L'énergie totale de l'univers

[invite5fa9f317]

Bonsoir
j'ai une petite question:
Est ce que l'energie totale de l'univers est toujours la même, elle ne change pas ,et elle ne chagenra jamais (selon la loi de conservation de l'energie)?
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[flyylf]

bonjour,

L'univers est un sujet complexe et encore très méconnu par la science qui n'est pas en mesure d'en expliquer tous les mécanismes.

Néanmoins la conservation de l'énergie est une loi physique donc jusqu'à preuve du contraire elle reste valable.

[pm42]

Néanmoins la conservation de l'énergie est une loi physique donc jusqu'à preuve du contraire elle reste valable.

Ah ? J'ai pourtant pas mal lu ici et ailleurs que cette loi ne s'appliquait justement pas au niveau de l'Univers entier et notamment pas à l'énergie noire.

[Gilgamesh]

Bonsoir
j'ai une petite question:
Est ce que l'energie totale de l'univers est toujours la même, elle ne change pas ,et elle ne chagenra jamais (selon la loi de conservation de l'energie)?

Non. Tu as 3 formes d'énergie dans l'univers, sur le plan de leur évolution avec l'expansion :

* l'énergie de masse des "poussières", le terme poussières représentant toute la matière dite baryonique (étoiles, planètes, gaz, etc) ainsi ici que la matière noire. En terme plus technique il s'agit de la composante non relativiste. Pour expliciter ça : on se souvient que l'énergie relativiste est donnée par l'addition de deux termes quadratiques :

E² = (mc²)² + (pc)²

Lors que l'énergie de masse mc² >> pc, avec p l'impulsion et c la vitesse de la lumière, la particule est non relativiste, lorsque c'est l'inverse elle est relativiste. La fraction non relativiste de l'énergie, celle de la masse au repos, est insensible à l'expansion. La fraction relativiste, celle de l'impulsion s'affaiblit avec l'expansion.

Si je double la taille de l'univers, je multiplie son volume par 2³=8 et la composante non relativiste formée par les poussières va se diluer dans ce plus grand volume mais la quantité totale (le produit de la densité par le volume) sera conservé. Soit ρ la densité d'énergie et a le facteur d'échelle de l'univers, le symbole ~ signifie "varie comme" :

ρ_m ~ a^-3

* le rayonnement : fond radio de l'univers, lumière stellaire... Essentiellement des photons, donc. On peut mettre les neutrinos avec. En terme plus technique il s'agit de la composante relativiste, cad de la fraction du contenu pour lequel E = pc (ou quasi pour les neutrinos). Cette composante se dilue comme la matière dans des volumes de plus en plus vastes mais il s'ajoute un terme de redshift. La longueur d'onde du rayonnement évolue comme le facteur d'échelle. Comme l'énergie d'un photon (son impulsion p) est inversement proportionnelle à la longueur d'onde, la densité d'énergie évolue comme 1/a³ (dilution en volume) * 1/a (diminution de l'impulsion) soit :

ρ_r ~ a^-4

en échelle logarithmique la pente de la droite est -4 pour la radiation et -3 pour la matière.
Sur le graphique a est noté R.

radmas2.gif

* la constante cosmologique (ou énergie sombre) notée Λ (lambda). Dans le modèle standard de la cosmologie elle est de densité constante.

ρ_Λ ~ cte


Le graphique ci dessous représente l'évolution de ces trois composantes avec le temps cosmique (le graphique de gauche est un zoom sur le jeune univers).
dens.png

Quand l'univers est petit, le rayonnement domine (ère radiative). En se refroidissant la matière prend le dessus (ère de matière). Puis c'est la constante cosmologique qui domine (ère de l'énergie sombre). Aujourd'hui la densité de l'univers provient à 0,74 de la cte cosmo et à 0,26 de la matière (et a seulement 0,05 la matière ordinaire).

27_Table01.jpg


Si tu fais le compte en intégrant sur le volume de l'univers : l'énergie de masse est constante, l'énergie du rayonnement s'affaiblit (elle passe de presque tout à presque rien) et il y a toujours plus d'énergie du vide.

[A voir en vidéo sur Futura]