Expansion et invariance d'échelle du vide

[externo]

Bonjour,

Voilà un autre fil Futura qui parle de ce sujet :
https://forums.futura-sciences.com/a...osmologie.html

Voici deux articles fondamentaux d'André Maeder sur sa théorie de l'invariance d'échelle du vide
https://iopscience.iop.org/article/1.../834/2/194/pdf
https://iopscience.iop.org/article/1...357/aa92cc/pdf

Voici les bases de la même théorie déjà présentée par lui et un collègue (Bouvier) en 1979 :
https://adsabs.harvard.edu/full/1979A%26A....73...82M

Il l'a ressortie du placard car elle expliquerait la matière noire, l'énergie noire.. et tout le reste

Ce qui en ressortait essentiellement en 1979 c'était une modification de la loi de gravitation de telle sorte qu'une très petite composante d'accélération s'ajoute en sens inverse à la force gravitationnelle, ayant pour conséquence d'étirer les orbites gravitationnelles à un rythme identique au taux d'expansion de Hubble.
De plus un objet en mouvement inertiel subirait aussi cette accélération.

"Both the period and the orbital radius of the two-body problem increase linearly with cosmic time." P/Po = R/Ro = T/To
"Some developments of the weak-field approximation were already performed (Maeder & Bouvier 1979). However, at that time k(t) was identified with the Hubble constant."
"Thus, the scale-invariant two-body problem leads essentially to the same solutions as the Newtonian case, with a slight supplementary outward expansion at a rate that is not far from the Hubble expansion"
"Let us now consider the case of the empty space. In the Newtonian framework, a test particle would have a constant velocity with dv/dt = 0. In the scale-invariant case, it would experience a slow acceleration."

Cette théorie expliquerait les phénomènes attribués à la matière noire avec une très grande précision. De plus, en se rajoutant à l'expansion de l'univers, cette petite accélération expliquerait aussi l'accélération de l'expansion.

La distance terre-lune augmenterait de 2 cm par an par ce phénomène et la distance terre-mars de 4,3 mètres. Voir le papier de 1979.
Ce qu'on peut se demander, c'est si ce phénomène d'invariance d'échelle du vide ne serait pas simplement la manifestation de l'expansion de l'univers elle-même ?
Du coup l'expansion de l'univers évoluerait linéairement avec le temps.
Et cette petite accélération gravitationnelle ou cette expansion serait la courbure de l'univers.
Et je ne raconte pas la suite
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[Nicophil]

Salut,

Du coup, le modèle serait très simple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Univers_de_de_Sitter ?

[externo]

Voici des liens dans lequel il st question de l'expansion de l'univers à l'échelle du système solaire :

https://www.bordet.info/blog/2016/11...erre-Lune.html
https://arxiv.org/abs/0810.2712
https://forum.planete-astronomie.com...pic.php?t=6724

On retrouve les mêmes valeurs que celles déduites par Maeder dans sa théorie.

Cependant, Maeder a décidé que cet étirement des structures célestes n'est pas à l'origine de l'expansion de l'univers mais plutôt de l'accélération de l'expansion. Pour lui le phénomène explique la matière noire et l'accélération de l'expansion. La raison en est je pense dans sa volonté à se conformer au modèle cosmologique actuel. Mais il faut piocher ses articles pour bien s'en assurer et ils sont assez ardus.

Or ce mécanisme ne peut pas être à la fois l'expansion et son accélération. C'est l'un ou l'autre. Pour ma part je pense que c'est l'expansion elle-même et que la matière noire n'est que l'effet de l'expansion. La matière noire serait donc un non problème, elle serait la manifestation à l'échelle galactique de l'expansion et donc une confirmation de celle-ci.

Enfin, cette expansion peut se modéliser comme une force gravitationnelle répulsive proportionnelle à la distance. Ca ressemble à la courbure spatio-temporelle d'un champ gravitationnel. Avec la métrique de Minkowski on ne peut pas en faire la courbure de l'espace, mais en supposant une métrique euclidienne ça collerait...

[Lansberg]

Bonjour,

Voici des liens dans lequel il st question de l'expansion de l'univers à l'échelle du système solaire :
https://www.bordet.info/blog/2016/11...erre-Lune.html

Du n'importe quoi dans lequel on retrouve "la vitesse d'expansion" de l'univers (en fait un mélange entre taux d'expansion et vitesses de récession) et une application numérique pour expliquer l'éloignement de la Lune alors que le phénomène est parfaitement compris et expliqué depuis bien longtemps (cours ENS p62-P64 sur le transfert de moment cinétique : http://frederic.chambat.free.fr/ens/gravi/cours.pdf).


Ça n'encourage pas à lire tout le reste. Cependant ceci mérite le détours :

Dans le troisième lien cité https://forum.planete-astronomie.com...pic.php?t=6724

"Mais supposons qu'elle (l'expansion, je précise) agisse aussi localement en allongeant les distances des objets astronomiques bien qu'ils restent en orbite l'un de l'autre.
Je me suis amusé à faire le calcul dans le cas du système solaire.
Depuis qu'il s'est formé il y a 4,6 Ga (milliards d'années) sa taille a été multipliée par 13,8/(13,8-4,6) = 1,5.
La distance Terre Soleil actuellement de 150 Mkm était donc de 100 Mkm soit la distance Venus Soleil aujourd'hui.
La distance Mars Soleil était de 160 Mkm, assez proche de celle de la Terre aujourd'hui (150 Mkm).
La distance Venus Soleil était de 75 Mkm proche de Mercure actuellement.
La distance Jupiter Soleil était de 546 Mkm etc...
Je n'ai lu nulle part que cet allongement des orbites ait été pris en compte par ceux qui étudient l'évolution des planètes telluriques ????"

OU

"Nous voyons le Soleil tel qu'il était il y a 500 s
( 150 000 000 km / 300 000 km/s = 500 s = 8 minutes et 20 s )
Pendant ce temps l'expansion allonge la longueur d'onde de
500 s. 2,30.10 puissance -20 % par s = 1,15.10 puissance-17 %
En faisant une interférence entre une raie du soleil et la même raie crée en laboratoire, on pourrait vérifier ce décalage.
Ce doit être à la portée de nos interféromètres actuels, VIRGO détecteur interférométrique d'ondes gravitationnelles ayant une sensibilité de 10 puissance -22."

On retrouve les mêmes valeurs que celles déduites par Maeder dans sa théorie.

L' Astrophysical Journal laisserait passer ça ?

Enfin, cette expansion peut se modéliser comme une force gravitationnelle répulsive proportionnelle à la distance. Ca ressemble à la courbure spatio-temporelle d'un champ gravitationnel. Avec la métrique de Minkowski on ne peut pas en faire la courbure de l'espace, mais en supposant une métrique euclidienne ça collerait...

Ah, on y revient !!

[A voir en vidéo sur Futura]

[pm42]

Du n'importe quoi dans lequel on retrouve "la vitesse d'expansion" de l'univers (en fait un mélange entre taux d'expansion et vitesses de récession)

Il n'y croit pas ou tout simplement, il ne comprend pas de quoi on parle. Je lui avait déjà fait l'objection et sa réponse valait son pesant de cacahuètes :

https://forums.futura-sciences.com/q...ml#post6890562

Bon, il inverse la définition de science et de croyance en expliquant que c'est lui qui a raison et semble ne pas avoir lu le commentaire de Mach3 à la fin du fil cité.
Donc, bon courage parce que je pense que c'est mal barré.

[Deedee81]

Salut

Ca me rappelle certaines versions relativistes de MOND. Bon la difficulté avec ce genre de théories non validées déjà est qu'on peut en imaginer des milliards.

parfaitement compris et expliqué depuis bien longtemps

C'est ce qui m'a fait tiquer aussi. Lorsqu'une idée "révolutionaire" explique un effet déjà bien expliqué, c'est toujours douteux. Surtout qu'il faut alors expliquer pourquoi l'explication traditionelle serait fausse. Et ici l'effet des forces de marées c'est quand même très solide (il est bien ton lien merci). On a déjà eut le cas sur ces forums avec d'autres effets comme l'accélération pionneer (on ne la voit plus beaucoup celle-là, tant mieux )

Ah, on y revient !!

C'est le propre de https://fr.wikipedia.org/wiki/Troubl...nnel_compulsif mais on n'est pas sur le bon forum pour en parler

[externo]

@Lansberg
Je t'invite à étudier les articles de Maeder que j'ai mis en liens dans le premier message. Celui de 1979 donne le calcul de l'éloignement de la terre par rapport à la lune.
Dans un des autres il explique que le rayon des galaxies augmente aussi au rythme de l'expansion. https://iopscience.iop.org/article/1...357/aa92cc/pdf

"Thus, we tend to conclude that the relatively flat rotation curves of spiral galaxies are an age effect from the mechanical laws, which account for the scale-invariant properties of the empty space at large scales. These laws predict that the circular velocities remain the same, while a very low expansion at a rate not far from the Hubble rate progressively extends the outer layers, increasing the radius of the Galaxy and decreasing its surface density like 1 t"

Par contre il se refuse à dire que l'invariance d'échelle du vide serait la cause de l'expansion elle même car la constante de Hubble dépend du modèle cosmologique et est un phénomène différent de l'hypothèse de l'invariance d'échelle.

"Some developments of the weak-field approximation were already performed (Maeder & Bouvier 1979). However, at that time k(t) was identified with the Hubble constant. Although the numerical values are very close to each other, there is an important physical difference between the two. The Hubble constant depends on the cosmological models, with H being the result of the evolution of the universe for the appropriate parameters Ωm and Ωk. This is physically different from the properties of the scale factor λ, which results from Equation (6)."

@Deedee

C'est ce qui m'a fait tiquer aussi. Lorsqu'une idée "révolutionaire" explique un effet déjà bien expliqué, c'est toujours douteux. Surtout qu'il faut alors expliquer pourquoi l'explication traditionelle serait fausse. Et ici l'effet des forces de marées c'est quand même très solide (il est bien ton lien merci). On a déjà eut le cas sur ces forums avec d'autres effets comme l'accélération pionneer (on ne la voit plus beaucoup celle-là, tant mieux )

Il semblerait que la force des marées soit insuffisante pour expliquer la vitesse d'éloignement constatée. C'est indiqué dans le fil cité sur planete-astronomie mais également dans l'article de 1979. "The main contribution is due to tidal effects and it has been observed for centuries."

[externo]

"La Lune s'éloigne de la Terre à une vitesse moyenne de 3,78 cm par an, d'après le Lunar Laser Ranging Experiment. La vitesse d'éloignement actuelle est considérée comme anormalement élevée."
https://fr.wikipedia.org/wiki/Distance_lunaire

[Lansberg]

@Lansberg
Je t'invite à étudier les articles de Maeder que j'ai mis en liens dans le premier message. Celui de 1979 donne le calcul de l'éloignement de la terre par rapport à la lune.

Oui, je vois. Et je maintiens. Du n'importe quoi.
Si l'expansion joue sur la distance Terre-Lune alors elle joue aussi sur la distance Soleil-Terre et depuis le temps qu'on fait des mesures astronomiques de précision, l'Imcce (et tous les autres instituts de mécanique céleste) aurait depuis longtemps détecté le problème.

...la constante de Hubble dépend du modèle cosmologique.

La constante de Hubble repose sur des mesures (distances des céphéides ou supernovae Ia, BAO, lentilles gravitationnelles....).
La dépendance au modèle cosmologique concerne essentiellement la valeur déduite des paramètres cosmologiques obtenus à partir du CMB.

[Garion]

Si on pose une fourmis sur un élastique et qu'on étire l'élastique, même si ça tire un peu sur les pattes de la fourmis, elle ne va pas s'étirer pour autant, il y a des forces en elle qui font qu'elle reste entière sans grandir. C'est un peu pareil à l'échelle locale où il y a des forces gravitationnelle.
Si on poussait la lune un peu plus loin elle finirait par revenir sur orbite vu sa vitesse. Je dis une connerie ?

[Deedee81]

Salut,

Si on poussait la lune un peu plus loin elle finirait par revenir sur orbite vu sa vitesse. Je dis une connerie ?

Elle aurait plutôt une nouvelle orbite, probablement elliptique (ça dépend comment on la pousserait). Avec les forces de marées elle retrouverait une orbite circulaire (plus éloignées) mais ça prendrait des millions d'années.

Pur ce qui est de l'effet "local" de l'expansion il est assez difficile d'aborder ça d'un point de vue technique, ce qui est dommage.
La description telle que tu la donnes avec la fourmi est logique et fort utilisée.
Moi j'aime bien celle des pierres. Si je jette deux pierre vers le haut, successivement, elles s'éloignent (comme l'expansion), ralentissent (comme l'expansion... sans cette foutue énergie noire) et s'éloignent l'une de l'autre (toujours comme l'expansion). Mais si je les attache par une corde, celle-ci va se tendre et les pierres ne vont plus s'éloigner l'une de l'autre, elles sont liées tout en continuant à monter.

Mais avec les planètes et galaxies les effets sont tous liés à la gravitation et c'est plus compliqué à comprendre (la gravitation c'est pas une corde ). Ce qu'il faudrait c'est modéliser un univers non homogène : globalement homogène et isotrope, sauf une petite zone de densité plus grande ou deux grosses masses ponctuelles en orbite. Résoudre l'équation d'Einstein. En déduire le modèle d'expansion équivalent et voir l'effet sur la petite zone : même expansion (clairement non, la Terre ne s'est pas éloignée du Soleil de manière notable en quelques milliards d'années), expansion plus faible, système lié ???

Malheureusement même ce cas "assez simple" n'est pas soluble analytiquement. Il faut soit un calcul numérique soit des approximations dont il faut contrôler la validité. Bonne chance pour ça !!!! J'ai déjà fait divers calculs en RG s'éloignant des idéalisations trouvées dans les cours ... c'est cauchemardesque (il m'est arrivé d'écrire des équations tenant sur... une page entière !!!!! Evidemment, après quelques étapes on découve vite' qu'on a oublié un terme, fait une erreur de signe, d'indice,..... de quoi s'arracher les cheveux).

[Deedee81]

Ah une idée sans doute abordable (mais quand même costaud, pour le courageux).

univers homogène et isotrope
Une masse importante ponctuelle et une plus petite en orbite

Pour le premier on prend une métrique de FLRW classique, pour le deuxième disons Schwarzschild (pas besoin de se taper Kerr).
On raccorde les deux (c'est pas trop difficile, on trouve ça dans tout bon bouquin qui traite de l'effondrement d'une boule de poussière, le MTW par exemple).
On ajoute quelques paramètres pour décrire une éventuelle évolution de la métrique locale sous l'effet de l'expansion (là faut du nez, l'idée est d'avoir une fonction test).
On utilise la méthode du calcul des variations https://fr.wikipedia.org/wiki/Calcul_des_variations pour optimiser ces paramètres
(sans doute pas facile, l'équation d'Einstein étant bien plus compliquée qu'elle n'y parrait à première vue)
Et on calcule l'orbite de la petite masse dans la métrique ainsi trouvée (calcul des géodésiques), pas facile et quelques approximations (un peu comme lorsqu'on calcule l'avance du périhélie) peuvent être nécessaire.
Et on conclu.

De quoi écrire un bon papier

[yves95210]

De quoi écrire un bon papier

Trop tard, c'est déjà fait, et ça ne date pas d'hier :
A. Einstein and E. G. Straus (1945) The Influence of the Expansion of Space on the Gravitation Fields Surrounding the Individual Stars. Rev. Mod. Phys. 17 120–124.

[Deedee81]

Trop tard, c'est déjà fait, et ça ne date pas d'hier :
A. Einstein and E. G. Straus (1945) The Influence of the Expansion of Space on the Gravitation Fields Surrounding the Individual Stars. Rev. Mod. Phys. 17 120–124.

Aaaah merci, je n'avais pas posé la question car je me disais "impossible de (re)trouver ça", hé bien je me trompais

Tu as l'article ? Si oui, tu peux en donner les conclusions ?

[yves95210]

Aaaah merci, je n'avais pas posé la question car je me disais "impossible de (re)trouver ça", hé bien je me trompais

Tu as l'article ? Si oui, tu peux en donner les conclusions ?

Il est accessible ici : https://www.academia.edu/18858516/Th...dividual_Stars

Voici sa conclusion :

[Deedee81]

Merci beaucoup.

Intéressant, la non influence locale sur "l'état lié" est un peu à ce que je m'attendais (sinon on aurait bien eut du mal à justifier la situation observée, mais ça reste peu intuitif mais bon, ça non plus ce n'est pas une surprise ).
Mais je ne pensais pas à la frontière et ça c'est vraiment intéressant. C'est spéculatif mais ça justifie le big rip, au cas où l'expansion augmenterait exponentiellement, la zone d'influence deviendrait suffisamment proche et forte que pour tout "clasher".
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[externo]

Par rapport au sujet du fil, l'expansion (ou son accélération) est due à une petite accélération de tous les objets qui produirait la courbe de rotation plate des galaxies.
En supposant l'invariance d'échelle du vide le système solaire doit s'allonger et les galaxies aussi, à moins qu'il existe des processus physiques qui contrebalancent et qui ne sont pas pris en compte dans les calculs.
D'après cette théorie, dans les premiers temps de l'univers la courbe de rotation des galaxies n'était pas plate, elle l'est devenue au fur et à mesure de leur aplatissement et de leur allongement. Et c'est justement ce qui est observé.
Voici néanmoins un contre exemple :
https://www.ca-se-passe-la-haut.fr/2...que-plate.html

[yves95210]

Intéressant, la non influence locale sur "l'état lié" est un peu à ce que je m'attendais (sinon on aurait bien eut du mal à justifier la situation observée, mais ça reste peu intuitif mais bon, ça non plus ce n'est pas une surprise ).
Mais je ne pensais pas à la frontière et ça c'est vraiment intéressant. C'est spéculatif mais ça justifie le big rip, au cas où l'expansion augmenterait exponentiellement, la zone d'influence deviendrait suffisamment proche et forte que pour tout "clasher".
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Mais ça reste une solution totalement idéalisée : un astre isolé au milieu d'une boule d'espace vide de rayon croissant avec l'expansion. Si tu calcules ce rayon, tu verras que ça n'est applicable qu'à une étoile entourée d'un vide de dizaines ou de centaines de milliers d'années-lumière de diamètre...

A la rigueur, à la symétrie sphérique près, ça peut donner une idée de ce qui se passe autour des grandes structures gravitationnellement liées (même pas les galaxies, sauf éventuellement celles qui sont suffisamment isolées, dans les vides cosmiques).
C'est la conclusion à laquelle j'étais arrivé (sans trop d'aide) dans la première discussion que j'avais ouverte sur le forum, à une époque où j'étais encore très naïf (mais où je me posais déjà des questions au sujet de l'applicabilité d'un modèle d'univers homogène et isotrope à notre univers récent, fortement inhomogène à une échelle de plusieurs centaines de millions d'a.-l.)...

En fait il faut être conscient qu'en réalité un tel modèle n'est applicable localement nulle-part dans l'univers.
Sauf à la rigueur dans les vides cosmiques qui (au moins dans leur partie centrale) peuvent être modélisés en bonne approximation à l'aide de la métrique FLRW, mais avec des paramètres différents de leur valeurs moyennes à l'échelle de l'univers observable, puisque la densité de matière y est bien plus faible.

[Deedee81]

Bien d'accord. Ceci dit pour le réaliste.... je sais qu'il y a une simulation numérique de l'univers en RG avec hétérogénéités. Mais depuis quatre ou cins ans, à ma connaissance, ça n'a pas encore abouti.