Constante de Gravitation Universelle

[curiossss]

Bonjour,

J'ai un problème avec la Constante de Gravitation Universelle.
Sur ces 3 termes il y en a 2 qui me paraissent un souhait plutôt qu'une certitude : Pourquoi Constante ? Et pourquoi Universelle ?
Ce paramètre pourrait varier dans le temps partout dans l'univers, ou bien varier localement dans l'univers, ou bien une combinaison des deux.

On a mesuré avec une extrême précision sur Terre ce paramètre qui en astronomie relie la vitesse orbitale à la masse suivante l'expression :
Vitesse orbitale = racine carrée( G * Masse de l'étoile / Distance orbitale).
On peut observer la vitesse orbitale et la distance orbitale. Restent G et la masse de l'étoile comme des inconnues. Si on suppose G égal à sa valeur sur Terre, alors on peut déduire correctement la masse de l'étoile. Si non, alors la déduction est fausse, et rien ne nous indiquera notre erreur.

Ceci pour notre système Solaire. Mais si on regarde les vitesses des étoiles dans notre galaxie et dans les autres aussi, on mesure des vitesses différentes de ce que prédit la théorie (de Newton).
A mon sens on avait le choix de faire varier G pour accorder les observations à la théorie, mais on a préféré explorer deux autres voies : la présence d'une hypothétique matière sombre et une variabilité de la Loi d'Attraction Universelle de Newton en fonction de la distance. Mais ces deux théories ne réussissant pas à s'accorder à toutes les observations ne serait-il pas judicieux d'envisager que G puisse varier et en tirer toutes les conséquences ? Car l'affirmation que G soit constante repose après tout sur sa mesure sur Terre et le souhait qu'elle soit partout la même dans l'univers, comme si elle était une propriété intrinsèque (de quoi ?) ne dépendant pas de l'état de l'univers...

Si on utilise l'idée d'un G variable pour expliquer les vitesses trop élevées des étoiles lorsqu'on s'éloigne du centre des galaxies, alors cela signifierait que G augmente lorsqu'on s'éloigne du centre des galaxies.

Quelqu'un connait des raisons supplémentaires pour considérer G comme une constante ?

Merci.
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[yves95210]

Bonsoir,

Fais une petite recherche avec comme mots clés "variable gravitational constant", et lis ce qui a été publié sur le sujet...

[curiossss]

Oui j'ai parcouru les gros titres mais rien de clair n'en ressortait.

Pour tenter d'expliquer les anomalies détectées expérimentalement (vitesse des étoiles dans les galaxies) on a envisagé la Matière Noire, et la modification de la loi de gravitation universelle de Newton (théorie MOND). Mais aucune ne réussit à expliquer l'intégralité des observations.

C'est la raison pour laquelle je m'interroge sur cette constante gravitationnelle : si elle n'est pas constante les deux théories citées tombent à l'eau, et il faudrait plutôt cartographier sa valeur à différents endroits de notre galaxie par exemple, puis essayer de comprendre la cause de la variation (environnement stellaire et/ou gazeux, âge des étoiles, anisotropies, historique, etc...).

Je ne vois nulle part dans la littérature une telle démarche. Mais beaucoup de travaux ne sont pas disponibles sans payer (sûrement pour faire avancer la science...), alors je pose la question si quelqu'un en a entendu parler ?

[ArchoZaure]

Bonjour.

Sur ces 3 termes il y en a 2 qui me paraissent un souhait plutôt qu'une certitude : Pourquoi Constante ? Et pourquoi Universelle ?

Parce que c'est une valeur qui fait le lien entre des entitées physiques au sein d'une loi censée être universelle.

Sur ces 3 termes il y en a 2 qui me paraissent un souhait plutôt qu'une certitude : Pourquoi Constante ? Et pourquoi Universelle ?

Parce que la loi énoncée par Newton est censée être une loi universelle.

C'est tout.

Newton a appelé ça comme ça puisqu'il formalisait la gravitation relativement à des grandeurs physiques, indépendamment de la nature des objets.
Ce sont les grandeurs physiques fondamentales; masse, distance, qui entrent en ligne de compte, et non pas le fait qu'on ait affaire à une pomme, à du cuivre, à du bois ou à une planète.
C'est donc "universel", compris dans ce sens à son époque.
C'était même censé être le fin mot de l'histoire...

Après comme je pense que vous le savez déjà, cette loi est purement empirique et incomplète.
Actuellement c'est la relativité générale, plus précise, qui remplace la théorie newtonienne.
Et là aussi, peut-être que G n'est pas une constante sachant que la théorie de la relativité générale n'est pas complète non plus.

On a tenté de vérifier la constance de G au cours du temps, et voici les premières conclusions :

Les chercheurs ont recueilli les données de Kepler et les ont comparées avec différents modèles d’évolution de l’étoile, y compris ceux intégrant des variations de G.
Ils ont ensuite lié ces modèles aux données astérosismologiques de l’étoile.

Les résultats montrent une constante gravitationnelle effectivement constante, aucun changement détecté à un niveau de 2 parties par milliard de milliard au cours des 11 derniers milliards d’années.

https://trustmyscience.com/test-cons...vitationnelle/

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Merci ArchoSaure pour la référence.

Et cela montre qu'il est illusoire de cartographier une variation de la constante. En tout cas en l'état.
Ce qui d'ailleurs montre que la meilleure chance de répondre à la question de la matière noire est d'améliorer les observations/expériences (quel que soit le résultat, y compris une variation de G, qui sait).

Là j'ai une question : est-ce qu'on sait reformuler MOND comme une variation (minuscule) de G ? A vérifier mais il me semble que oui.

pas disponibles sans payer (sûrement pour faire avancer la science...)

Non, ce n'est pas les scientifiques ni les institutions qui sont rétribuées.
(au contraire, les abonnements aux revues coute la peau des f.... aux universités)

C'est pour rétribuer les éditeurs.

[stefjm]

Salut,
G est la constante universelle la plus mal connue.
On connait mieux le produit G.M pour la terre ou le soleil.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Consta...nelle_de_Gauss

Pour les article payant, merci https://sci-hub.hkvisa.net/

[yves95210]

Là j'ai une question : est-ce qu'on sait reformuler MOND comme une variation (minuscule) de G ? A vérifier mais il me semble que oui.

A vérifier, mais il me semble que non...

D'ailleurs il ne s'agirait pas d'une variation minuscule, puisque entre g_N et √(a₀g_N), où g_N est l'accélération gravitationnelle newtonienne et a₀~10^-10 m/s² la constante d'accélération de MOND, il y a un rapport √(a₀/g_N) d'autant plus grand que g_N est petite. A une distance R d'un objet massif suffisamment grande pour que la relation MOND s'applique (i.e. R assez grand pour que g_N≪ a₀), ce rapport évolue comme R. Si c'était explicable par une variation spatiale de G, il faudrait par exemple qu'à quelques centaines de milliers d'années-lumière de la Voie Lactée, G soit de l'ordre de dix fois plus grande que sa valeur mesurée dans le système solaire.

Je ne vois nulle part dans la littérature une telle démarche.

Pourtant ça existe. Parmi les liens que remonte la recherche que je t'ai suggérée, il y a par exemple celui-ci : Cosmologies with variable gravitational constant (J.V. Narlikar, 1986). L'article est payant, mais voici son abstract

In 1937 Dirac presented an argument, based on the socalled large dimensionless numbers, which led him to the conclusion that the Newtonian gravitational constantG changes with epoch. Towards the end of the last century Ernst Mach had given plausible arguments to link the property of inertia of matter to the large scale structure of the universe. Mach's principle also leads to cosmological models with a variable gravitational constant. Three cosmologies which predict a variableG are discussed in this paper both from theoretical and observational points of view.

Il me semble que j'étais tombé il y a quelques années sur une publication en accès libre (probablement sur arxiv) qui explorait les conséquences théoriques d'une variation des "constantes" (pas que G). Mais je ne retrouve pas la référence (je n'ai pas trop cherché non plus...).

[yves95210]

@curiossss :
D'autres papiers récents qui pourraient t'intéresser, trouvés sur arxiv (juste à titre d'exemple. Je ne les ai pas lus, à part leurs abstracts) :
Can Dark Energy Emerge from a Varying G and Spacetime Geometry? (Ekim Taylan Hanımeli, Brahim Lamine, Alain Blanchard, Isaac Tutusaus, 2022)
Time-dependent G in Einstein's equations as an alternative to the cosmological constant (mêmes auteurs, 2019)

Mais tout ça remonte à bien plus loin, cf. Théorie de Brans et Dicke, bien avant qu'on ait découvert l'accélération de l'expansion.

[Deedee81]

Salut,

A vérifier, mais il me semble que non...

Ah oui d'accord (tes explications qui suivent). Me suis planté là ou plutôt comme d'hab mon intuition a foiré.

Merci,

[curiossss]

Merci à tous pour vos réponses. Je ne le fais que maintenant car j'ai été absent du net et je reviens lire tout ça dès que possible.

[curiossss]

Envoyé par curiossss Voir le message
pas disponibles sans payer (sûrement pour faire avancer la science...)

Non, ce n'est pas les scientifiques ni les institutions qui sont rétribuées.
(au contraire, les abonnements aux revues coute la peau des f.... aux universités)

C'est pour rétribuer les éditeurs.

Je n'ai jamais pensé que les scientifiques monnayaient leurs papiers. Je râlais juste contre les intermédiaires qui s'incrustent.

[Deedee81]

Salut,

Je râlais juste contre les intermédiaires qui s'incrustent.

Ici ce n'est pas les intermédiaires (bien que ça, ça peut-être un "soucis" pour le dire gentiment, on le sait bien). Ce sont les maisons d'édition car il faut bien quelqu'un qui publie/imprime/diffuse. Et forcément ça coûte (même s'il y a probablement un abus au niveau des prix).

On constate depuis un certain temps des réactions (suit aux coûts trop élevés) avec les archives ouvertes (depuis un moment) et certains pays exigeant une mise à disposition publique et gratuite. Internet est évidemment une aide dans ce genre de démarche.

Il reste que le fait que ce soit payant peut parfois être assez irritant quand on cherche juste des références et des informations. C'est le cas certainement de tout le monde (enfin, ceux consultant ce genre d'articles évidemment). J'ai moi même râlé plus d'une fois.