nombreuses, et surtout suffisamment importantes, pour qu'on n'en fasse pas un argument exclusif.

Bref tout ça ne nous aide pas à décider si la théorie de Wiltshire est juste et révolutionnaire (dans ce cas il faudrait admettre que la majorité des cosmologistes l'a écartée , sans preuve, et qu'on est dans un cas de type "refus de la dérive des continents); soit qu'il a fait une grosse erreur de raisonnement et qu'elle est complètement fausse. Ce qui me semble certain c'est qu'il n'y a pas de solution intermédiaire de compromis, soit c'est basiquement juste et complètement révolutionnaire, soit très faux. Une équation de type dt_v/dt_w = 1,4 est soit révolutionnaire, soit complètement fausse.

Une remarque c'est que ta démarche sur ce forum qui revient à dire "bon ca me parait intrigant mais comme je ne suis pas spécialiste je vais demander leur avis à des gens qui postent sur ce forum et qui ont l'air de s'y connaitre" me parait plutôt naïve, si tu supposes que tu vas trouver sur ce forum des gens assez compétents qui pourraient trancher une querelle scientifique posée 15 ans plus tôt et à laquelle la communauté n'a pas su répondre . La seule chose qu'on pourrait te donner ici seraient des arguments de type autorité qui ne sont pas très valable. Donc je me contente de donner mon avis personnel : de ce que je comprends moi et sans être un spécialiste de cosmologie, j'aurais tendance à la ranger dans la catégorie "idée fausse venant d'une grosse erreur", pour les raisons que j'ai exposées, et qui ne sont pas modifiées par ma lecture . Je ne comprends pas l'argument "c'est un effet faible mais en cumulant ça peut atteindre 40 %", parce que la plupart du temps les % ne sont pas modifiées par l'intégration. L'intégrale d'une fonction différent de quelques % d'une autre fonction, elle est aussi de quelques %, simplement parce que l'intégrale est linéaire. La seule exception notable est lorsqu'on a un terme exponentiel de type exp(kt), si on perturbe le taux de croissance k de dk, alors la perturbation de l'exponentielle est négligeable et de l'ordre de dk tant que t<< 1/dk , mais devient arbitrairement grande pour t >> 1/dk (d'où l'imprévisibilité des systèmes chaotiques avec l'exposant de Liapounov). Mais la métrique de l'Univers n'obéit pas à ce genre d'exponentielle...

D'autre part si dtv/dtw est interprété physiquement comme un redshift ou blueshift de fréquence (comme c'est le cas dans l'interprétation standard du changement de fréquence gravitationnel), ça me semble évident que l'estimation de 38 % est fausse, il n'y a pas de redshift de 40 % suivant qu'on est dans un vide ou dans un amas de galaxie, et si il y en avait un, ça bouleverserait la reconstruction spatiale des grandes structures puisque précisément les estimations de distance sont faites à l'aide du redshift. Ca me parait incohérent d'avoir une théorie qui associe un redshift a des structures qui ne sont reconstruites que si ce redshift n'existe pas.

Et d'un point de vue théorique, une formule qui lierait un rapport de fréquence au simple rapport de densité sans faire intervenir la taille et la masse totale de la structure me parait fausse, pour des raisons dimensionnelles évidentes. Par exemple si tu es enfermé dans une coquille massive avec du vide à l'intérieur, le contraste de densité entre l'intérieur et l'extérieur est nul, les deux sont vides, mais néanmoins l'intérieur est dans un potentiel gravitationnel négatif par rapport à l'extérieur et il y a bien un décalage de rythme temporel. Donc la formule liant la variation de temps au contraste de densité me parait plus que suspecte.

Mais bon en l'état je ne suis pas capable de te dire exactement où est l'erreur de raisonnement, et je ne suis pas sur de pouvoir le trouver, mais intuitivement je penche du coté de la théorie erronée - mais bien sur je peux me tromper.

[yves95210]

bon j'ai lu les publis et je ne peux pas en dire plus. D'un simple point de vue épistémologique, sans me prononcer sur la valeur de sa théorie, je la rangerai dans la catégorie des "propositions non standards révolutionnaires qui pourrait changer le paradigme dominant", un peu comme la proposition de la dérive des continents ... ou les prétentions que l'effet de serre ne marche pas parce qu'un corps froid (le haut de l'atmosphère) ne peut pas réchauffer un corps chaud (le bas). Je cite à dessein ces deux exemples car leur statut est opposé : la première a fini par emporter la conviction des géologues et est devenue le nouveau paradigme dominant, alors que la deuxième est toujours considérée comme une proposition complètement fausse, venant de gens qui n'ont pas bien compris les principes physiques, et même si certains sont des scientifiques "professionnels".

Avec la différence que dans le cas présent (la question des modèles cosmologiques inhomogènes), la proposition ne vient pas de gens qui n'ont pas bien compris les principes physiques, mais de spécialistes reconnus de la relativité générale qui remettent en question des hypothèses (qui leur semblent) abusivement simplificatrices sur lesquelles repose le modèle standard. De fait ce modèle n'a pas évolué depuis les solutions établies par Friedmann et Lemaître il y a près d'un siècle, seules les valeurs de ses paramètres Omega_M et Omega_Lambda ayant été ajustées pour coller aux observations.

Bref tout ça ne nous aide pas à décider si la théorie de Wiltshire est juste et révolutionnaire (dans ce cas il faudrait admettre que la majorité des cosmologistes l'a écartée , sans preuve, et qu'on est dans un cas de type "refus de la dérive des continents); soit qu'il a fait une grosse erreur de raisonnement et qu'elle est complètement fausse. Ce qui me semble certain c'est qu'il n'y a pas de solution intermédiaire de compromis, soit c'est basiquement juste et complètement révolutionnaire, soit très faux.

Il ne s'agit pas d'une "théorie" puisque, en l'occurrence, la seule théorie qu'il utilise est la RG. Donc soit, sans être révolutionnaire (à part sociologiquement dans la petite communauté des cosmologistes), c'est d'une importance fondamentale, soit Wiltshire fait une erreur de raisonnement quelque-part et c'est basiquement faux..
C'est pour ça que j'estimais qu'un bon spécialiste de la RG, sans connaissances pointues en cosmologie, pourrait mettre le doigt sur cette erreur si elle existe. Mais dans ce cas il serait étonnant qu'elle n'ait pas déjà été relevée et que, plus de 10 ans après, non seulement Wiltshire continue de (co-)publier (dans des revues sérieuses, avec relecture par les pairs) des papiers s'appuyant sur ce modèle (par exemple ce papier, que je n'ai pas lu, et plusieurs de ses références), mais aussi que ses travaux continuent d'être cités par d'autres cosmologistes dans leurs publications.

Il est possible aussi que de nombreux cosmologistes l'aient tout simplement ignoré parce que
1) ça ne rentre pas dans leurs préoccupations compte-tenu du focus actuel sur les observations de l'univers primordial (pour lequel, par construction, les modèles de cosmologie inhomogène ne font pas des prédictions différentes de celles du modèle LambdaCDM, puisque, à z>10, tous ces modèles se réduisent à celui d'Einstein-de Sitter, la densité d'énergie de la matière étant supérieure de plusieurs ordres de grandeur aux contribution d'une constante cosmologique et d'une éventuelle courbure spatiale à grande échelle) et sur la possibilité d'observer des conséquences des (nombreux) différents modèles d'inflation.
2) les observations de l'univers récent peuvent en général aussi bien s'expliquer à l'aide d'un modèle LambdaCDM (même si celui n'est qu'effectif, on peut toujours l'ajuster pour qu'il colle aux observations à une époque donnée) qu'à l'aide d'un modèle inhomogène. Ce n'est que depuis quelques années que la tension entre la valeur de Ho déduite des observations du CMB à l'aide du modèle LambdaCDM et celles mesurées dans l'univers récent est majoritairement considérée comme suffisamment significative (on approche les 5 sigma) pour justifier une éventuelle remise en cause de LambdaCDM (ou des valeurs de certains de ses paramètres - ce qui pose problème vis-à-vis d'autres observations).
Et ce n'est que dans quelques années qu'on sera éventuellement capable (grâce à Euclid si son lancement n'est pas repoussé sine die) d'observer une courbure spatiale non négligeable à grande échelle dans l'univers récent - si elle est présente ça sera un argument fort en faveur de la remise en cause de LambdaCDM et ça devrait susciter un regain d'intérêt pour les modèles prédisant une évolution non friedmanienne à partir d'un espace plat (ou quasiment) à l'époque du CMB.

Une remarque c'est que ta démarche sur ce forum qui revient à dire "bon ca me parait intrigant mais comme je ne suis pas spécialiste je vais demander leur avis à des gens qui postent sur ce forum et qui ont l'air de s'y connaitre" me parait plutôt naïve, si tu supposes que tu vas trouver sur ce forum des gens assez compétents qui pourraient trancher une querelle scientifique posée 15 ans plus tôt et à laquelle la communauté n'a pas su répondre .

J'en suis conscient (après toutes ces années sur le forum je ne suis plus complètement naïf...) et ça fait bien longtemps que je n'avais plus cherché ce genre de réponse sur le forum.
C'est un peu par hasard (parce que la réponse de mach3 à la question de Daniel m'a rappelé le sujet) que j'en ai parlé ici : jusqu'à présent j'étais au courant de l'existence du modèle de Wiltshire mais je n'avais pas eu le courage de regarder ça de plus près (faut dire que le seul document que j'avais ouvert était son pavé "théorique" de 70 pages); mais pour répondre à mach3 j'ai consulté le site où Wiltshire présente ses travaux, et ça m'a intrigué (en effet, ça fait un moment que je ne croyais plus trop à la possibilité que les cosmologies inhomogènes avec backreaction "à la Buchert"; mais avec l'idée de Wiltshire en complément, c'est autre chose).
Et à défaut d'être des spécialistes de la cosmologie, il me semble que mach3 ou toi être capables de comprendre (et éventuellement critiquer) le raisonnement exposé par Wiltshire dans les quelques premières pages du papier que je vous ai proposé de lire (celles où il justifie son "cosmological equivalence principle").
Evidemment je préfèrerais avoir l'occasion d'en parler avec un vrai cosmologiste (et/ou un vrai spécialiste de la RG). Mais ils se font rares sur le forum et perso je n'ai pas de contacts avec des scientifiques ailleurs que sur le forum...

PS pour mach3 : vu la teneur de la discussion depuis les derniers messages, ça serait peut-être mieux de la splitter à partir du message du 9/3 où je te répondais, pour la déplacer dans le forum "astrophysiciens et étudiants avancés" ?

[Archi3]

Avec la différence que dans le cas présent (la question des modèles cosmologiques inhomogènes), la proposition ne vient pas de gens qui n'ont pas bien compris les principes physiques, mais de spécialistes reconnus de la relativité générale qui remettent en question des hypothèses (qui leur semblent) abusivement simplificatrices sur lesquelles repose le modèle standard. De fait ce modèle n'a pas évolué depuis les solutions établies par Friedmann et Lemaître il y a près d'un siècle, seules les valeurs de ses paramètres Omega_M et Omega_Lambda ayant été ajustées pour coller aux observations.

dans le cas de la dérive des continents, la proposition ne venait pas d'un géologue mais d'un météorologue, et c'était les géologues "spécialistes" qui l'ont refusée. Ce n'est donc pas un critère très pertinent, et encore une fois, si il a raison, ça suppose que d'autres spécialistes (et même la majorité) l'ont ignoré, ce qui est encore plus dérangeant.

Il ne s'agit pas d'une "théorie" puisque, en l'occurrence, la seule théorie qu'il utilise est la RG. Donc soit, sans être révolutionnaire (à part sociologiquement dans la petite communauté des cosmologistes), c'est d'une importance fondamentale, soit Wiltshire fait une erreur de raisonnement quelque-part et c'est basiquement faux..

c'est son histoire de "fini infini", de traiter les parties de l'univers de densité différente, qui est suspecte. Ce n'est pas de la RG standard, mais une prescription qu'il présente comme évidente. Mais les effets de courbure sont globaux. Dans l'exemple que je te donne, le vide à l'intérieur d'une cavité sphérique est minkowskien, l'extérieur à l'infini est aussi minkowskien, mais il y a un redshift entre les deux. Donc ce serait incorrect de dire que les temps sont les mêmes parce que la densité et la métrique est la même. Je suspecte une erreur de ce genre.

[Archi3]

Mais pour moduler ce que je dis : meme si les modèles standards actuels fonctionnent avec une constante cosmologique de 70 % de la densité critique, les effets sur les observables (relation redshift luminosité ) sont bien moins que 70 % , parce qu'en réalité au début il n'y a pas de différence très importante entre un oméga matière = 1 et un oméga matière+ omega lambda = 1. Si les effets qu'il met en évidence pouvaient expliquer les écarts entre la relation redshift luminosité, sans matière noire, ça aurait bien sur des conséquences importantes.

[yves95210]

et encore une fois, si il a raison, ça suppose que d'autres spécialistes (et même la majorité) l'ont ignoré, ce qui est encore plus dérangeant.

Dérangeant peut-être, mais surprenant ?

Par exemple (dans le même domaine et il n'y a pas si longtemps !) dans les années 90, avant la découverte de la relation redshift / luminosité des supernovas, les premiers travaux (motivés par d'autres observations) proposant de réintroduire une constante cosmo non nulle dans le modèle ont été largement ignorés, voire rejetés pour non-conformité avec la pensée dominante.
Cf. la petite histoire publiée par S. McGaugh sur son blog (A personal recollection of how we learned to stop worrying and love the Lambda). Et, en guise de morale de l'histoire, sa conclusion :

In cosmology, we are accustomed to having to find our way through apparently conflicting data. The difference between an expansion rate of 67 and 73 seems trivial given that the field was long riven – in living memory – by the dispute between 50 and 100. This gives rise to the expectation that the current difference is just a matter of some subtle systematic error somewhere. That may well be correct. But it is also conceivable that FLRW is inadequate to describe the universe, and we have been driven to the objectively bizarre parameters of ΛCDM because it happens to be the best approximation that can be obtained to what is really going on when we insist on approximating it with FLRW.

Though a logical possibility, that last sentence will likely drive many cosmologists to reach for their torches and pitchforks. Before killing the messenger, we should remember that we once endowed SCDM with the same absolute certainty we now attribute to ΛCDM. I was there, 3,000 internet years ago, when SCDM failed. There is nothing so sacred in ΛCDM that it can’t suffer the same fate, as has every single cosmology ever devised by humanity.

Today, we still lack definitive knowledge of either dark matter or dark energy. These add up to 95% of the mass-energy of the universe according to ΛCDM. These dark materials must exist.

It is Known, Khaleesi.

c'est son histoire de "fini infini", de traiter les parties de l'univers de densité différente, qui est suspecte. Ce n'est pas de la RG standard, mais une prescription qu'il présente comme évidente.

Je suis d'accord, ça n'a rien d'évident. Le fait qu'à une époque donnée il existe des régions de courbure spatiale nulle autour de celles de courbure positive (en contraction, ou dont la partie centrale a fini de se contacter, comme dans les amas de galaxie) ne me semble pas contestable, pour des raisons de continuité de la courbure entre ces régions et celles (les vides cosmiques) de courbure négative. Mais le fait que ces régions "plates" évoluent de manière friedmannienne (indépendamment de l'évolution des régions voisines, ce qui suppose que leurs interactions soient négligeables) n'est pas évident.

Mais les effets de courbure sont globaux. Dans l'exemple que je te donne, le vide à l'intérieur d'une cavité sphérique est minkowskien, l'extérieur à l'infini est aussi minkowskien, mais il y a un redshift entre les deux. Donc ce serait incorrect de dire que les temps sont les mêmes parce que la densité et la métrique est la même. Je suspecte une erreur de ce genre.

A creuser, donc... Mais en l'occurrence ce n'est pas qu'une question de (contraste de) densité aujourd'hui, celui-ci n'étant qu'une conséquence de (et sa valeur donnant une contrainte sur) l'évolution des deux régions considérées, mais de la manière dont leur densité a évolué (indépendamment) depuis l'origine du modèle, le "background" des deux régions étant constitué par deux solutions distinctes des équations de Friedmann, l'une pour un espace plat l'autre pour une courbure négative, dont les équations d'évolution conduisent bien au résultat annoncé par Wiltshire (ça au moins je suis capable de le vérifier).

Comme dit ci-dessus, c'est ce "indépendamment" qui pose question. Mais les quelques pages que je t'avais proposé de lire ne présentent qu'une approximation (une simplification supposant que la backreaction peut être négligée) présentée comme assez grossière et destinée uniquement à donner un ordre de grandeur (c'est ce que tu demandais ).
Pour vraiment savoir si cette simplification est acceptable, il faudrait se tartiner le papier donnant la solution complète, et je n'ai pas les compétences (ou le courage) pour ça. A défaut j'espère ne pas être devenu trop gâteux pour m'y intéresser encore quand les résultats de la mission Euclid tomberont et qu'il sera (peut-être) possible de les utiliser pour trancher entre les deux modèles...


PS : j'ai eu beau chercher, je n'ai pas vu les papiers de Wiltshire cités dans une publication (ou un article quelconque) visant à les réfuter; c'est surprenant si son modèle est grossièrement faux : ce n'est pas comme si c'était un amateur isolé ayant pondu une théorie personnelle, il y a toute une série de papiers publiés depuis 15 ans, avec des co-auteurs, et cités dans d'autres publications (et pas uniquement des auto-références).

[yves95210]

Mais pour moduler ce que je dis : meme si les modèles standards actuels fonctionnent avec une constante cosmologique de 70 % de la densité critique, les effets sur les observables (relation redshift luminosité ) sont bien moins que 70 % , parce qu'en réalité au début il n'y a pas de différence très importante entre un oméga matière = 1 et un oméga matière+ omega lambda = 1. Si les effets qu'il met en évidence pouvaient expliquer les écarts entre la relation redshift luminosité, sans matière noire, ça aurait bien sur des conséquences importantes.

On est d'accord. C'est aussi ce que je disais dans le message auquel tu réponds :

sur les observations de l'univers primordial (pour lequel, par construction, les modèles de cosmologie inhomogène ne font pas des prédictions différentes de celles du modèle LambdaCDM, puisque, à z>10, tous ces modèles se réduisent à celui d'Einstein-de Sitter, la densité d'énergie de la matière étant supérieure de plusieurs ordres de grandeur aux contribution d'une constante cosmologique et d'une éventuelle courbure spatiale à grande échelle)

Et pour en savoir plus sur la capacité du modèle de Wiltshire à expliquer la relation redshift luminosité des SNIa sans énergie (et non matière) noire, faudrait lire ce papier (dont j'avais déjà mis le lien dans le message auquel tu réponds). Et, sur d'autres sujets, regarder les papiers listés par Wiltshire sur son site, dans la section Fitting observational data de la page Summary of technical results.

Vaste programme...

[Archi3]

sauf que lire un papier ne suffit pas à avoir l'expertise pour dire c'est juste ou faux, sauf à penser que tout le monde peut devenir facilement expert dans un domaine scientifique pointu. Encore une fois si l'argument est simple à juger, il est étonnant que la communauté ne l'ait pas reconnu, et si il ne l'est pas, lire le papier ne va pas vraiment t'aider.

Je n'ai pas cherché si il y avait des papiers présentant des arguments contre Wiltshire, ce serait étonnant qu'il n'y en ait pas. C'est plus rentable de regarder rapidement les arguments des uns et des autres pour se faire une idée d'une controverse, que de ne prendre qu'un son de cloche en se pensant suffisamment expert pour le juger correctement.

[yves95210]

Je n'ai pas cherché si il y avait des papiers présentant des arguments contre Wiltshire, ce serait étonnant qu'il n'y en ait pas. C'est plus rentable de regarder rapidement les arguments des uns et des autres pour se faire une idée d'une controverse, que de ne prendre qu'un son de cloche en se pensant suffisamment expert pour le juger correctement.

C'est bien comme ça que je procède en général quand je suis confronté à une publication exposant une thèse "curieuse". Mais comme dit plus haut, dans le cas présent je n'ai rien trouvé de spécifique.
Suite aux travaux de Buchert (entre autres) il y a eu tout un débat concernant la possibilité d'expliquer l'accélération de l'expansion par la backreaction (et plus généralement sur la possibilité que son effet soit non négligeable à l'échelle cosmologique).
Sauf que Wiltshire explique de son côté que "the estimates made without backreaction are reasonably accurate, showing that the effect is not a direct consequence of backreaction in the evolution equations but rather of relative volume deceleration alone". Il n'utilise les équations de Buchert (avec backreaction dans le modèle complet, sans dans le III.A du papier que tu as lu) que pour établir les métriques des "backgrounds moyens" dont il a besoin pour représenter séparément les vides et murs cosmiques, sans essayer d'expliquer l'accélération de l'expansion par la seule présence du terme de backreaction. La solution qu'il propose n'est donc pas remise en cause par ce débat.
Et sur ce qui fait la particularité de son modèle et qui serait effectivement un apport fondamental (sinon révolutionnaire), je n'ai pas vu de trace d'une controverse...


Remarque : j'ai repensé à ton argument "Le rapport entre les temps propres dans un puits de potentiel gravitationnel est de l'ordre de 1+2Phi ou Phi est le potentiel en unités naturelles, c'est à dire le carré de la vitesse de libération divisée par c", qui est effectivement le premier qui vient à l'esprit. Mais ce que tu disais là concerne le temps propre d'observateurs stationnaires (par ex. en géométrie de Schwarzschild) alors que dans le cas présent on s'intéresse au temps propre d'observateurs comobiles. Dans le modèle FLRW il est évidemment le même partout (dans la même tranche de simultanéité). Mais ici (dans le modèle simpliste utilisé par Wiltshire pour estimer un ordre de grandeur) on a affaire à deux modèles FLRW distincts, qui ne sont pas raccordés de manière continue (avec une variation continue de la courbure).

Pour être plus proche de la réalité, on il faudrait modéliser un vide cosmique à l'aide de la métrique de Lemaître-Tolman (isotrope mais non homogène) avec courbure négative tendant vers 0 quand la coordonnée radiale r tend vers une valeur finie Ro et courbure nulle et densité de matière homogène pour r > Ro (pour retrouver la métrique FLRW avec espace plat à l'extérieur du vide), et comparer les (intervalles de) temps propre d'observateurs à r << Ro (dans la partie centrale du vide, qui, une fois que celui-ci s'est suffisamment creusé, se rapproche du modèle FLRW avec courbure négative) et à r = Ro.
Les solutions paramétriques de l'équation d'Einstein pour la métrique LT avec courbure non nulle ressemblent comme deux gouttes d'eau à celles de la métrique FLRW (c'est normal puisqu'on retrouve celle-ci en imposant une densité de matière homogène), si ce n'est que dans le cas non homogène le paramètre (que Wiltshire nomme η dans son papier) dépend non seulement de τ (la coordonnée de temps de la métrique LT, qui est le temps propre des coquilles de matière de coord radiale constante) mais aussi de r.

Si tu me dis que (si j'arrive à un résultat significatif) ça suffirait à te convaincre que l'idée de Wiltshire n'est pas absurde, je peux essayer de faire l'exercice...

[Avatar10]

Encore une fois si l'argument est simple à juger, il est étonnant que la communauté ne l'ait pas reconnu, et si il ne l'est pas, lire le papier ne va pas vraiment t'aider.

Pas reconnu car cela ne fait pas consensus et c'est bien normal puisque cette majorité travail avec un modèle homogène et isotrope, cependant il y a tout un historique qui montre bien qu'une minorité explore cette voie depuis pas mal de temps.

Je n'ai pas cherché si il y avait des papiers présentant des arguments contre Wiltshire, ce serait étonnant qu'il n'y en ait pas. C'est plus rentable de regarder rapidement les arguments des uns et des autres pour se faire une idée d'une controverse, que de ne prendre qu'un son de cloche en se pensant suffisamment expert pour le juger correctement.

En fait pour exemple on peut lire: https://arxiv.org/abs/1506.06452 qui a eu droit à ce genre de réponse: https://arxiv.org/abs/1512.02947, du coup la question est toujours ouverte.

Cela ne parle pas spécifiquement du papier présenté par Yves95210, mais sur le fond du modèle, pour en revenir aux supernovas et cette minorité qui bosse sur ça:https://arxiv.org/abs/2106.03119

Ok ça donne pas un son de cloche différent...mais Wiltshire n'est pas isolé sur le sujet.

[Archi3]

Mais ici (dans le modèle simpliste utilisé par Wiltshire pour estimer un ordre de grandeur) on a affaire à deux modèles FLRW distincts, qui ne sont pas raccordés de manière continue (avec une variation continue de la courbure).

le problème conceptuel que je vois, c'est que deux modèles FLRW distincts ne communiquent pas, et ne peuvent pas échanger d'information, alors qu'on voit des vides et des murs. La question concrète, à laquelle je ne sais pas répondre à la lecture de l'article de Wiltshire, c'est de savoir si son dt_v/dt_w est un phénomène réel mesurable comme un redshift variable ou pas, c'est à dire concretement , si tu as sur la ligne de visée une galaxie dans un mur, une dans un vide (en supposant une galaxie isolée dans un vide ) et une autre dans un mur, par ordre d'éloignement croissant, est ce que le redshift de la galaxie dans le vide est anormal par 40 % par rapport à celui des galaxies dans le mur qui l'entourent ?

[yves95210]

le problème conceptuel que je vois, c'est que deux modèles FLRW distincts ne communiquent pas, et ne peuvent pas échanger d'information, alors qu'on voit des vides et des murs.

En fait ces deux modèles ne correspondent qu'au résultat d'une moyenne (selon la procédure de Buchert) sur les régions considérées : d'une part le vide cosmique, d'autre part une région définie par la notion de "finite infinity" englobant un ensemble des zones de sur-densités qui ont commencé à se contracter et dont les parties centrales se sont virialisées, ce qui correspond effectivement aux murs cosmiques observés.
La définition de la "finite infinity" permet que la densité de matière moyenne de cette région soit égale à la densité critique à t_i et que, en négligeant le terme de backreaction, le modèle moyen de cette région soit la solution FLRW avec courbure nulle (le modèle d'Einstein-de Sitter).
Le fait de supposer que le taux d'expansion est le même dans les deux modèles moyens à t_i impose alors que la courbure moyenne soit négative dans celui représentant le vide cosmique, puisque sa densité de matière moyenne est alors inférieure à la densité critique. En négligeant la backreaction, ce modèle moyen se ramène alors à la solution FLRW avec courbure négative.

Evidemment aucun de ces deux modèles moyens ne correspond à la réalité physique. Cette dernière serait mieux capturée par les modèles moyens si Wiltshire ne négligeait pas le terme backreaction, puisque celui-ci encapsule les effets des interactions entre les deux régions réelles (avec des taux d'expansion locaux et des courbures locales qui doivent s'ajuster à leur frontière; et évidemment les temps propres de deux observateurs se tenant de part et d'autre et à proximité de cette frontière ne doivent pas diverger comme le font les temps propres des observateurs virtuels situés dans les modèles moyens).
Mais ce modèle très approximatif a l'avantage d'être aussi très simple, ce qui permet d'arriver en quelques lignes à une solution analytique et à une estimation d'ordre de grandeur qui selon Wiltshire n'est pas très différente du résultat auquel il aboutit dans sa solution complète.

La question concrète, à laquelle je ne sais pas répondre à la lecture de l'article de Wiltshire, c'est de savoir si son dt_v/dt_w est un phénomène réel mesurable comme un redshift variable ou pas, c'est à dire concretement , si tu as sur la ligne de visée une galaxie dans un mur, une dans un vide (en supposant une galaxie isolée dans un vide ) et une autre dans un mur, par ordre d'éloignement croissant, est ce que le redshift de la galaxie dans le vide est anormal par 40 % par rapport à celui des galaxies dans le mur qui l'entourent ?

Il faut aussi tenir compte du facteur d'échelle (local) lors de l'émission : même avec t_v=t_w l'augmentation plus rapide du facteur d'échelle dans le vide cosmique diminue le rapport a(réception)/a(émission) entre ce facteur d'échelle et celui de la région où se situe l'observateur et diminue donc le redshift de la lumière qu'il reçoit depuis une galaxie située dans ce vide, par rapport à celui d'une galaxie située dans un mur à la même distance.
Il faudrait faire le calcul complet, puisque, en-même temps, les distances augmentant plus vite dans le vide, la longueur du trajet d'un photon augmente, et on observe une image de la galaxie datant d'un passé plus lointain, donc plus redshiftée. Mais c'est vrai aussi pour l'image d'une galaxie située dans un mur de l'autre côté du vide, d'autant plus que sa distance comobile est plus grande que celle d'une galaxie du vide. Donc la prise en compte de cet effet va aussi dans le sens d'une diminution du redshift d'une galaxie du vide par rapport à celui d'une galaxie du mur opposé.

Le fait que, en temps propre, la première galaxie soit située dans une région plus âgée (t_v > t_w), résulte dans une valeur encore plus grande du facteur d'échelle à la date à laquelle elle a émis les photons reçus par l'observateur, et donc diminue encore son redshift. Mais ça rend moins long le trajet d'un photon venant de la deuxième galaxie, et on observe une image de celle-ci dans un passé moins lointain, donc avec un redshift plus faible que si on avait t_v=t_w (cet effet est présent aussi pour la première galaxie, mais a un impact moindre puisque la distance parcourue par le photon est plus faible). Là aussi il faudrait faire le calcul...

[Archi3]

Y a pas de facteur local ou global, le redshift est une observable directe, la question est simple : un photon d'une raie du sodium émis par une galaxie dans un "vide", et arrivant sur terre, a-t-il un redshift de 40 % différent de celui qu'aurait une galaxie à la même "distance" mais dans un mur, ou pas ?

si on dit que le modèle donné par Wiltshire est simple à comprendre (pour moi il ne l'est pas, bien sur ses équations sur la dynamique FLRW sont justes bien sûr, mais je ne sais pas dire si elles sont pertinentes dans le cas de figure d'un univers inhomogène), alors on devrait pouvoir répondre simplement à cette question (simplement = juste par "oui" ou "non") .

[yves95210]

Y a pas de facteur local ou global, le redshift est une observable directe, la question est simple : un photon d'une raie du sodium émis par une galaxie dans un "vide", et arrivant sur terre, a-t-il un redshift de 40 % différent de celui qu'aurait une galaxie à la même "distance" mais dans un mur, ou pas ?

Non, parce que le volume des vides cosmiques augmente plus rapidement que celui des murs (si on ne pense pas que c'est le cas, ce n'est pas la peine de parler de cosmologie non homogène...), donc le facteur d'échelle local augmente plus rapidement dans les vides cosmiques, avec les deux effets que j'ai indiqués. Et cela indépendamment du modèle de Wiltshire, qu'il ait raison ou qu'il ait tort.
La différence entre le temps propre d'une galaxie située dans un vide et le nôtre (dans une galaxie située dans une zone plus dense) vient "s'ajouter" à ces deux effets.

si on dit que le modèle donné par Wiltshire est simple à comprendre (pour moi il ne l'est pas, bien sur ses équations sur la dynamique FLRW sont justes bien sûr, mais je ne sais pas dire si elles sont pertinentes dans le cas de figure d'un univers inhomogène), alors on devrait pouvoir répondre simplement à cette question (simplement = juste par "oui" ou "non") .

Je n'ai pas dit que le modèle est simple à comprendre. Mais si tu avais posé la question sous la forme : pour une galaxie située dans un vide cosmique, le modèle prédit il une relation distance / redshift différente de celle prédite par le modèle FLRW et de celle prédite par un modèle inhomogène ne tenant pas compte (à tort ou à raison) des différences de temps propre, j'aurais répondu oui sans hésiter.

[Archi3]

Je n'ai pas dit que le modèle est simple à comprendre. Mais si tu avais posé la question sous la forme : pour une galaxie située dans un vide cosmique, le modèle prédit il une relation distance / redshift différente de celle prédite par le modèle FLRW et de celle prédite par un modèle inhomogène ne tenant pas compte (à tort ou à raison) des différences de temps propre, j'aurais répondu oui sans hésiter.

oui bien sur les prédictions doivent etre différentes sinon ça n'a pas d'intérêt, mais ma question est plus précise et plus quantitative que ça, est ce que le rapport "dt_v/dt_w" s'interpréte , quantitativement et rigoureusement, comme un décalage de fréquence pour un photon émis dans un vide supplémentaire par rapport au décalage cosmologique, donc de 40 % ?

si ce n'est pas ça, je ne vois pas trop l'interprétation physique alors ...mais si c'est ça, comme je disais, ça veut dire que les reconstructions spatiales sont très fausses, puisqu'elles sont fondées sur la conversion redshift -distance avec le modèle moyen homogène ... et 40 % c'est un décalage énorme en redshift (en gros 40 % de l'âge de l'Univers, donc bien plus grand que la taille des grandes structures).

[yves95210]

oui bien sur les prédictions doivent etre différentes sinon ça n'a pas d'intérêt, mais ma question est plus précise et plus quantitative que ça, est ce que le rapport "dt_v/dt_w" s'interpréte , quantitativement et rigoureusement, comme un décalage de fréquence pour un photon émis dans un vide supplémentaire par rapport au décalage cosmologique, donc de 40 % ?

si ce n'est pas ça, je ne vois pas trop l'interprétation physique alors ...mais si c'est ça, comme je disais, ça veut dire que les reconstructions spatiales sont très fausses, puisqu'elles sont fondées sur la conversion redshift -distance avec le modèle moyen homogène ... et 40 % c'est un décalage énorme en redshift (en gros 40 % de l'âge de l'Univers, donc bien plus grand que la taille des grandes structures).

Attention, 1,4 c'est le dt_v/dt_w aujourd'hui, mais il est fonction des contrastes de densité et a donc été plus faible dans le passé. Il n'y a donc pas 40% de différence entre l'âge de l'univers suivant qu'on l'exprime en fonction de t_v ou de t_w.
En t_w (qui est le temps propre des observateurs et des structures observées) Wiltshire arrive a un âge pas très supérieur à celui estimé selon le modèle LambdaCDM.

Cf. les figures ci-dessous, tirées du chapitre 6 (Null geodesics and observable quantities) de https://arxiv.org/abs/gr-qc/0702082

image_2022-03-14_143619.png
image_2022-03-14_145156.png

[Archi3]

la variation dans le passé n'est pas importante pour les structures proches. Le "grand mur" de l'amas Coma (chevelure de Bérénice) est à environ 100 Mpc , (https://en.wikipedia.org/wiki/Coma_Cluster) donc à une vitesse cosmologique d'environ 7000 km/s soit un z de 0,02, c'est tout petit ...Même à z=1 son dt_v/dt_w est de l'ordre de 1,3, mais l'erreur commise sur la distance serait alors bien plus grande que la taille des structures, ça devrait tout ficher en l'air .... y a un truc que je ne dois pas comprendre.

[yves95210]

Le "grand mur" de l'amas Coma (chevelure de Bérénice) est à environ 100 Mpc , (https://en.wikipedia.org/wiki/Coma_Cluster) donc à une vitesse cosmologique d'environ 7000 km/s soit un z de 0,02, c'est tout petit ...Même à z=1 son dt_v/dt_w est de l'ordre de 1,3, mais l'erreur commise sur la distance serait alors bien plus grande que la taille des structures, ça devrait tout ficher en l'air ....

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).

[yves95210]

Au passage je m'aperçois qu'à force d'essayer de donner des explications sans faire de calcul j'ai dit une bêtise dans le dernier paragraphe du message #23 : l'horloge des vides cosmiques (t_v) étant plus avancée leur facteur d'échelle est plus grand, ce qui allonge le parcours du photon. Quand on observe une structure située située de l'autre côté d'un vide, son image vient d'un passé plus lointain (et non moins, comme je l'avais écrit) que si on avait t_v=t_w.