modèle LambdaCDM ou MOND : quid de la constante cosmologique ?

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bonsoir :

il semblerait que la théorie MOND marque quelques points ces derniers temps. Ma première question est tout bête :

est que la théorie MOND comprends malgré tout la constante cosmologique ou pas du tout ?

cordialement

stéphane
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[physeb2]

Bonsoir Stéphane,

les théories type MOND doivent utiliser une constante cosmologique pour reproduire la cosmologie a grande échelle.

[Deedee81]

Salut,

les théories type MOND doivent utiliser une constante cosmologique pour reproduire la cosmologie a grande échelle.

Précision : les théories MOND modifient la gravité pour avoir un effet attractif plus important en gravité très faible, et donc se passer de matière noire (ce n'est pas possible bien qu'il ne soit pas exclut d'avoir une partie due à ça, moi j'aime bien l'idée que la matière noire soit plusieurs choses différentes). Et donc pour un effet répulsif comme l'énergie noire, il faut là aussi ajouter quelque chose (énergie noire, constante cosmologie, ou quoi que ce soit du moment qu'on le modélise pour reproduire l'effet, c'est déjà ça. L'énergie noire a une nature/origine encore plus mystérieuse que la matière noire).

Mais je ne sais pas trop quelle forme ça peut prendre dans une théorie MOND. Il en existe des formulations relativistes, faut peut-être regarder de' ce coté.

[physeb2]

Bonjour Deedee,

Mais je ne sais pas trop quelle forme ça peut prendre dans une théorie MOND. Il en existe des formulations relativistes, faut peut-être regarder de' ce coté.

Je me référais aux versions relativistes, il n'est pas possible de faire de cosmologie sans ça.

Par exemple, le papier de RMOND (version alternative a TeVeS) ils utilisent une constante cosmologique pour reproduire en partie le CMB:
https://arxiv.org/pdf/2007.00082.pdf

Tu ne peux pas à la fois proposer une modification qui amplifie l'attraction en champs faible et avoir un effet répulsif dans les champs encore plus faible. Il faut donc introduire autre chose.

les théories MOND modifient la gravité pour avoir un effet attractif plus important en gravité très faible, et donc se passer de matière noire

Elles ne se passent pas complètement de matière noire. Si tu calibre MOND avec les galaxies, tu n'arrives déjà pas a reproduire correctement la dynamique des amas de galaxies.

moi j'aime bien l'idée que la matière noire soit plusieurs choses différentes

C'est possible en effet. Par exemple, quel est la contribution des trous noirs?

L'énergie noire a une nature/origine encore plus mystérieuse que la matière noire

C'est assez subjectif

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Par exemple, le papier de RMOND (version alternative a TeVeS) ils utilisent une constante cosmologique:

Merci beaucoup.

C'est possible en effet. Par exemple, quel est la contribution des trous noirs?

Tout à fait (depuis qu'on a découvert que les TN de masse intermédiaire, difficiles à détecter avant d'avoir les détecteurs d'OG, et non éliminés pas la chasse aux MACHOS, sont plus nombreux qu'on ne croyait).

C'est assez subjectif

Pas entièrement. Il y a(vait) pleins d'hypothèses pour la matière noire et l'énergie noire. Plusieurs ont pu être cartées pour la matière noire (*) : machos, neutrinos (du moins comme composante principale),... mais aucune à ma connaissance pour l'énergie noire. De plus on a des cartographies déjà assez fine de la matière noire (des effets gravitationnels évidemment, pas de la "matière") alors que pour l'énergie noire ça reste encore assez grossier en comparaison.

(*) enfin ça reste peu bien sûr. Il reste plus de candidats que d'exclus.

Mais on finira bien par comprendre (jusqu'à la découverte du prochain machin noir qu'on finira bien par découvrir )

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Bonsoir Stéphane,

les théories type MOND doivent utiliser une constante cosmologique pour reproduire la cosmologie a grande échelle.

Merci physeb2,

est ce qu'elle a la même densité d'énergie dans les deux cas (LambdaCDM, MOND) stp ? (5.3 10^-10 J/m³)

merci d'avance

stéphane

[physeb2]

Bonjour Stéphane,

je n'en sais rien. Intuitivement j'imagine qu'il faudrait une valeur différente mais je ne peux absolument pas l'affirmer.

[xxxxxxxx]

Merci physeb2,

Je vais me contenter de cette impression pour l'instant malgré tes doutes

cordialement

stéphane

[physeb2]

Bonjour Deedee,

Pas entièrement. Il y a(vait) pleins d'hypothèses pour la matière noire et l'énergie noire. Plusieurs ont pu être cartées pour la matière noire (*) : machos, neutrinos (du moins comme composante principale),... mais aucune à ma connaissance pour l'énergie noire.

Il y a pas mal de modèles de gravité modifié (sans constante cosmologique - Energie noire) qui ont été écartés. Il reste une grande quantité de modèles pour la matière noire et pour l'énergie noire. En cosmologie on est un peu a cour de possibilité pour distinguer entre la plupart des modèles de matière noire: Fuzzy Dark Matter (axion like paticule, champs scalaires), Warm Dark Matter (pleins de modèles) , Cold Dark Matter (plein plein de modeles). Pour ne parler que des plus classiques. C'est pour cela que je disais que c'est subjectif. Les deux sont assez mystérieux pour le moment. Mais bon je comprends ce que tu veux dire.

[pachacamac]

Bonjour,

Pour la matière obscure (noire) il y a plein de modèles = Okay.
Mais pour l'energie noire, n'y a t'il pas une hypothèse ( privilégiée?) qui dit : énergie noire = cst cosmologique = énergie du vide? ou alors je confusionne..

[physeb2]

Bonjour Pachacamac,

Mais pour l'energie noire, n'y a t'il pas une hypothèse ( privilégiée?) qui dit : énergie noire = cst cosmologique = énergie du vide? ou alors je confusionne..

L'énergie du vide était la solution la plus naturelle pour expliquer une énergie noire de densité constante (équation d'état = -1). Les calculs avec notre modélisation de la théorie quantique des champs donne un résultat 120 ordres de grandeurs plus élevé que nécessaire. Donc a l'heure actuelle, on ne considère pas l'énergie du vide comme explication.
L'énergie noire est une modification du contenu énergétique de l'Univers (membre de droite des équations d'Einstein) quand une constante cosmologique est une modification du modèle de gravité (modification dans le membre de gauche dans les équations).

Dans le cas d'une énergie noire de densité constante, c'est complètement équivalent a une modification du modèle de gravité. Comme on peut modéliser la constante cosmologique dans le cas de l'énergie noire, on étudie l'énergie noire en sachant que que le cas spécifique d'équation d'état constante = -1 est équivalente a une constante cosmologique.

Maintenant, il y a une foultitude de modèles pour essayer de donner un fondement théorique a l'énergie noire. Seulement elles ne sont pas vraiment connues du grand publique.

[pachacamac]

Merci.

Maintenant, il y a une foultitude de modèles pour essayer de donner un fondement théorique a l'énergie noire. Seulement elles ne sont pas vraiment connues du grand publique.

Mais que font donc les "vulgarisateurs" ?

[pachacamac]

Puis je avoir une piqure de rappel sur le pourquoi de : (équation d'état = -1).

Merci.

[yves95210]

Salut,

Puis je avoir une piqure de rappel sur le pourquoi de : (équation d'état = -1).

(extrait du cours d'introduction à la RG d'E. Gourgoulhon)

[physeb2]

Bonjour Pachacamac,

Mais que font donc les "vulgarisateurs" ?

1- Bah, tout d'abord il est pas dit que beaucoupe de vulgarisateurs connaissent ces modèles
2- Ceux qui les connaissent n'ont certainement pas envie d'en parler car quand on fait de la vulgarisation il est peu recommendable d'aller vers ce genre de choses

Je ne formulais pas de critique en disant qu'ils sont peu ou pas connus du grand public. On parle de moèles très spéculatif qui sont en général peu facil a comprendre.
D'ailleurs, une raison pour laquelle le modèle MOND s'est facilement répendu dans le grand public, c'est que c'est exceptionnellement simple a expliquer. L'idée de base non-relativiste se comprend avec le programme de lycée.

Je ne pense vraiment pas que ce soit une bonne idée de vulgariser des choses trop hypotétiques, ça fait vendre mais c'est éloigné de ce que devrait être la vulgarisation Je sais que tu le disais avec une pointe d'ironie, mais j'en ai profité pour dire ce que je pense sur le sujet.
Je vais donner 2 conférence de vulgarisation la prochaine semaine, et je ne vais en aucun cas parler des modèles d'énergie noire.

[Deedee81]

Salut,

Merci pour les infos. Je ne savais pas qu'on avait déjà pu écarter certains modèles d'énergie noire.

[physeb2]

Salut Deedee,

oui mais je te confirme qu'ils sont bien nombreux a être écartés. Déjà, il n'y a pas grand chose d'autre que la cosmologie pour contraindre l'énergie noire, contrairement a la matière noire. Donc oui il y a bien plus de modèles écartés au niveau de la matière noire qu'au niveau de l'énergie noire. Il y a tout un tas de branches de modèles DGP (Dvali, Gadabadze et Porrati) qui sont exclus, une bonne partie de modèles f(R) (connexion du scalaire de Ricci qui n'est pas contrainte et qui peut donc être changée dans les équations d'Einstein).

Donc il y a bien moins de modèles physiquement fondés que pour la matière noire et bien moins aussi qui sont aussi écartés. Mais dans la cosmologie je ne sais pas si on considère que l'un est plus mystérieux que l'autre. On a des observations indépendantes pour les effets gravitationnels pour les 2 secteurs et aujourd'hui aucun qui a un candidat parfait.
On a un peu abandonné l'idée de pouvoir discriminer entre beaucoup des modèles restant pour la matiere noire avec la cosmologie. L'astrophysique, Astro-particule et physique des particules sont nos grands espoirs Donc c'est pour ça que je dis que du point de vue d'un cosmologiste c'est pas vraiment différent le cas de la matière noire et le cas de l'énergie noire. Mais du point de vue de la physique des particules c'est assez différent.

[Deedee81]

Mais dans la cosmologie je ne sais pas si on considère que l'un est plus mystérieux que l'autre.

C'est plutôt les individus qui considèrent ça Mais de fait, tes explications sont éclairantes et j'aurais plutôt tendance à les voir maintenant sur un pied d'égalité (enfin, qualitativement du moins).

Merci pour ces précisions.

Dans ce domaine qui est assez loin de mes spécialités je lis surtout des articles vulgarisés (mais de bon niveau : PLS, La Recherche). Et je peux confirmer que tout ça..... je ne l'avais jamais lu. C'est un peu dommage.

[mtheory]

Merci.



Mais que font donc les "vulgarisateurs" ?

rhooooo.....

https://www.futura-sciences.com/scie...ie-noire-1033/

https://www.futura-sciences.com/scie...a-klein-46851/

https://www.futura-sciences.com/scie...anchard-47072/

https://www.futura-sciences.com/scie...e-noire-18277/

[stefjm]

Bonjour,

Si expansion exponentielle croissante, le toy modèle le plus simple (Newton) est une force répulsive proportionnelle à la distance.


de solution

Exemple au pif, pas calibré du tout :
https://www.wolframalpha.com/input?i...%2Ct%3D0..3%29

Un autre argument naïf est donnée par analyse dimensionnelle de la force : M.L.T^-2 : proportionnel à la distance pour l'expression la plus simple.

Cordialement

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bonjour stefjm

j'ai rien compris. où est la constante cosmologique là dedans stp ?

[yves95210]

Salut,

Si expansion exponentielle croissante, le toy modèle le plus simple (Newton) est une force répulsive proportionnelle à la distance.


de solution

C'est ni plus ni moins ce que dit la deuxième équation de Friedmann :

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bonjour yves

est il permis avec ça, de dire que Lambda dans le modèle LambdaCDM et dans MOND c'est pareil ?

[stefjm]

Si expansion exponentielle croissante, le toy modèle le plus simple (Newton) est une force répulsive proportionnelle à la distance.


de solution

Oups coquille :

donc




de solution

[stefjm]

bonjour stefjm
j'ai rien compris. où est la constante cosmologique là dedans stp ?

Dans le terme en k/m.

C'est ni plus ni moins ce que dit la deuxième équation de Friedmann :

Cool!
Un bête toy modèle à la rache qui colle avec une pointure.

[pachacamac]

Bonjour mtheory :

Une petite précision : ma remarque ( humoristique) sur l'absence de vulgarisation de l'energie noire ne concernait pas les hypothèses connues très amplement vulgarisées mais la foultitude de modèle indiquées par physeb2

une foultitude de modèles pour essayer de donner un fondement théorique à l'énergie noire.

qui a répondu :

Seulement elles ne sont pas vraiment connues du grand publique.1- Bah, tout d'abord il est pas dit que beaucoup de vulgarisateurs connaissent ces modèles
2- Ceux qui les connaissent n'ont certainement pas envie d'en parler car quand on fait de la vulgarisation il est peu recommandable d'aller vers ce genre de choses

Je ne formulais pas de critique en disant qu'ils sont peu ou pas connus du grand public. On parle de modèles très spéculatifs qui sont en général peu facile a comprendre.

[stefjm]

j'ai rien compris.

C'est une bête loi de Newton : somme des forces = masse fois accélération, avec une force proportionnelle à la distance.

[yves95210]

est il permis avec ça, de dire que Lambda dans le modèle LambdaCDM et dans MOND c'est pareil ?

En tout cas, pour qu'elle soit capable de reproduire les résultats de LambdaCDM à grande échelle, il faut qu'il y ait quelque-chose qui joue le même rôle que Lambda dans la théorie MOND relativiste qui reste à établir. Mais rien ne dit que ce "quelque-chose" serait une constante(*), ni quelle serait sa valeur.

(*) D'ailleurs même l'utilisation du modèle de Friedmann-Lemaître (dont LambdaCDM n'est qu'une paramétrisation destinée à rendre compte des observations) pourrait être remise en question, s'il était prouvé que l'écart entre la valeur de Ho calculée à partir des observations du CMB et celle déterminée à partir des observations de l'univers récent n'est pas dû à des erreurs systématiques (de modélisation des objets astrophysiques utilisés et/ou de modélisation des effets des inhomogénéités de l'univers récent sur le trajet des photons entre ces objets et nous).