Tension dans la valeur de la cst de Hubble

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bonjour

j'ai un peu de mal à comprendre cette tension de Hubble :

en vulgarisant, peut on dire que la valeur mesurée du paramètre de Hubble est plus élevée lorsqu'on la mesure dans notre univers proche (jusqu'à 300Mpc) que lorsqu'on la mesure aux confins de ce l'on peut mesurer (avec le CMB) ?

si ce n'est pas cela comment vulgariser cette problématique s.v.p. ?

stéphane
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[Lansberg]

Bonjour,

oui c'est bien ça. Dans l'univers proche (donc plus vieux si on prend le 0 au bigbang), la constante de Hubble mesurée grâce aux chandelles standards (Céphéides, supernovæ Ia) est plus grande que celle mesurée à partir du CMB avec les missions WMAP et Planck. L'écart est significatif mais tout le monde est certain des mesures et le JWST confirme les valeurs obtenues à partir des céphéides et supernovæ Ia. Les "planckiens" sont eux aussi certains de leur valeur. Il y a forcément quelque chose qui cloche quelque part ! Le modèle LCDM à revoir ? Un problème physique plus profond ? Les pistes sont multiples.

[yves95210]

en vulgarisant, peut on dire que la valeur mesurée du paramètre de Hubble est plus élevée lorsqu'on la mesure dans notre univers proche (jusqu'à 300Mpc) que lorsqu'on la mesure aux confins de ce l'on peut mesurer (avec le CMB) ?

Plus précisément, la valeur de H₀ "mesurée"(*) à partir des chandelles standard dans l'univers proche (et donc récent) est plus élevée que la valeur de H₀ calculée selon le modèle ΛCDM à partir des valeurs de ses paramètres déduites des observations du CMB, en supposant que ce modèle décrit correctement l'évolution de notre univers à toute époque.

(*) Il ne s'agit évidemment pas d'une mesure directe, mais d'un calcul basé sur la relation entre la distance de luminosité et le redshift des chandelles standard. Cependant ce calcul est moins dépendant du modèle que le second.

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bonjour Yves. Merci pour la nuance de mesure et du calcul

bonjour Lansberg. Merci pour la confirmation même si la nuance de Yves est à relever

[A voir en vidéo sur Futura]

[yves95210]

Le modèle LCDM à revoir ? Un problème physique plus profond ? Les pistes sont multiples.

On devrait en savoir plus dans quelques années, grâce aux résultats de la mission EUCLID. Enfin, espérons...

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Bonjour,

Dans l'univers proche (donc plus vieux si on prend le 0 au bigbang), la constante de Hubble mesurée grâce aux chandelles standards (Céphéides, supernovæ Ia) est plus grande que celle mesurée à partir du CMB avec les missions WMAP et Planck. L'écart est significatif mais tout le monde est certain des mesures et le JWST confirme les valeurs obtenues à partir des céphéides et supernovæ Ia. Les "planckiens" sont eux aussi certains de leur valeur. Il y a forcément quelque chose qui cloche quelque part ! Le modèle LCDM à revoir ? Un problème physique plus profond ? Les pistes sont multiples.

il y aurait bien une piste intéressante si j'ai bien compris. ce serait basé sur le BAO qui dans l'univers proche (0.1 < z <2) et plus distant (jusqu’à z=2.34) donnerait respectivement H0= 72 +/- 1.9 km/s/Mpc et 69 +/-1.2 km/s/Mpc

source : http://www.astrosurf.com/luxorion/co...on-hubble2.htm , § (II)

cela couvre les H0 = 73.04 de A. Reiss et Ho = 67,4 ± 0,6 km/s/Mpc de Planck
pour ne rien vous cacher, c'est pour moi, la piste la plus prometteuse, reste à affiner les valeurs et les marges d'erreurs

merci d’avance pour vos avis

note pour la modération on dérive du sujet du fil , faites un split si vous le jugez nécessaire

[yves95210]

note pour la modération on dérive du sujet du fil , faites un split si vous le jugez nécessaire

Cela vaudrait mieux, si tu souhaites poursuivre cette sous-discussion. D'ailleurs, plutôt que de donner du travail aux modérateurs, rien ne t'empêche d'ouvrir toi-même un nouveau fil en y recopiant ton dernier message...

Mais la piste dont tu parles est effectivement prometteuse.

[Deedee81]

No stress, je viens de le faire, c'est plus simple

[Deedee81]

Cette tension me rappelle les écarts actuellement incompréhensibles observés (selon la méthode de mesure) dans la taille du proton et la durée de vie du neutron.

Dans tous ces cas :
- ces tensions se révèlent suite à l'amélioration de la précision des mesures (ce qui est plutôt sain)
- plusieurs hypothèses : erreurs systématiques qui ont échappé à l'attention, erreurs dans les modèles, nouvelle physique ???

(il y avait un truc semblable avec le moment magnétique anomal du muon mais la question en définitive n'est pas tranchée et peut-être "dans les clous" à cause de l'énorme difficulté du calcul, beaucoup plus difficile que pour l'électron car l'électrodynamique quantique ne suffit pas)

Mais évidemment il semble TRES peu probable que ces trois cas soient liés (Hubble, proton, neutron).

Il reste que c'est certainement dans ce genre de "soucis" qu'on a l'espoir de découvrir des choses intéressantes

EDIT je ne me prononce pas pour "l'explication" donnée dans le message #6, en fait, je n'ai pas vraiment compris en quoi ce serait une explication. Précisions bienvenues

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merci deedee pour le split

mais tu prends la même voie que moi : tu dérives peut être sur du sujet du split

[Deedee81]

mais tu prends la même voie que moi : tu dérives peut être sur du sujet du split

Je voulais juste faire un petit aparté pour signaler l'intérêt et aussi pour demander les explications sur l'éventuelle solution que tu as cité plus haut

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je mets ici le contexte du split. il s'agit de la confirmation avec JWST des résultats de A. Reiss obtenus pour la mesure du paramètre (i.e. constante) de Hubble avec le télescope Hubble :

Bonjour,

Juste pour préciser, il s'agit du HST et non d'Edwin !!
Les résultats obtenus sont importants puisqu'ils lèvent les doutes sur la relation période-luminosité des céphéides et sur la calibration des supernovæ Ia.

Salut,

... et confirment donc la tension entre la valeur de H₀ mesurée dans l'univers "récent" (les quelques derniers milliards d'années) et celle prédite par le modèle cosmologique standard à partir des observations du CMB (émis il y a environ 14 milliards d'années).

Oui. Il manque donc la période entre ces deux extrêmes.
Pour rappel, la mission Planck sur le CMB donne Ho = 67,4 ± 0,6 km/s/Mpc et la collaboration SH0ES du prix Nobel Adam Riess donne Ho = 73,04 ±1,04 km/s/Mpc.
On peut ajouter une des dernières valeurs obtenue à partir de l'étude de 47 événements d'ondes gravitationnelles et parue récemment dans une publication du "The Astrophysical Journal" réunissant pas moins de 1270 co-auteurs (!!) et qui donne Ho = 68 (-6/+8) km/s/Mpc. Pour l'instant l'incertitude sur la mesure n'exclut aucune des valeurs précédentes mais les auteurs remarquent toutefois que la valeur moyenne est plus proche de celle de la mission Planck. Et les événements en question concernent l'univers proche (sûrement aux alentours de 300 Mpc max).
L'originalité de la méthode repose sur le fait que le signal d'ondes gravitationnelles issu d'une fusion de binaires compactes (trous noirs, étoiles à neutrons), permet de mesurer directement la distance de luminosité de la source sans aucune calibration de distance supplémentaire. La difficulté réside dans la détermination du redshift mais si l'événement est associé à une kilonova, alors il y a aussi une contrepartie électromagnétique et cela devient plus simple. Il faut s'attendre prochainement à de nouvelles données puisque les interféromètres Virgo/Ligo/Kagra reprennent du service.
On n'a pas fini de parler des tensions sur Ho !

Source : http://doi.org/10.3847/1538-4357/ac74bb

bonjour

j'ai un peu de mal à comprendre cette tension de Hubble :

en vulgarisant, peut on dire que la valeur mesurée du paramètre de Hubble est plus élevée lorsqu'on la mesure dans notre univers proche (jusqu'à 300Mpc) que lorsqu'on la mesure aux confins de ce l'on peut mesurer (avec le CMB) ?

si ce n'est pas cela comment vulgariser cette problématique s.v.p. ?

stéphane

la suite est le message #2 de ce fil

voilà, la boucle est bouclée

[Lansberg]

bonjour Yves. Merci pour la nuance de mesure et du calcul.

En fait ce sont plusieurs paramètres dont Ho qui sont déterminés pour définir le modèle LCDM. Ho n'est pas vraiment calculé "après coup" mais entre dans la modélisation pour coller au mieux avec le spectre de puissance du CMB. Et tout part de la RG et des équations FLWR. Plusieurs combinaisons cosmologiques peuvent convenir (plus ou moins de matière noire, d'énergie noire, de courbure ; différentes valeurs de Ho etc...). Il faut faire ensuite le tri entre les différentes possibilités.
Il est évident que s'il manque quelque chose d'important dans la modélisation ou s'il y a des erreurs cela a des conséquences dans le "pouvoir prédictif" du modèle.

[tezcatlipoca]

Pour suivre le conseil éclairé de Lansberg :

https://www.printfriendly.com/p/g/Nv6ivW

[yves95210]

Salut,

J'avais lu cet article sur le blog d'Eric Simon et aussi envisagé de le citer ici, puis ne l'avais pas fait car je n'étais pas sûr d'en comprendre les détails (en particulier je ne connaissais pas ce paramètre γ et ne savais pas exactement à quoi il correspond; j'ai trouvé l'explication au début de la publication).

Mais,

Ce que les chercheurs ont découvert, c’est un ralentissement important de la croissance des grandes structures en fonction du temps cosmique. En tous cas, un ralentissement plus important que ce que prédit le modèle standard ΛCDM.

... ça me rappelle la "timescape cosmology" de David Wiltshire :

One more important step being left out of the standard model, Wiltshire claimed, was the fact that as proven by observation, gravity slows time. Thus, from the perspective of the same observer, a clock will move faster in empty space, which possesses low gravitation, than inside a galaxy, which has much more gravity, and he argued that as large as a 38% difference between the time on clocks in the Milky Way and those in a galaxy floating in a void exists. Thus, unless we can correct for that—timescapes each with different times—our observations of the expansion of space will be, and are, incorrect.

Si le temps s'écoulait effectivement plus lentement dans les grandes structures que dans l'"univers moyen" spatialement homogène de la cosmologie standard, ce serait logique que, rapportée au temps cosmique (celui sur lequel est basée cette cosmologie), leur croissance paraisse ralentie.

[papy-alain]

Finalement, la constante de Hubble est elle vraiment une constante ?
On compare deux valeurs obtenues à des âges tellement différents de l'univers (z ≈ 1090 pour le CMB et z < 2 pour la grande majorité des chandelles la)
Et l'influence de l'énergie noire, durant cet immense intervalle de temps ?

[Lansberg]

Finalement, la constante de Hubble est elle vraiment une constante ?

Non, elle diminue depuis le bigbang. Mais c'est connu depuis longtemps.
On devrait d'ailleurs l'appeler paramètre de Hubble.

Pour l'énergie noire, elle domine depuis 6 milliards d'années environ.

[papy-alain]

Dans l'univers proche (donc plus vieux si on prend le 0 au bigbang), la constante de Hubble mesurée grâce aux chandelles standards (Céphéides, supernovæ Ia) est plus grande que celle mesurée à partir du CMB

elle diminue depuis le bigbang.

Elle est plus grande dans l'univers récent, mais elle diminue depuis le BB ?????

Je ne comprend pas.

[yves95210]

Elle est plus grande dans l'univers récent, mais elle diminue depuis le BB ?????

Je ne comprend pas.

Comme une voiture qui décélère dans une montée sous l'effet de la gravitation, mais dont le conducteur appuie sur l'accélérateur pour compenser cet effet...

Dans le cas de l'univers, tel qu'il est décrit approximativement par le modèle de Friedmann-Lemaître (dont découle le modèle LambdaCDM), le paramètre de Hubble évolue en fonction du temps selon les équations de Friedmann


où les notations et représentent les dérivées première et seconde par rapport au temps.
est la densité d'énergie de la matière à l'instant t, et la constante cosmologique.

Par conséquent


La fonction est donc toujours décroissante, mais de moins en moins à mesure que la densité de matière diminue à cause de l'expansion. Mais elle tend vers une valeur limite strictement positive


PS : j'ai un problème d'affichage des formules écrites avec TeX. C'est peut-être dû au site, où à mon navigateur, donc je laisse le message quand-même. Merci de me dire si ça s'affiche correctement chez vous.

[tezcatlipoca]

Comme une voiture qui décélère dans une montée sous l'effet de la gravitation, mais dont le conducteur appuie sur l'accélérateur pour compenser cet effet...


PS : j'ai un problème d'affichage des formules écrites avec TeX. C'est peut-être dû au site, où à mon navigateur, donc je laisse le message quand-même. Merci de me dire si ça s'affiche correctement chez vous.

Bonjour Yves,

Les formules de ton post ne s'affichent pas pour moi.
Mais je ne suis pas certain que si elles m'étaient lisibles, j'en comprendrais davantage !

PS: Tout en évacuant le côté mathématique, je ne peux pas dire que vos explications me sont complètement hermétiques. Je reste seulement dans une compréhension approximative (superficielle).

[yves95210]

Salut,

Les formules de ton post ne s'affichent pas pour moi.

Normal, je viens de m'apercevoir que c'est un problème général sur le site depuis hier (signalé dans "vie du forum").

Mais je ne suis pas certain que si elles m'étaient lisibles, j'en comprendrais davantage !

La compréhension des équations de Friedmann (pas de la manière dont on les obtient, juste de ce qu'elles disent) ne fait appel qu'à des maths niveau bac : il suffit de savoir ce qu'est la dérivée d'une fonction (et sa dérivée seconde). La petite explication que j'ai donnée ci-dessus est certainement à ta portée, quand le serveur du forum voudra bien afficher les formules (que j'ai la flemme de réécrire sans TEX...)

[papy-alain]

Pour plus de clarté, la constante de Hubble décrit elle la vitesse d'expansion ou le taux d'expansion ?

[yves95210]

Pour plus de clarté, la constante de Hubble décrit elle la vitesse d'expansion ou le taux d'expansion ?

le taux, bien sûr.

[papy-alain]

OK, donc le taux d'expansion diminue malgré la vitesse d'expansion qui s'accélère.
Mais alors, pourquoi parler de tension ? Je ne saisis pas où se situe le problème.

[Lansberg]

Le problème c'est que la mission Planck à partir de l'étude du CMB et du modèle LCDM retenu, donne Ho = 67,4 ± 0,6 km/s/Mpc et la collaboration SH0ES du prix Nobel Adam Riess, à partir des supernovæ Ia (et des céphéides), donne Ho = 73,04 ±1,04 km/s/Mpc pour l'univers proche. On se retrouve avec deux valeurs pour Ho qui sont manifestement très éloignées alors qu'on devrait trouver la même valeur (aux incertitudes près).
Il y a donc forcément quelque chose qui nous échappe. Mais quoi ?

[Nicophil]

Bonsoir,
Je dirais même plus :

Le problème c'est que la mission Planck donne Ho = 67 km/s/Mpc pour l'univers proche et la collaboration SH0ES donne Ho = 73,04 ±1,04 km/s/Mpc pour l'univers proche. On se retrouve avec deux valeurs pour Ho qui sont manifestement éloignées alors qu'on devrait trouver la même valeur.

Finalement, la constante de Hubble est elle vraiment une constante ?
On compare deux valeurs obtenues à des âges tellement différents de l'univers (z ≈ 1090 pour le CMB et z < 2 pour la grande majorité des chandelles la).

[yves95210]

Bonjour

Je dirais même plus :

Le problème c'est que la mission Planck donne Ho = 67 km/s/Mpc pour l'univers proche et la collaboration SH0ES donne Ho = 73,04 ±1,04 km/s/Mpc pour l'univers proche. On se retrouve avec deux valeurs pour Ho qui sont manifestement éloignées alors qu'on devrait trouver la même valeur.

Oui. Je n'étais pas remonté jusqu'à la première question de papy-alain et n'avais donc pas compris ce qu'il ne comprenait pas :
la tension porte sur les estimations de Ho, la valeur de H(t) à l'époque actuelle (= dans l'univers proche), et bien sûr pas sur

deux valeurs obtenues à des âges tellement différents de l'univers (z ≈ 1090 pour le CMB et z < 2 pour la grande majorité des chandelles la)

puisqu'on sait que la valeur de H(t) à l'époque du CMB est supérieure de plusieurs ordres de grandeur à Ho :
selon le modèle LambdaCDM^(*), H(t_cmb) = [(z_cmb+1)³Ω_m]^1/2 H₀
Avec z ≈ 1090 et Ω_m ≈ 0,31, on obtient H(t_cmb) ≈ 20000 H₀

(*) qui est peut-être faux, mais seulement "un peu", et certainement pas au point de modifier cet ordre de grandeur...

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Bonsoir,
Je dirais même plus :
Ho = 67 km/s/Mpc pour l'univers proche (Planck)
Ho = 73,04 ±1,04 km/s/Mpc pour l'univers proche. (SH0ES)

là ça me mets la tête à l'envers

vous pouvez développer la nuance entre ces deux "univers proches" ?

[yves95210]

là ça me mets la tête à l'envers

vous pouvez développer la nuance entre ces deux "univers proches" ?

Il n'y a pas de nuance. Il s'agit du même "univers proche" (ou récent), dans lequel la valeur du paramètre de Hubble est Ho.
La tension vient du fait qu'une méthode (avec le modèle sous-jacent) conduit à la valeur Ho=67 km/s/Mpc dans cet univers proche alors que l'autre conduit à la valeur Ho=73 km/s/Mpc.

[papy-alain]

OK, à présent c'est clair. L'une des deux méthodes contient donc une erreur.
Or, le JWST semble confirmer les mesures antérieures pour les chandelles la.
Reste donc à trouver où se niche l'erreur dans les mesures de la mission Planck, non ?