Andromède et l'expansion

[Physics Rules]

## Split suite à la discussion : https://forums.futura-sciences.com/q...n-vitesse.html

Merci à l'avenir de respecter les règles de la section pédagogique : https://forums.futura-sciences.com/q...-rubrique.html ##

Je comprends ce que tu veux dire, @z3s3rg3 par "L'année lumière exprime une distance mais aussi un temps".
Oui, tout le monde sait qu'une AL est une distance. mais cette distance semble "s'étirer" si elle est loin. Loin = il y longtemps, d'où la notion de temps que tu essaies de glisser.
En fonction de la distance nous séparant de la zone observée, c = d/t avec un d qui est plus grand (expansion) => les galaxies les plus lointaines tirent vers le rouge. Ce n'est pas que "c" est plus "lent" ou "rapide", c'est que la galaxie s'éloigne (Doppler) => la longueur d'onde est étirée et sa couleur tend vers le rouge.

Par contre, je rebondis et je me rends compte que l'on tombe sur un paradoxe.
En supposant que l'on arrive à se téléporter sur une galaxie lointaine. On verrait notre voie Lactée tirer vers le rouge elle aussi, s'éloignant plus rapidement. Du point de vue de cette galaxie lointaine on verrait également Andromède s'éloigner plus rapidement aussi. Or, si on choisit une galaxie lointaine, nommons-là "galaxie G", dans l'alignement "Voie lactée - Andromède", ça impliquerai que l'une des deux s'éloignerait plus vite que l'autre du point de vue cette galaxie G.
Ce qui n'est pas le cas de notre point de vue Voie Lactée.

Quelqu'un a le début d'une interprétation de cette "incohérence" ? Je vous remercie.
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[pm42]

Or, si on choisit une galaxie lointaine, nommons-là "galaxie G", dans l'alignement "Voie lactée - Andromède", ça impliquerai que l'une des deux s'éloignerait plus vite que l'autre du point de vue cette galaxie G.

Ce n'est pas ce qu'on verrait.

Quelqu'un a le début d'une interprétation de cette "incohérence" ? Je vous remercie.

La gravitation est plus forte que l'expansion au niveau du groupe local. Donc que ce soit du point de vue de la Voie Lactée ou de ta galaxie G, on voit bien qu'Andromède se rapproche.

[Deedee81]

Salut,

Oui, précisions que si on mesure les vitesses de récession en fonction de la distance (en utilisant des chandelles cosmiques pour avoir une mesure de la distance indépendante) alors il y a des fluctuations dans la valeur qui sont justement de l'ordre de ces mouvements locaux. Deux galaxies très lointaines de nous mais qui sont assez proches l'une de l'autre peuvent très bien se rapprocher.

Si l'expansion domine à partir d'une certaine distance, ça ne veut pas dire que ces vitesses locales cessent d'exister. Ca veut juste dire que la vitesse de récession (par rapport à nous) est beaucoup plus grande que ces vitesses locales, c'est tout.

[physeb2]

La gravitation est plus forte que l'expansion au niveau du groupe local.

Non ce n'est pas correcte de dire cela. Dans le groupe local il n'y a pas d'expansion car le facteur d'échelle local est tombé a 0 lors de l'effondrement du halo. Dans un halo effondré il n'y a plus d'expansion. Il n'ya pas de compétition entre gravitation et expansion, cette guerre est terminé au moment du 'Turn-Around'.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Non ce n'est pas correcte de dire cela. Dans le groupe local il n'y a pas d'expansion car le facteur d'échelle local est tombé a 0 lors de l'effondrement du halo. Dans un halo effondré il n'y a plus d'expansion. Il n'ya pas de compétition entre gravitation et expansion, cette guerre est terminé au moment du 'Turn-Around'.

Il y a longtemps on avait eut une discussion interminable sur ce sujet. Les points de vue étaient opposés et .... impossibles à prouver (dans la discussion !) car les calculs RG avec hétérogénéités trop difficiles à mener.

Par "halo", je suppose que tu parles du grumeau de gaz primordial ? Grosso modo je présentais un argument semblable au tiens.

Aurais-tu une référence sur ce point de vue (qui est ma foi logique, mais c'est toujours mieux de le justifier, sinon, ça va encore tourner en rond) ?

[pm42]

Non ce n'est pas correcte de dire cela. Dans le groupe local il n'y a pas d'expansion car le facteur d'échelle local est tombé a 0 lors de l'effondrement du halo. Dans un halo effondré il n'y a plus d'expansion. Il n'ya pas de compétition entre gravitation et expansion, cette guerre est terminé au moment du 'Turn-Around'.

Je vous propose de relire la question initiale, de vous relire et de vous demander si le primo-posteur va mieux comprendre après cette remarque.
Parce que je ne suis pas entièrement sur qu'il connaisse bien les concepts de halo effondré et de Turn-Around.

Bref, est ce qu'on doit donner une explication vulgarisé qui va lui permettre de comprendre l'erreur de son raisonnement "au 1er ordre" ou doit on comme on le voit fréquemment faire une réponse niveau master qu'il ne comprendra pas même si cela l'impressionne (ça arrive assez fréquemment) ?

[Deedee81]

Bon, on n'est pas en pédagogie, mais tu as raison quand même : on a dérivé là. Ce n'était pas du tout la question (même si on y a répondu).

Physeb2, je te propose donc plutôt si tu souhaites parler de la raison d'absence d'expansion localement, d'ouvrir une discussion, en reprenant le même argument, en donnant une référence et en demandant un avis (autres approches, résultats encore discutés ? Etc.) Ca peut être intéressant.

Merci,

[physeb2]

Bonjour pm42,

Je présente mes excuses, j'ai répondu fatigué après une longue journée de travail.
J'ai fait une réponse très détaillée la semaine dernière sur le sujet de l'effondrement des halos ici (repense #10):
https://forums.futura-sciences.com/q...-cosmique.html

J'aurai du le mettre en lien dès le départ. Je ne cherche a impressionner personne, je t'assure.

Par rapport a ta question Deedee:

Aurais-tu une référence sur ce point de vue (qui est ma foi logique, mais c'est toujours mieux de le justifier, sinon, ça va encore tourner en rond) ?

En fait c'est la vision consensuelle dans le modèle de formation des structures qui commence avec l'article de Gunn & Gott 1972 sur l'étude de l'effondrement sphérique:
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/19......1G/abstract
Le terme de courbure local de la sur-densité prend le dessus sur le reste des densités d'énergie au fil du temps (car se dilue plus lentement que les autres) ce qui fait que la dérivée temporelle du facteur d'échelle locale devient négative a un moment donné. Ce moment est appelé le 'Turn-Around' qui correspond au début de l'effondrement par effet de contraction du facteur d'échelle local. La beauté du travail résulte dans l'idée formidable de résoudre parallèlement la solution exacte non-linéaire dans le cas sphérique et les valeurs correspondantes aux mêmes instants pour les perturbations en approximation linéaire. En particulier, ils montrent que le Turn-Around a lieu quand la perturbation linéaire vaut de l'ordre de 1.06 et l'effondrement se termine (ce qui correspond a la variolisation du halo) quand la perturbation linéaire vaut de l'ordre de 1.686.
Ceci permet le travail de Press & Schechter en 1974 qui associent ce résultat a un champs gaussaien aléatoire qui devrait bien représenter l'état des perturbations initiales (ceci fut confirmer observationnellement bien plus tard par l'observations des perturbations du CMB a la fin des années 80 par COBE et d'autres expériences de ballons) pour estimer la quantité de halo d'une masse donnée qui se forme a un redshift donné. C'est la fameuse fonction de masse de halos (Halo Mass Function) de Press & Schechter:
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/19....425P/abstract

Ce travail fut raffiner par la site par nombre d'articles:
Sheth, Mo & Tormen 2001 https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/20......1S/abstract
Jenkins et al. 2001 https://arxiv.org/abs/astro-ph/0005260
Tinker et al 2008 https://arxiv.org/abs/0803.2706

Ce sont des évolutions sur le fait de prendre en compte l'ellipticité des halos théoriquement ou semi-analytiquement (avec d'autres corrections) qui sont ajustées avec des simulations numériques.

Ce sont bien évidemment seulement les articles les plus connus. Tous supposent cette vision et ça fonctionne très bien. Maintenant je ne peux pas garantir qu'il n'existera pas une autre vision dans le futur qui fonctionne bien aussi. Seulement je ne la connais pas

[pm42]

Pas de problème. Merci pour cette réponse et pour le lien vers ton message détaillé.

[Physics Rules]

Effectivement, niveau master je n'y comprendrai rien.
Mais je vais peut-être tourner ma question différemment, et l'explication vulgarisée m'ira parfaitement j'imagine.
La question est : un observateur situé dans une galaxie lointaine, située dans l'alignement Andromède - Voie Lactée, voit-il ces deux galaxies se rapprocher "plus vite" l'une de l'autre, tout en s'éloignant "plus vite" de lui ?

[Deedee81]

Les explications avaient été données, non ? (je ne parle pas du reste plus compliqué )

La question est : un observateur situé dans une galaxie lointaine, située dans l'alignement Andromède - Voie Lactée, voit-il ces deux galaxies se rapprocher "plus vite" l'une de l'autre, tout en s'éloignant "plus vite" de lui ?

Il va les voir se rapprocher à la même vitesse l'une de l'autre tout en s'éloignant plus vite de lui.
(en fait pas tout à fait car il y a une dilatation du temps dite apparente plus un effet relativiste, il les verrait se rapprocher plus lentement l'une de l'autre. Mais on peut éviter les complications relativistes ici je pense)

Imagine que deux copains se voient et se rapprochent pour se serrer la main.
Maintenant, toi tu est dans un train passant très vite et tu les regardes de plus ou moins loin : vont-ils se rapprocher plus vite, moins vite ? Non, à la même vitesse évidemment

Parfois certaines questions trouvent une réponse toute simple dans la vie au quotidien. Faut en profiter, ça aide à comprendre.

[Physics Rules]

Je pense que c'est précisément ça, mon problème : je pense trop avec la vie du quotidien.
J'ai du mal à comprendre pourquoi seules les galaxies lointaines s'éloignent plus vite. Et plus elles sont loin, plus elles vont vite, expansion oblige. Car j'imagine qu'elles ne s'éloignent en réalité pas plus vite, c'est uniquement de notre point de vue ?

Pour reprendre l'exemple du train qui s'éloigne des deux copains : plus il est loin et plus il accélère, mais uniquement du point de vue des deux copains ? Ou accélère-t-il *vraiment* ? Dans ce cas, du point du vue du train, il verra les deux copains accélérer aussi (dans le sens éloignement), et toujours du point de vue du train, verra-t-on la distance entre les copains varier de manière accélérée (t ²) ?

[Deedee81]

Je pense que c'est précisément ça, mon problème : je pense trop avec la vie du quotidien.

Ca peut être un gros handicap en physique mais par chance.... pas ici.

J'ai du mal à comprendre pourquoi seules les galaxies lointaines s'éloignent plus vite. Et plus elles sont loin, plus elles vont vite, expansion oblige. Car j'imagine qu'elles ne s'éloignent en réalité pas plus vite, c'est uniquement de notre point de vue ?

En réalité la question n'a pas d'importance. Tout est relatif disait Einstein.

Pour reprendre l'exemple du train qui s'éloigne des deux copains : plus il est loin et plus il accélère, mais uniquement du point de vue des deux copains ? Ou accélère-t-il *vraiment* ? Dans ce cas, du point du vue du train, il verra les deux copains accélérer aussi (dans le sens éloignement), et toujours du point de vue du train, verra-t-on la distance entre les copains varier de manière accélérée (t ²) ?

On parlait vitesse. Là tu parles accélérations. C'est différent. L'accélération a des effets physiques (comme le fait d'être plaqué sur le siège quand une voiture accélère) : donc oui accélère vraiment.