Question: pourquoi un nuage de poussière dans l'univers ...

[invited6139184]

... Se met à tourner sur lui-même ?

A priori, il n'y a aucune raison. Et il en est de-même pour les galaxies. Pourquoi tourbillonnent elles ?

Si on imagine un tas de gravats planté au beau milieu de l'espace, et régit uniquement par les lois de la gravité, je vois mal pourquoi le tout se met à tourner en phase.

Il y a bien Coriolis, mais cette loi ne marche que si ça tourne déjà.

J'ai essayé de simuler en 3D sur informatique ce phénomène avec des milliers de corps, ca ne se met jamais à tourner. Tout au plus les masses forment des grumeaux isolés en mini systèmes solaire, mais rien de plus.

Où me trompè-je ?
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[invited6139184]

Précision: les mini systèmes solaire tournent sur eux même mais sans sens privilégiés.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
La raison est que les poussières se sont attirées les unes aux autres, mais elles avaient déjà leur propre vitesse et dont un moment angulaire (=cinétique) avant même de se rapprocher. Le moment angulaire se conserve et quand l’objet diminue de dimensions, sa vitesse de rotation augmente.
Ainsi des petites vitesses latérales donnent une « grande » vitesse de rotation quand les particules se rapprochent.
Dans votre simulation. Au lieu de partir de particules arrêtées, donnez leur des vitesses quelconques.
Au revoir.

[maxwellien]

Bonjour,
Dans l 'univers tout tourne autour de tout.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited6139184]

Dans votre simulation. Au lieu de partir de particules arrêtées, donnez leur des vitesses quelconques

C'est ce que j'ai fait: des vitesses aléatoires pour chaque masses, étagées de 0 à 50000 dans les 3 dimensions. Mais ca n'est pas concluant à grande échelle.

Dans l 'univers tout tourne autour de tout

Je pense aussi. Mais je pense que l'univers tourne sur lui-même, non ? Autrement, je ne vois vraiment pas pourquoi il ressemble à de l'eau qui s'échappe d'un évier.

[harmoniciste]

Le point de départ de votre simulation (poussières sans vitesse initiale) n'est sans doute pas le bon. Avant d'être poussières, il faudrait aussi supposer des molécules éparses et je ne pense pas qu'elles deviennent jamais poussières par accrétion.

[Amanuensis]

C'est ce que j'ai fait: des vitesses aléatoires pour chaque masses, étagées de 0 à 50000 dans les 3 dimensions.

Le moment cinétique initial par rapport au centre de masse doit être aisé à calculer. Il ne doit pas changer ensuite. Il se peut qu'il soit négligeable d'entrée par rapport à ce que vous cherchez à la fin.

Doit y avoir moyen de calculer quelques paramètres de la variable aléatoire "moment cinétique initial" en fonction de la stat des vitesses et du nombre de particule. Si la simulation porte sur un très grand nombre de particules, la "loi des grands nombres" va faire que ce moment initial est très petit.

Au début la rotation est "invisible", noyée dans la variabilité des vitesses. Mais si la distance moyenne entre les particules et le centre diminue suffisamment (et ce suffisamment dépend entre autres du moment cinétique initial), le mouvement attribuable à la rotation devient dominant par rapport à la partie aléatoire, la rotation devient "visible". Doit y avoir moyen de calculer a priori la diminution nécessaire de cette distance moyenne pour cela.

Il est fort possible que les paramètres de la simulation n'amène pas à cet état (trop de particules et/ou durée insuffisante).

[inviteefd8627f]

Mais je pense que l'univers tourne sur lui-même, non ?

Euh... non! Ca me paraît erroné concernant l'ensemble de l'univers observable. Qu'est-ce qui te laisse penser ça?

Autrement, je ne vois vraiment pas pourquoi il ressemble à de l'eau qui s'échappe d'un évier.

de l'eau qui s'échappe d'un évier? Là, vraiment, faudrait expliciter la comparaison.

[invited6139184]

Gammler,

ce qui me laisse penser cela, c'est que les galaxies sont en forme de spirale et que localement, en tous cas, par comparaison, ca ressemble à un évier qui se vide.

Un évier qui se vide c'est un tourbillon du aux forces de Coriolis. Mais dans un système de quelques 32000 masses simulées dans un espace 3D, si l'espace ne tourne pas, ca ne peut pas le faire ( dans un évier on a la rotation terrestre)

Alors je sais bien que déclamer sans observation que l'univers tourne, c'est pas très scientifique. Mais on peut au moins se poser la question.

Amanuensis,

je laisse tourner ma simulation pendant des mois. Au bout d'une période tout se stabilise (disons 100 heures) et ne donne aucun signe de rotation globale, mais seulement locale.
Rien ne tourne autour du centre de gravité.

D'où ma question initiale.

Je calcule avec des chiffres de 14 chiffres significatifs (seulement !) C'est peut-être là le problème: des imprécisions qui s'accumulent.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Une façon simple d’estimer les erreurs de calcul, est de suivre l’évolution des quantités qui se conservent :
- Calculer la position du centre de masses de l’ensemble.
- Calculer dans ce nouveau repère l’énergie totale du système (cinétique plus potentielle) et le moment angulaire par rapport au centre de masses.
Ça allonge les calculs, mais on n’est pas obligé de refaire ce calcul à chaque itération. On peut le faire de temps en temps.
Dans avoir ça, c’est difficile d’être sur que vos calculs son justes.
En particulier il faut voir si la méthode de calcul est adaptée. Par exemple, dans les situations de « near miss » on est obligé de diminuer le pas d’intégration. Quelle méthode utilisez-vous pour intégrer les équations différentielles ?
Au revoir.

[invited6139184]

Bonjour,

Mon programme est plus basique que cela.

Il m'a été inspiré par un article paru dans le magazine "Pour la science" d'il y a une vingtaine d'années. Article écrit par J. Delahaye, ou Ian Stewart. Je ne sais plus trop (désolé, je n'ai pas retrouvé le numéro dans mon foutoire) L'article, toujours de mémoire, s'appelait "Amas et Superamas"

Il pouvait avec des règles de base, comme la gravitation, prédire la position des étoiles proches à condition bien sur de rentrer des coordonnées initiales réelles, des masses, des vitesses, etc. Ca marche très bien avec disons une centaine d'étoiles.

Je n'ai fait qu'écrire le code en C, puis en basic compilé, en rajoutant quelques fonctions et en étendant le nombre d'étoiles très largement. Ca marche très bien. Mais avec des milliers d'étoiles, je voulais voir ce que ça donnerait. D'où le sujet de ce fil.

J'ai aussi voulu voir l'interaction entre 2 amas distants.

J'essaye de vous coller en PJ des copies d'écran. C'est un peu retravaillé pour bien faire ressortir les structures.

[invited6139184]

J'avais oubilé celle-ci.

[invite6dffde4c]

Re.
Les images doivent être en format image jpg, gif, etc. pas en pdf.

Vous ne répondez pas à la question : quelle méthode d’intégration utilisez-vous ?

Si votre méthode d’intégration n’est pas sérieuse, ce n’est pas la peine de se poser de questions. Vos résultats sont faux.
A+

[invited6139184]

Changement de variables ...

Mais laissez tomber, j'ai compris

[invited6139184]

Je ne suis pas spécialement parano (enfin je ne crois pas) mais j'aimerais bien que l'on m'assure que mes lamentables PDF ne soient pas utilisés par un autre pour se faire valoir. J'ai déjà connu, donc je me permets la question.

Si on veut bien me répondre courtoisement, comme dans les films, en message privés, je suis tout ouïes ouvertes.

[Garion]

Un évier qui se vide c'est un tourbillon du aux forces de Coriolis. Mais dans un système de quelques 32000 masses simulées dans un espace 3D, si l'espace ne tourne pas, ca ne peut pas le faire ( dans un évier on a la rotation terrestre)

La force de coriolis est négligeable dans le cas d'un évier. D'ailleurs, si on tente l'expérience, on remarque que le tourbillon peut tourner dans un sens ou dans un autre suivant la forme de l'évier et les conditions initiales du liquide.

[inviteefd8627f]

Alors je sais bien que déclamer sans observation que l'univers tourne, c'est pas très scientifique. Mais on peut au moins se poser la question.

Evidemment qu'on peut se poser la question, et les astrophysiciens ont dû se la poser avant nous. Mais si l'univers entier tournait sur lui-même, on aurait trouvé un centre de gravité et un axe de rotation. Jusqu'à nouvel ordre, ce n'est pas le cas. Les systèmes en rotation, ça s'arrête aux galaxies. Peut-être certaines galaxies sont-elles en rotation entre elles au sein des amas, mais ça ne va pas plus loin. Les systèmes en rotation ont subi à un moment donné un effondrement gravitationnel

[invited6139184]

Je ne sais pas si vous l'avez observé, mais dans une baignoire le sens de rotation s'inverse juste avant qu'il ne reste plus que quelques litres d'eau. Essayez, vous verrez. Donc il y a des histoires de pressions à prendre en compte. Et effectivement de forme de baignoire, etc.

Pour l'univers, c'est évidemment plus compliqué, car on peut se demander combien de dimensions mathématiques a t'il. Il est clair que les galaxies ne tourbillonnent pas toutes dans les mêmes plans.

Donc Garion tu aurais raison en disant que c'est très localisé. Pourquoi pas.

[Garion]

Il ne faut pas généraliser non plus, les mouvement des dépressions et des anti-cyclones sont soumis à la force de Coriolis.

[invited6139184]

Bien sur ! D'autant que pour le cas des cyclones, il y a des phénomènes de thermodynamiques qui ne peuvent pas s'appliquer pour un nuage de gaz fiché dans l'espace sans influences extérieures. Sauf les frottements qui génèrent des forces électrostatiques.

En fait, la vraie question est qu'Est-ce qui donne l'impulsion pour que le tout se mette à tourbillonner dans un sens privilégié, et pourquoi dans un seul plan ou presque.

[Gilgamesh]

Deux remarques astrophysiques :

1/ il s'agit de gaz essentiellement (99%), les poussières ne représentent que 1%.
2/ l'extension des complexes moléculaires atteint une centaine d'années-lumière et les forces de marées galactiques interviennent pour sa mise en rotation (la vitesse orbitale est plus élevée pour la partie proximale du nuage, la plus proche du centre galactique, que pour sa partie distale)

[invited6139184]

Juste une remarque:

peu importe qu'il s'agisse de gaz, de poussières, de cailloux, de planètes, d'étoiles ou de galaxies. C'est juste des changements d'échelle de masses.

J'ai lu un article dans lequel les physiciens expliquaient la mise en rotation des nuages par les ondes gravitationnelles provoquées par les super-novae. Une sorte d'onde de choc.

Mais ça ne nous sort pas du dilemme de l'œuf et de la poule. A savoir les explosions d'étoiles créent les tourbillons ou les tourbillons créent les étoiles.

Bon ! Il y a bien l'énergie du big-bang comme "amorce" Mais ça commence à dater. Si on a pas une théorie plus large que des rafistolages de bouts de ficelles pour coller aux observations locales, on y arrivera jamais.