Incohérence entre calcul de la taille de l'univers et longueur d'onde du rayonnement fossile ?

[jeandefonsegrives]

Bonjour,

Pour une question précédente, j'ai calculé la longueur d'onde à l'origine du rayonnement fossile par l’application de loi de Wien ce qui donne une longueur d’onde de 0,97 µm soit un facteur d’échelle d’environ 1090 fois (1,06 x 10-3 m / 0,97 x 10-6 m).

Si on calcule le rayon de l’univers actuel (qui est différent de son âge) par une formule simple, r = (9GM/2)⅓ x (t0)⅔ avec t0 = 13,7 milliards d’années, cela donne 46,5 milliards d’années-lumière soit un facteur d’à peu près 3 fois l’âge de l’univers. Si on applique le facteur d’échelle de 1090, le rayon de l’univers devrait être de 42 millions d’années-lumière soit un facteur d’à peu près 100 par rapport à une distance calculée sur l’âge d’émission du flash de photons du rayonnement fossile. Même si on applique un facteur de 3 à l’âge du rayonnement fossile pour obtenir le rayon de l’univers à ce moment là, cela donne un rayon de 1,2 million d’années-lumière ce qui fait encore un rapport de 35 avec les 42 millions d’années-lumière.

Je suppose que ce type de calcul permet de justifier du scénario de l'inflation : la vitesse d'expansion de l'univers a été beaucoup plus rapide dans les premiers instants.

Mes questions:
- Est-ce que mes calculs sont justes ?
- Quelles sont les autres méthodes utilisées par calculer le facteur d'échelle et son évolution au cours du temps ?
- Est-ce que l'ont peut donner une taille de l'univers sur la base d'un modèle fiable à l'âge de 380 000 ans ?
- Si aujourd'hui il n'y a aucun moyen de donner le rayon de l'univers en l'an 380 000 de manière fiable, Est-ce qu'il ne faut pas considérer qu'il pourrait exister une incohérence entre la taille à aujourd'hui de l'univers et la longueur d'onde du rayonnement fossile ?

Vous remerciant pour vos réponses.
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[Amanuensis]

Bonjour,

En gros les calculs sont juste, mais ne concernent que l'Univers observable.

Je suppose que ce type de calcul permet de justifier du scénario de l'inflation : la vitesse d'expansion de l'univers a été beaucoup plus rapide dans les premiers instants.

Non. Les différents rayons sont tous justes, et représentent la même chose (le rayon de l'Univers observable). En RG avec expansion, il y a différentes distances définissables, donc différentes valeurs numériques pour une distance et en particulier ce rayon.

L'inflation concerne un phénomène bien plus ancien que le passage de l'opacité à la transparence, passage à l'origine du rayonnement fossile (découplage du rayonnement). Le phénomène à l'origine de ces différentes distances est l'expansion postérieure au découplage.

Et il n'y a pas d'incohérence entre les différentes données en question dans le modèle cosmologique standard, elles se dérivent essentiellement du facteur d'expansion, 1090.

[jeandefonsegrives]

Bonjour Amanuensis,

Merci pour la réponse rapide. Pour bien comprendre, je vais reformuler:
- Les valeurs que j'ai données concernent la taille de l'univers observable
- La facteur d'échelle de 1090 concerne la période d'expansion de l'an 380 000 à aujourd'hui, c'est à dire plus de 13 milliards d'années plus tard
- L'inflation aurait eu lieu durant la première seconde du big-bang, soit 380 000 ans avant le flash de photons,

Si j'applique le facteur d'échelle à la taille de l'univers observable, j'obtiens un rayon de 42 millions d'années-lumière en l'an 380 000 (et non pas 1,2 millions d'années-lumière) qui est cohérent dans le modèle standard. C'est cela ?

J'ai 3 autres questions:
- Est-ce qu'il y a d'autres moyens de calculer le facteur d'échelle ou l'évolution du rayon de l'univers visible que l'étude de la longueur d'onde du rayonnement fossile ? ou est-ce qu'il faut considérer d'autres longueurs quand on se rapproche du Big-Bang ?
- Sans l'hypothèse de l'inflation dans la première seconde qui a suivi le big-bang, est-ce que l'on peut toujours justifier les mêmes valeurs du rayon de l'univers visible ?
- Quels sont les autres calculs / modèles qui démontrent l'inflation durant la première seconde qui suivi le big-bang ?

Merci d'avance

[Amanuensis]

- Les valeurs que j'ai données concernent la taille de l'univers observable
- La facteur d'échelle de 1090 concerne la période d'expansion de l'an 380 000 à aujourd'hui, c'est à dire plus de 13 milliards d'années plus tard
- L'inflation aurait eu lieu durant la première seconde du big-bang, soit 380 000 ans avant le flash de photons,

Oui pour les trois points.

Si j'applique le facteur d'échelle à la taille de l'univers observable, j'obtiens un rayon de 42 millions d'années-lumière en l'an 380 000 (et non pas 1,2 millions d'années-lumière) qui est cohérent dans le modèle standard. C'est cela ?

42 GAL est le rayon "présent", à un certain sens. 42/1090 GAL est la même notion de rayon, mais pour la date 380000 ans. Il y a d'autres manières de "mesurer" le rayon.

J'ai 3 autres questions:
- Est-ce qu'il y a d'autres moyens de calculer le facteur d'échelle ou l'évolution du rayon de l'univers visible que l'étude de la longueur d'onde du rayonnement fossile ?

Oui, mais c'est la principale. Elle est basée sur un modèle de l'évolution de la densité et la température de la matière, ce qui demande d'autres mesures que juste la température du rayonnement fossile. (Comme le rapport Hélium/Hydrogène, il me semble.)

- Sans l'hypothèse de l'inflation dans la première seconde qui a suivi le big-bang, est-ce que l'on peut toujours justifier les mêmes valeurs du rayon de l'univers visible ?

Oui. Comme écrit précédemment, l'évaluation du rayon de l'univers observable se base sur le modèle du découplage et sur des mesures concernant qu'il se passe après ce découplage. (Mais certaines hypothèses et valeurs, connues par mesures, ont peut-être été influencées par ce qui s'est passé avant.

- Quels sont les autres calculs / modèles qui démontrent l'inflation durant la première seconde qui suivi le big-bang ?

D'autres répondrons mieux que moi.

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