Particules virtuelles et Big bang et expansion de l'univers

[Daniel1958]

Bien noté

Bon C'était discussion libre. Je ne dériverai plus

Cordialement
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[Deedee81]

Ps le bouquin sur la RG coute 165 Euros. Egard Elbaz a-t-il un lien avec David Elbaz. Sur la RG j'ai le livre de Moore plus récent 2014. C'est un cours super structuré mais il faut plus d'un an pour tout "décanter"

Je ne sais pas s'ils ont un lien. Le Elbaz je ne conseille pas (trop orienté "composantes"), je conseille Gravitation mais le Moore est peut-être très bien, je ne le connais pas (mais sa table mat est bien ). Hé oui, la RG ça prend pas mal de temps à digérer.

[Pio2001]

Ps le bouquin sur la RG coute 165 Euros. Egard Elbaz a-t-il un lien avec David Elbaz. Sur la RG j'ai le livre de Moore plus récent 2014. C'est un cours super structuré mais il faut plus d'un an pour tout "décanter"

28 euros en librairie, actuellement épuisé.
S'il avait coûté ce prix là, je m'en serais souvenu ! Elbaz était mon prof, et nous étions censés acheter ses bouquins.

[Daniel1958]

Bonjour

J'ai peut-être parlé une peu vite concernant l'improbabilité des univers jumeaux. Un article de Nathalie Besson physicienne des particules au CEA dans le Hors-série (02/03 2022) de Pour la Science (au top niveau des revues Françaises) explique qu'il faille moduler ce jugement. On cherche à mesurer la violation de symétrie CP. Malheureusement, les valeurs obtenues (en laboratoire) ne suffisent à expliquer la disparition de l'antimatière dans l'Univers. On continue de chercher.
Je pense néanmoins que cela peut entériner l'asymétrie Matière/Antimatière.

[Gilgamesh]

J'ai acheté le hors série, je regarderais mais la question que je me pose toujours au sujet de la pertinence de ce genre d'hypothèse c'est la possibilité de séparer les particules et antiparticules issues de la décroissance d'une même particule.

[Daniel1958]

Bonsoir

J'ai toujours un problème entendement avec l'expansion de l'univers.
Si je dis que l'expansion a lieu partout (hors zones locales ou la gravité est dominante) de la même manière. Ai-je raison ?

Peut-on dire qu'une galaxie extrêmement éloignée par rapport à nous "profite" du cumul des segments virtuels impactés le taux d'expansion (même taux).
Ce qui parait bizarre pour moi c'est qu'une galaxie peut nous fuir à C+ et fuir une galaxie proche à vitesse bien moindre.
C'est dur à visualiser et à contextualiser.
D'autre-part après avoir affirmé que l'univers était légèrement courbe et faisait 40 Md années lumières de circonférence. On pouvait en faire le tour.
Voilà qu'il est en dessous de la densité critique et il devient plat et infini.
Dans ce cas hormis la localité que forme l'univers observable les équations d'Einstein demeurent telles valables pour l'univers entier (qui devient euclidien). Ne devrait-on pas parler d'un espace de Hilbert de dimension infinie. Ne rigolez pas SVP

Cordialement

[Gilgamesh]

Bonsoir

J'ai toujours un problème entendement avec l'expansion de l'univers.
Si je dis que l'expansion a lieu partout (hors zones locales ou la gravité est dominante) de la même manière. Ai-je raison ?

Oui

Peut-on dire qu'une galaxie extrêmement éloignée par rapport à nous "profite" du cumul des segments virtuels impactés le taux d'expansion (même taux).
Ce qui parait bizarre pour moi c'est qu'une galaxie peut nous fuir à C+ et fuir une galaxie proche à vitesse bien moindre. C'est dur à visualiser et à contextualiser.

Place des marques sur un élastique et étire le. Tu verras que les marques s'éloignent d'autant plus qu'elles sont plus écartées au départ.

D'autre-part après avoir affirmé que l'univers était légèrement courbe et faisait 40 Md années lumières de circonférence. On pouvait en faire le tour. Voilà qu'il est en dessous de la densité critique et il devient plat et infini.

Non, cette solution d'univers sphérique a un aspect esthétique certain, et avait la faveur de beaucoup, mais dans le siècle écoulé, on n'a jamais a ma connaissance obtenu une mesure sur-critique de la densité de l'univers (condition pour qu'il se referme). Il est resté sous critique longtemps (Ω ~ 0.3) jusqu'au début des années 2000 où il a trouvé sa valeur actuelle (Ω ~ 1). On est donc passé de sous-critique (hyperbolique) à critique (euclidien).

Dans ce cas hormis la localité que forme l'univers observable les équations d'Einstein demeurent telles valables pour l'univers entier (qui devient euclidien). Ne devrait-on pas parler d'un espace de Hilbert de dimension infinie. Ne rigolez pas SVP

L'espace de Hilbert c'est un objet mathématique réservé à la mécanique quantique (DD pourra t'expliquer pourquoi).

[Daniel1958]

Merci pour ces précisions je pensais que la densité moyenne >1 était prouvée.
Mais j'ai dû être intoxiqué par des médias qui devaient prendre les hypotheses pour des faits confirmés. Pour l'Espace de Hilbert j'ai un peu déliré. Car j'avais entendu que Hilbert avait proposé sa version de la RG avec son Espace. Mais c'est du bidon car il a simplement travaillé sur une base solide des équations d'einstein. Comme quoi meme des bouquin "sérieux" inventent leur propre histoire.


Concernant l'expansion si je prends élastique l'étirement augmente progressivement ex pour 6 segments 1 -1.2- 1.3 -1.4 -1.5 soit pour le dernier segment une augmentation totale par rapport l'origine de 6.4 au lieu 5 (si l'augmentation avait été homogène de 1)

Peut-on dire là qu'à cause de l'énergie sombre plus les galaxies sont anciennes plus elles sont accélérées. Dans notre exemple d'élastique si on isole en (en pensée) le cinquième segment et le sixième segment on aurait dû avoir +1 (constante de Hubble galaxies plus proches) mais compte-tenu de la vitesse initiale on a +1.5. C'est bien ça ?

La constante de Hubble est donc à ranger au rayon des souvenir sauf à courtes grande distance. Cette constante ne me semble pas linéaire si elle ne respecte pas les règles de proportionnalité.


L'univers plat et infini peut-il être qualifié est d'euclidien ?

Mon "Intelec"t se régale des réponses déjà apportées qui clarifient pas mal les choses. Je pense encore que la RG bien bien expliquée peut devenir abordable et rester avec la RR comme un socle quasi inamovible de nos connaissances.

[Gilgamesh]

Merci pour ces précisions je pensais que la densité moyenne >1 était prouvée.
Mais j'ai dû être intoxiqué par des médias qui devaient prendre les hypotheses pour des faits confirmés. Pour l'Espace de Hilbert j'ai un peu déliré. Car j'avais entendu que Hilbert avait proposé sa version de la RG avec son Espace. Mais c'est du bidon car il a simplement travaillé sur une base solide des équations d'einstein. Comme quoi meme des bouquin "sérieux" inventent leur propre histoire.

L'histoire : à partir de fin 1912 Einstein, aidé de Grossman, qui maitrise bien mieux le formalisme mathématique, notamment le calcul tensoriel, et oriente Einstein vers la géométrie différentielle, se débattent pour trouver une solution satisfaisante. Hilbert se passionne à son tour pour le problème et invite Einstein début 1915 à Göttingen. Dans sa conférence, Einstein expose ses progrès récents et les difficultés qu'il rencontre pour rendre ses équations de champ généralement covariantes (indépendantes de leur système de coordonnées). Hilbert s'y met à son tour et torche le problème en suivant une route mathématique directe et élégante. Il présente sa démonstration le 20 novembre 1915 à l'Académie royale des sciences de Göttingen dans un article intitulé Die Grundlagen der Physik (Sur les fondements de la physique), cinq jour avant qu'Einstein publie le sien, Die Feldgleichungen der Gravitation (Les équations de champ de la relativité générale), qui établit les fondements mathématiques de la relativité générale.

Le cadre géométrique de tout ça c'est bien la géométrie différentielle, non euclidienne.

L'espace de Hilbert (le terme est forgé par Von Newman) c'est plutôt a voir comme une généralisation de l'espace euclidien, dans lequel on peut multiplier des vecteurs qui ne s'identifient pas forcément aux vecteurs géométriques, avec une infinité de dimensions possibles. C'est l'espace typique de la mécanique quantique.

Concernant l'expansion si je prends élastique l'étirement augmente progressivement ex pour 6 segments 1 -1.2- 1.3 -1.4 -1.5 soit pour le dernier segment une augmentation totale par rapport l'origine de 6.4 au lieu 5 (si l'augmentation avait été homogène de 1)

Peut-on dire là qu'à cause de l'énergie sombre plus les galaxies sont anciennes plus elles sont accélérées. Dans notre exemple d'élastique si on isole en (en pensée) le cinquième segment et le sixième segment on aurait dû avoir +1 (constante de Hubble galaxies plus proches) mais compte-tenu de la vitesse initiale on a +1.5. C'est bien ça ? La constante de Hubble est donc à ranger au rayon des souvenir sauf à courtes grande distance. Cette constante ne me semble pas linéaire si elle ne respecte pas les règles de proportionnalité.

Pas sûr de bien comprendre. Oui, la constante de Hubble n'est pas une constante, mais c'est vrai depuis Friedmann-Lemaître. La nouveauté, c'est justement qu'elle tende maintenant vers une valeur constante...

L'énergie sombre Λ est à comprendre comme un fluide répulsif de densité constante. Dans l'univers jeune, la force de rappel de la radiation et de la matière (qui gravitent positivement) domine tout et le taux d'expansion décroit. Ce faisant l'expansion dilue la radiation et la matière jusqu'à ce que la densité d'énergie sombre domine, ce qui stabilise le taux d'expansion. On rentre dans un régime où le facteur d'échelle au lieu d'augmenter comme t^1/2 (ère radiative) puis t^2/3 (ère de matière), augmente comme e^Ht (ère du vide). C'est le passage à cette loi d'expansion exponentielle qu'on appelle accélération de l'expansion.

La conséquence de ça, c'est que dans le schéma ci-dessous qui illustre les deux cas (H décroissant jusqu'à 0 vs H décroissant jusqu'à se stabiliser) , AC = 14 à t3 (aujourd'hui) au lieu de 12. On mesure donc un redshift plus important des SNIa cosmologiques, elles sont plus loin de nous avec Λ que sans.

H décroissant régulièrement
t0         ABC
t1 H(t1)=3 AC =  6 A---B---C
t2 H(t2)=2 AC = 10 A-----B-----C
t3 H(t3)=1 AC = 12 A------B------C

H décroissant puis constant
t0         ABC
t1 H(t1)=3 AC =  6 A---B---C
t2 H(t2)=2 AC = 10 A-----B-----C
t3 H(t3)=2 AC = 14 A-------B-------C

L'univers plat et infini peut-il être qualifié est d'euclidien ?

Oui.

Mon "Intelec"t se régale des réponses déjà apportées qui clarifient pas mal les choses. Je pense encore que la RG bien bien expliquée peut devenir abordable et rester avec la RR comme un socle quasi inamovible de nos connaissances.

your welcome

[Daniel1958]

Encore une fois merci pour ces explications techniques mais claires je n'avais pas intégré la notion de pression radiative du début.
Peut-on imaginer que cette énergie sombre soit liée aussi à la matière ?

J'ai une question (déjà posée mais entremêlée avec d'autres) Attention pour moi c'est un des sommets de Himalaya.

J'ai plusieurs fois écouté Etienne Klein (grand vulgarisateur et philosophe des sciences). Je sais qu'il est très apprécié au CEA. Il avait dit pour expliquer (historiquement) le big Bang que c'était à partir des équations d'Einstein.

On fait un déroulé arrière et on arrive à une structure primitive. Jusque-là ; ok j'ai compris.
Je sais que Lemaitre et Friedmann ont trouvé des solutions avec et sans la constante cosmologique (qui était pour Einstein une rustine répulsive destinée à compenser la gravité pour conserver son univers statique).
S'apercevant que l'univers était en expansion il l'a considérée comme superflue car elle semblait augmenter l'expansion).

Jusque-là c'est de l'archiconnu. Mais j'ai vu dans un blog d'un doctorant qui doit être postdoctorant.

"A défaut de dire que la théorie de la relativité ne fonctionne pas, on préfère dire que c'est l'univers qui est en expansion. Einstein regrettera amèrement d'avoir proposé cette constante n'y voyant plus aucune utilité. Mais ce qu'il ne sait pas aujourd'hui, c'est que sa constante permet très bien de décrire l'accélération de l'expansion de notre univers. Celle-ci à la dimension d'une force et est donc associée à une énergie" .

JPP explique (dans une courte notice) comment utiliser les équations d'Einstein et trouver des solutions. Deux manières sont possibles pour utiliser les tenseurs. De solutions particulières avec des métriques (entre-autres) ou alors une solution générale (houlà).


Devant toutes ces affirmations de sachants : Hors constante cosmologique qu'elles sont ou qu'elle est l'équation particulière ou générales qui montre(nt) une expansion. Si elles/elle n'existe(nt) pas alors l'affirmation du doctorant devient vraie ?

Pas facile de comprendre quand les sachants ne disent pas exactement la même chose. Certes il y a le discours d'équivalence. Mais c'est un peu insatisfaisant.

[Gilgamesh]

Encore une fois merci pour ces explications techniques mais claires je n'avais pas intégré la notion de pression radiative du début.
Peut-on imaginer que cette énergie sombre soit liée aussi à la matière ?

J'ai une question (déjà posée mais entremêlée avec d'autres) Attention pour moi c'est un des sommets de Himalaya.

J'ai plusieurs fois écouté Etienne Klein (grand vulgarisateur et philosophe des sciences). Je sais qu'il est très apprécié au CEA. Il avait dit pour expliquer (historiquement) le big Bang que c'était à partir des équations d'Einstein.

On fait un déroulé arrière et on arrive à une structure primitive. Jusque-là ; ok j'ai compris.
Je sais que Lemaitre et Friedmann ont trouvé des solutions avec et sans la constante cosmologique (qui était pour Einstein une rustine répulsive destinée à compenser la gravité pour conserver son univers statique).
S'apercevant que l'univers était en expansion il l'a considérée comme superflue car elle semblait augmenter l'expansion).

Jusque-là c'est de l'archiconnu. Mais j'ai vu dans un blog d'un doctorant qui doit être postdoctorant.

"A défaut de dire que la théorie de la relativité ne fonctionne pas, on préfère dire que c'est l'univers qui est en expansion. Einstein regrettera amèrement d'avoir proposé cette constante n'y voyant plus aucune utilité. Mais ce qu'il ne sait pas aujourd'hui, c'est que sa constante permet très bien de décrire l'accélération de l'expansion de notre univers. Celle-ci à la dimension d'une force et est donc associée à une énergie" .

JPP explique (dans une courte notice) comment utiliser les équations d'Einstein et trouver des solutions. Deux manières sont possibles pour utiliser les tenseurs. De solutions particulières avec des métriques (entre-autres) ou alors une solution générale (houlà).


Devant toutes ces affirmations de sachants : Hors constante cosmologique qu'elles sont ou qu'elle est l'équation particulière ou générales qui montre(nt) une expansion. Si elles/elle n'existe(nt) pas alors l'affirmation du doctorant devient vraie ?

Pas facile de comprendre quand les sachants ne disent pas exactement la même chose. Certes il y a le discours d'équivalence. Mais c'est un peu insatisfaisant.

Les équations ne peuvent pas montrer l'expansion. De la même façon que la relation fondamentale de la dynamique F = ma ne permet pas de montrer que la Terre tourne, ni que votre voiture roule, ni dans quelle direction, ni à quelle vitesse.

On peut quand même dire toutefois que la résolution de l'équation d'Einstein dans un univers homogène et isotrope aboutit nécessairement à un univers dynamique, au sens où il n'existe pas de solution statique : l'univers soit s'expand, soit se contracte. Seule l'observation (redshifts galactiques) permet de déterminer dans quel cas on se trouve. Mais on peut noter en passant qu'il en était de même avec Newton : un gaz d'étoiles, même d'extension infini et statique au départ s'effondre nécessairement, et retrouve la loi de Hubble de proportionnalité entre la distance et la vitesse radiale (mais avec des astres qui s'approchent de l'observateur).

Les équations ne permettent pas de déterminer s'il y a une constante cosmologique, ni quel est son signe. Λ peut être positive, nulle ou négative (Lemaître envisage les trois cas).

Concernant l'équation d'Einstein :

R_µv - 1/2Rg_µv (+Λg_µv) = kT_µv

il n'existe pas de résolution analytique générique. En cosmologie on s'en sort en postulant que l'univers est homogène et isotrope. La résolution est alors possible et on trouve la métrique de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (en coordonnées polaires r,θ,Φ) :

ds² = c²dt² - a(t)²(dr²/(1-kr²) + r²dΩ²)

avec ds l'élément de longueur (le temps propre à un facteur c près)
a(t) le facteur d'échelle
k = -1, 0 ou +1 le facteur de courbure
dΩ² = dθ² + sin²θ dΦ² la métrique sur la sphère

C'est la forme générale de la métrique pour tous les univers homogènes et isotropes.

Si on envisage les 3 cas de courbures séparément on a les 3 formes dérivées qui sont détaillées ici : Métrique de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker


Si vous avez envie de débrouiller tout ce formalisme, je vous conseille le cours en ligne de Richard Taillet (université de Savoie), dont voici le premier épisode.
https://www.youtube.com/watch?v=1xuUkU3xa-g

[Daniel1958]

Ben Merci

Jje crois que j'ai eu le cours là

J'ai réussi à avoir le cours de Taillet en pdf. Ce monsieur semble avec Aurelien Barreau (du département quasi voisin) et Mme Deruelle un des rares à enseigner et à distribuer son savoir. J'ai même pu avoir sous Sage 8.2 les formules de calcul à intégrer avec les lignes de code. Mais je suis bien loin d'avoir le niveau pour l'instant. Je vois aussi que M. Taillet a supervisé la traduction française du livre de la RG de Moore.
Bien cordialement et merci d'avoir démystifié les équations. On en fait un peu vite des raccourcis "du genre elles ont permis" c'est les chercheurs qui ont trouvé.

Cordialement

[Daniel1958]

Bonjour

D'abord Merci pour ce cours talentueux et éclairant. Dommage que les bouquins de vulgarisation (mêmes de bon niveau éludent ces détails). Je commence à comprendre que l'on a un peu sacralisé ces équations. Attention elles restent un outil mathématique fantastique. Mais je commence à mieux comprendre (grace à ces éclaircissements) les réactions des physiciens (Einstein Vs Lemaitre).

Par l'explication sur le vide est conceptuellement plus difficile pour moi à comprendre. Le niveau mathématique est pour moi hors d'atteinte. Je n'ai pas le niveau d'abstraction necessaire. Ces mathématiques ont des opérateurs non conventionnels et peuvent être non commutatives.

J'ai du mal à comprendre experience de Casimir. Je me dis que l'attirance des deux lames peut être liée à des histoires de pressions et à des phénomènes électromagnétiques liée à la nature de l'acier (comme pour des polymères).

Toutefois je fais une expérience similaire de pensée

Je prends une sphère en verre dont je fais le vide et je mets comme pour l'expérience Casimir deux lames en platine ou or

J'ajoute dans chambre expérience 8 capteurs passifs. Cette chambre est entourée de plomb et de Bore et d'une cage de Faraday (en cuivre).

Si je vois mes deux lames se rapprocher :

Puis-je conclure que c'est dû à l'Energie Quantique du Vide. Car dans mon expérience il ne peut y avoir de champs liés à des interactions "extérieures".
Cette énergie du vide peut-elle être considérée comme venant du vide primordial ?
Mes capteurs devraient aussi enregistrer des photons émis par les particules et les antiparticules virtuelles. Il y a bien statistiquement des possibilités qu'elles se rapprochent et fusionnent ?

Cordialement

[Deedee81]

Salut,

Oui, si elles se rapprochent ce sera dû à ça, mais attention c'est aussi très difficile à mesurer la force étant vraiment minuscule, vraiment TRES minuscule.
Faut arriver à éliminer toute effet parasite et c'est une sinécure.

Tes capteurs ne vont rien détecter car les particules en question (on parle ici de photons virtuels, les particules/antiparticules étant massives leur contribution est négligeable) sont virtuelles et si on captait quelque chose on aurai là un moyen de tirer indéfiniment de l'énergie du vide ce qui serait une hérésie. Pour avoir l'effet Casimir il faut d'ailleurs que ces fluctuations du vide se comportent comme des ondes stationnaires et soient réfléchies, non absorbées. On considère le conducteur comme étant parfait (dans les expériences les plus récentes la précision est telle qu'on doit tenir compte que le conducteur/miroir n'est jamais parfait).

EDIT et tu as raison sur les difficultés techniques du sujet, la théorie quantique des champs c'est franchement ardu et en espace-temps courbe c'est encore pire. Et en plus l'intuition est extrêmement trompeuse dans ce domaine qui est d'un point de vue conceptuel très difficile (dans les référentiels accélérés ou en présence de gravitation, le nombre de particules n'est pas une grandeur invariante ce qui montre que même la notion de particule n'est pas, mais alors là vraiment pas classique).

[Daniel1958]

Encore une fois l'invariant du forum c'est les réponses claires, précises avec de ces spécialistes sur ces sujets non intuitifs et abstraits. Les mythes sont un peu détruits par la réalité. Les énergies en cause sont faibles et les occurrences rares (je pense aussi aux particules qui sont intriquées que l'on trouve difficilement car elles ne sont pas fréquentes). Les vulgarisateurs savent un peu trop faire mousser ces sujets pour vendre leur bouquin.

Est-ce que ce vide quantique (sans énergie extérieure) expérimental local est déviré du vide quantique initial. Je crois (je suis prudent) que ce vide initial a été atteint de schizophrénie en "perdant" le champ de Higgs.
Peut-on dire que notre vide local expérimental soit conforme à la théorie GUT (après l'inflation)

Cordialement et merci refaire fonctionner mes circuits neuronaux.



Il me semble (pour ne pas dire de bêtises) que cette hypothèse n'a pas la faveur de MR Luminet. Il manquerait des éléments de preuves.

[Gilgamesh]

Encore une fois l'invariant du forum c'est les réponses claires, précises avec de ces spécialistes sur ces sujets non intuitifs et abstraits. Les mythes sont un peu détruits par la réalité. Les énergies en cause sont faibles et les occurrences rares (je pense aussi aux particules qui sont intriquées que l'on trouve difficilement car elles ne sont pas fréquentes). Les vulgarisateurs savent un peu trop faire mousser ces sujets pour vendre leur bouquin.

Est-ce que ce vide quantique (sans énergie extérieure) expérimental local est déviré du vide quantique initial. Je crois (je suis prudent) que ce vide initial a été atteint de schizophrénie en "perdant" le champ de Higgs.
Peut-on dire que notre vide local expérimental soit conforme à la théorie GUT (après l'inflation)

Est ce que le vide actuel est dérivé du vide initial, par hypothèse oui, pour tous les scénarios qui envisage le "premier moment" de notre univers (ou "Big Bang" ou ce qu'on veut) comme un changement de phase du vide. Et je dirais qu'aujourd'hui c'est devenu un peu incontournable.

En revanche, qu'est-ce qui a changé d'état, à quoi ressemble le so-called inflaton, c'est très ouvert, au sens où on ne peut de faire de ce champs qu'un portrait robot, et il en existe des dizaines de versions, avec un ou plusieurs champs, des potentiel convexe ou concave.... Et il existe au moins une version où il s'agit du champ de Higgs.

Peut-on dire que notre vide local expérimental soit conforme à la théorie GUT ? Bon, le but de faire des théories c'est qu'elles soient conforme à la réalité, et pas l'inverse, donc la question est bizarrement posée Ce qui est vrai c'est que le niveau d'énergie du vide n'est pas au niveau attendu et il va falloir comprendre pourquoi. Y'a encore une longue route pour y arriver, amha.

Il me semble (pour ne pas dire de bêtises) que cette hypothèse n'a pas la faveur de MR Luminet. Il manquerait des éléments de preuves.

Luminet parle pas mal de constante cosmologique (et pas en mal).

Exemple : https://www.youtube.com/watch?v=mHMDFiwnLMA

[Daniel1958]

Merci

Ah Luminet est très clair (sympa l'accent marseillais) et pédagogue. Bon je n'ai vu que la première partie mais c'est déjà très instructif.

J'ai noté un paradoxe (pas évident à comprendre) mais qui expliquerait l'accélération de l'expansion au bout de 6/7 Md années. Il dit en substance et je ne l'avais jamais entendu que les plus vielles galaxies subissent un relatif ralentissement de l'expansion dû à la gravité. Mais que les galaxies plus proches sont-elles en accélération.
Et surtout il semble que la courbure de l'espace soit quasi nulle.

Merci pour les explications et la vidéo que je ne connaissais pas.

[invite95355625]

Bonjour,

Ah Luminet est très clair (sympa l'accent marseillais) et pédagogue.
Il dit en substance et je ne l'avais jamais entendu que les plus vielles galaxies subissent un relatif ralentissement de l'expansion dû à la gravité. Mais que les galaxies plus proches sont-elles en accélération.

Il dit ça, que les galaxies les plus vieilles sont les plus éloignées de nous?

[Deedee81]

Salut,

Mais que les galaxies plus proches sont-elles en accélération.

Tu as dû mal comprendre. Les plus proche ralentissent, accélèrent, reste à même distance, y a de tout. C'est dû simplement à la gravité, les galaxies du groupe local ou de l'amas local sont liées par la gravité et orbitent les unes autour des autres.

Andromède par exemple (la plus proche, à part les galaxies naines) nous fonce dessus et devrait fusionner avec la voie Lactée d'ici un milliard d'années. Sans risque (les étoiles sont très espacées versus leur taille) mais le gaz interstellaire se comprimera et provoquera beaucoup de pouponnières d'étoiles. S'il y a encore quelqu'un pour le voir, le ciel sera sûrement spectaculaire

Et surtout il semble que la courbure de l'espace soit quasi nulle.

Mais ça c'est exact.

Il dit ça, que les galaxies les plus vieilles sont les plus éloignées de nous?

Je suppose qu'il a voulu dire "les plus anciennes", c'est-à-dire loin dans le passé (vu que voir loin c'est voir dans le passé). Mais en effet c'est galaxies lointaines sont vues plus jeunes.

[Daniel1958]

Bonjour

Ben pas vraiment.

En fait, je peux me tromper (je suis un peu neuneu) ou avoir compris à l'envers.

Mais on retrouve ses arguments sur dans son livre. Je vais le relire avec plus acuité maintenant que j'ai acquis des connaissances supplémentaires grâce aux Modérateurs du Forum Futura Sciences

Son bouquin est le fruit de 6 années de travail.

Il dit simplement que ces galaxies les plus éloignées restent affectées par la gravité (qui doit être très minime du fait du déplacement lié à l'expansion). Ces galaxies anciennes ne sont donc pas affectées par l'accélération de l'expansion.

Mais les galaxies plus proches (et plus récentes) sont affectées par l'accélération de l'univers qui a aurait débuté il y a 6 ou 7 Md d'années.

Rassurez-vous j'ai été le premier étonné et j'ai vérifié la video et le livre. Ces effets correspondent aux datas de l'expériences sur la localisation des "chandelles" un an après (qui me font penser au céphéides)

Cordialement

[Deedee81]

Je ne l'ai pas lu (ni entendu) donc je ne vais pas en juger plus que ça Il n'est pas exclu que l'explication manque de clarté.

Il dit simplement que ces galaxies les plus éloignées restent affectées par la gravité (qui doit être très minime du fait du déplacement lié à l'expansion). Ces galaxies anciennes ne sont donc pas affectées par l'accélération de l'expansion.

Mais les galaxies plus proches (et plus récentes) sont affectées par l'accélération de l'univers qui a aurait débuté il y a 6 ou 7 Md d'années.

Là, c'est la bonne raison.

Si on modélise l'accélération par une constante cosmologique, de fait, elle joue moins dans le passé car l'univers était plus dense
(et donc le terme cosmologique constant est plus faible comparé au terme de densité d'énergie-impulsion)

Donc la gravité ne jouait pas moins, au contraire, les effets gravitationnels étaient déjà présent et plus fort et donc annulaient l'effet de l'accélération.
(c'est peut-être ce que tu as voulu dire, là je me demande si ce n'est pas moi qui ait mal compris EDIT j'ai supprimé une remarque qui n'était peut-être pas juste dans mon message)

Le calcul montre alors que sont effet (en estimant la constate sur base de l'accélération actuelle) se fait sentir à peu près à la moitié de l'âge de l'univers.

je ne retrouve plus le résultat des mesures (Gilga a sûrement ça sous le coude ) mais ça colle assez bien.

[Lansberg]

Bonjour,

Il dit simplement que ces galaxies les plus éloignées restent affectées par la gravité (qui doit être très minime du fait du déplacement lié à l'expansion). Ces galaxies anciennes ne sont donc pas affectées par l'accélération de l'expansion.

Mais les galaxies plus proches (et plus récentes) sont affectées par l'accélération de l'univers qui a aurait débuté il y a 6 ou 7 Md d'années.

C'est l'expression qui est source de confusion ! L'univers actuel est dominé par l'énergie noire. Mais ça n'a pas toujours été le cas. L'étude des galaxies lointaines (à grands redshifts) permet de remonter dans le temps et de constater qu'il y a plus de 6 milliards d'années environ, l'univers dans son ensemble était dominé par la matière. L'étude des galaxies plus proches montre que c'est maintenant l'énergie noire qui domine, mais cela affecte aussi bien l'univers proche que l'univers très lointain.

[Daniel1958]

Cette approche est très cohérente Mais elle me semble diverger légèrement avec le livre

Bon je vais reprendre la phrase de bouquin mot pour mot (je ne triche pas pour avoir raison).

Après je ne suis pas assez féru pour en tirer la "substantive moelle".

L'écume de l'espace-temps page 98

"les galaxies très lointaines montrent parfaitement un ralentissement de leur cours, signe que l'expansion de l'univers a bien été freinée dans les premiers milliards d'années par la gravité, en revanche la vitesse des galaxies les moins éloignées s'accroit de manière exponentielle, prouvant que l'expansion de l'espace s'est accélérée au bout de 7 milliards d'années".

Je veux éviter de surinterpréter.

Cette phrase vient à l'appui de résultats expérimentaux confirmés depuis.
La phrase est ambiguë car il aurait dû peut-être préciser malgré l'accélération actuelle de l'expansion les galaxies lointaines.......du fait cette accélération est moindre. En exagérant le trait on a l'impression que galaxies plus récentes vont doubler les galaxies plus anciennes.

Toutefois il faut aussi penser que l'accélération de l'expansion est de portée immédiate mais que la gravité est limitée à C. D'où je pense qu'il y a une forte latence (accélération faible mais influence de la gravité qui décroit lentement malgré les distances) Ps ne riez pas
Il faudrait pouvoir comparer avec des "taux d'accélération prévus et constatés. Il faut faire les calculs (avec de larges approximations) pour comprendre . Mais ne comptez pas sur moi......je suis bien trop nul.


Est-ce que ce taux plus faible pour l'instant ne remet pas un peu en question le calcul du rayon de l'univers observable et le fait que les galaxies les plus éloignées puissent "s'éloigner" à des vitesses d'expansion > à C. Je ne comprends pas cette brusque accélération au niveau du timing et surtout ce qu'elle est vraiment (pas sa nature mais ce qu'elle pourrait représenter). Elle arrive un peu brutalement (gravité devenue trop faible compte-tenu de la distance et de l'expansion "sphérique"???) .

[yves95210]

Salut,

"les galaxies très lointaines montrent parfaitement un ralentissement de leur cours, signe que l'expansion de l'univers a bien été freinée dans les premiers milliards d'années par la gravité, en revanche la vitesse des galaxies les moins éloignées s'accroit de manière exponentielle, prouvant que l'expansion de l'espace s'est accélérée au bout de 7 milliards d'années".

Je veux éviter de surinterpréter.

Cette phrase vient à l'appui de résultats expérimentaux confirmés depuis.
La phrase est ambiguë car il aurait dû peut-être préciser malgré l'accélération actuelle de l'expansion les galaxies lointaines.......du fait cette accélération est moindre. En exagérant le trait on a l'impression que galaxies plus récentes vont doubler les galaxies plus anciennes.

J'ai l'impression que tu fais une confusion : à l'époque où les galaxies très lointaines (redshift z > 5) ont émis le rayonnement qu'on observe aujourd'hui, le taux d'expansion était effectivement en train de diminuer ("l'expansion de l'univers a bien été freinée dans les premiers milliards d'années par la gravité").
Mais aujourd'hui (au même instant que nous du temps cosmique - la durée écoulée depuis le big bang), l'univers étant homogène et le taux d'expansion étant donc le même partout à chaque instant t du temps cosmique, elles sont soumises au même taux d'expansion que les galaxies plus proches (qui ont émis plus récemment le rayonnement qu'on observe).
Et étant beaucoup plus éloignées, comme il s'agit d'un taux, à multiplier par la distance (en première approximation), elles s'éloignent de nous bien plus vite que les galaxies proches, au point que leur vitesse d'éloignement dépasse c pour les plus lointaines.

Au passage, il y a une autre confusion (mais ce n'est peut-être qu'une question de vocabulaire) : quand tu parles de galaxies anciennes ou récentes tu parles de la date à laquelle elles ont émis le rayonnement qu'on observe. Donc effectivement les images qu'on observe sont plus anciennes pour les galaxies lointaines que pour les galaxies proches; mais ça ne veut pas dire que les galaxies lointaines sont plus anciennes (qu'elles se sont formées plus tôt) que les galaxies proches.

En fait les équations de Friedmann, solution de l'équation d'Einstein dans un espace homogène et isotrope, ne sont pas compliquées à comprendre (ce qui est un peu plus compliqué, c'est de résoudre l'équation d'Einstein pour aboutir à cette solution). De ces deux équations je n'écris ici que la première, pour un modèle d'espace-temps "plat" (dont la partie spatiale est de courbure nulle, conformément aux observations),

où (le taux d'expansion), (le facteur d'échelle) et (la densité de masse/énergie de la matière), dépendent du temps, et , la constante cosmologique est... constante.
Le facteur d'échelle caractérise l'évolution de la distance entre deux objets éloignés de l'univers, l'un et l'autre "immobiles" dans l'espace, mais suivant donc le mouvement général d'expansion.
La notation représente la dérivée de par rapport au temps.

La densité de masse de la matière (une masse volumique) est inversement proportionnelle au volume qui contient cette matière. Ce volume augmente avec l'expansion, puisqu'il est proportionnel à . Donc est inversement proportionnelle à .

Dans un passé lointain, disons à z=9, était 10 fois plus petit qu'aujourd'hui, et était donc 1000 fois plus grande qu'aujourd'hui.
Aujourd'hui le terme en contribue pour environ 30% à la valeur de et le terme en pour environ 70%.
Mais à z=9, le terme en de l'équation était 1000 fois plus grand, alors que la valeur du terme en était la même qu'aujourd'hui (puisque est constante), donc négligeable par rapport au terme en . L'équation de Friedmann pouvait donc s'écrire approximativement


Autrement dit, à z assez grand, l'univers était totalement dominé par la matière et la gravitation avait pour effet de ralentir l'expansion, puisque diminuait, et donc aussi.

Ce n'est que "récemment" (il y a quelques milliards d'années, quand-même...) que l'ordre de grandeur du terme en a cessé d'être négligeable par rapport au terme en . Puis, le terme en continuant de décroître, le terme en est devenu dominant.

Dans un futur assez lointain, c'est le terme en qui deviendra négligeable, et on pourra simplifier l'équation en l'écrivant

Le taux d'expansion tend donc vers une constante.

Dans l'équation

si tu as fait un peu de maths, tu dois reconnaître à droite la dérivée par rapport au temps du logarithme népérien de , et en déduire que (dans un futur assez lointain)


Autrement dit la croissance du facteur d'échelle sera exponentielle.

Aujourd'hui on est quelque-part entre les deux : a cessé de décroître et commencé à augmenter depuis quelques milliards d'années.


Et, pour répondre à ton inquiétude au-sujet de l'effet de l'accélération de l'expansion sur le rayon de l'univers observable, celui-ci se calcule aussi à partir de l'équation de Friedmann, à l'aide des mêmes paramètres (dont ). Tu trouveras la formule dans cette discussion. Dans le cas qui nous intéresse (avec non nul), c'est une intégrale qui n'a pas de solution analytique, mais qui peut se résoudre numériquement.

[Lansberg]

Aujourd'hui on est quelque-part entre les deux : a cessé de décroître et commencé à augmenter depuis quelques milliards d'années.

Petite rectification. H continue de décroître mais au lieu de tendre vers 0 (comme dans l'ancien modèle d'univers), H va tendre vers Ho.√Ωlambda soit environ 56 km/s/Mpc.

[Daniel1958]

Bon c'est clair pour les maths on verra (je dois m'aguerrir et ce n'est pas gagné mais j'ai les bouquins Les Relativités et le Moore pour analyser ça dans dix ans).

Attention je suis un béotien curieux qui essaye de comprendre. Mais en contrepartie je peux dire des énormités.


Effectivement j'avais oublié qu'il parlait de l'images des galaxies. Je pensais bêtement qu'il parlait horizon de l'univers observable. J'ai fait cette confusion. Par contre pour moi anciennes= lointaines. Je sais bien qu'il y a dans notre galaxie des étoiles vielles de plus de 12 milliards d'années situées à quelques milliers d'années lumières.
Je note l'approche par la constante cosmologique "Aujourd'hui on est quelque-part entre les deux : H a cessé de décroître et commencé à augmenter depuis quelques milliards d'années" Ce sont les hypothèses de Friedmann. Mais comment expliquer la rupture dans le temps avec l'accélération de l'expansion. Il doit y avoir une phénoménologie explicative. L'Etude de la constante est selon moi comme étudier des maths "heuristiques". Ça tombe super bien au niveau des calculs mais ça ne donne pas d'explications.

Je note La densité de masse de la matière (une masse volumique) est inversement proportionnelle au volume qui contient cette matière. Ce volume augmente avec l'expansion. Ce qui est limpide et logique.

Mais je viens de lire un super livre d’un jeune astrophysicien Sébastien Caressou le Cosmos et nous. La couverture du livre est peu engageante mais le contenu du livre est excellent. Un vrai livre de cosmologie et d'exobiologie. Des prescripteurs connus Uzan etc..
L’auteur nous dit que l’idée dominante l’expansion n’est plus celle de l'expansion du vide (comme un cake qui gonfle avec de raisins galaxie je rajoute ou un élastique). Cette idée serait erronée.
La vision actuelle serait une fuite des galaxies (en vitesse de libération) accélérée par de l’énergie sombre (dont on ne connait toujours pas la nature). Pour les cosmologistes le vide ne serait pas en expansion. Pas de vide qui enfle. Mais des galaxies qui ont bougé au départ (on ne sait pas pourquoi) et dont le mouvement est désormais accéléré par de l'énergie sombre. Le "secret" serait que tout est en mouvement.

Pour moi toutes ces images sont contradictoires. En fin de compte plus on apprend plus les avis divergent et moins on en sait car on est déboussolé.

[Lansberg]

"H a cessé de décroître et commencé à augmenter depuis quelques milliards d'années".

Non. Voir au-dessus en #55 !

[yves95210]

Petite rectification. H continue de décroître mais au lieu de tendre vers 0 (comme dans l'ancien modèle d'univers), H va tendre vers Ho.√Ωlambda soit environ 56 km/s/Mpc.

Oui, tu as raison, je me suis un mélangé les pinceaux (à force d'entendre parler d'"accélération de l'expansion")...

[Lansberg]

Il faut reconnaître que c'est contre intuitif, une expansion accélérée avec un taux d'expansion qui diminue !

[yves95210]

Bon c'est clair pour les maths on verra (je dois m'aguerrir et ce n'est pas gagné mais j'ai les bouquins Les Relativités et le Moore pour analyser ça dans dix ans).

Là, les maths dont je parle sont du niveau bac scientifique (en tout cas celui de notre époque, aujourd'hui je n'en sais rien).

Je note l'approche par la constante cosmologique "Aujourd'hui on est quelque-part entre les deux : H a cessé de décroître et commencé à augmenter depuis quelques milliards d'années"

Erreur bête de ma part. Tiens compte de la correction apporté par Lansberg : H continue de décroître mais moins vite.

Ce sont les hypothèses de Friedmann. Mais comment expliquer la rupture dans le temps avec l'accélération de l'expansion. Il doit y avoir une phénoménologie explicative. L'Etude de la constante est selon moi comme étudier des maths "heuristiques". Ça tombe super bien au niveau des calculs mais ça ne donne pas d'explications.

Pas plus qu'on n'en a pour la gravitation, une interaction dont on ne connaît pas le vecteur (contrairement par exemple à l'interaction électromagnétique dont le vecteur est le photon).
Et certains physiciens (minoritaires) estiment qu'on n'a pas besoin de plus d'explication pour la constante cosmologique, puisque Lambda apparaît mathématiquement comme constante d'intégration quand on établit les équations de la RG à partir des hypothèses d'Einstein, et que rien n'impose qu'elle soit nulle.
En tout cas, tant que les observations ne prouvent pas que Lambda n'est pas constante (ou que les modèles d'espace-temps de sections spatiales parfaitement homogènes et isotropes conduisant aux équations de Friedmann ne sont pas une approximation assez précise de notre univers actuel, loin d'être homogène à une échelle inférieure au milliard d'années-lumière), on n'a pas besoin d'autres hypothèses.