Univers expansion question

[invitebca4bb75]

L'univers est, nous dit-on, actuellement en expansion et cela à une vitesse de plus en plus rapide.
Chaque distance entre les différents objets de l'univers augmente donc de la même manière, aussi la distance entre la terre et le soleil devrait augmenter au fur et à mesure que l'espace entre les deux augmente ( comme l'exemple de la couque au beurre avec les raisins à l'intérieur et qui gonfle et prend de plus en plus de volume ).

1/ cela devrait diminuer la gravité entre le soleil et la terre ( et tout le reste ) vu que les masses s'éloignent les unes des autres et cela de plus en plus rapidement ? La force gravitationnelle devrait donc diminuer de plus en plus et à la longue ne plus avoir assez de "force" pour tenir les planètes et galaxies ensemble ......... big "évaporation" ?

2/ y a-t-il possibilité de mesurer l'augmentation et donc la différence de distance entre le soleil et la terre au fur et à mesure de l'expansion ?

3/ vu que nous regardons de plus en plus loin dans l'espace, tout ce que nous voyons au loin est déjà fameusement du passé et n'existe déjà plus à NOTRE heure.
Mais alors, peut-être que entretemps l'univers est déjà en train de RALENTIR son expansion mais qu'il nous est impossible de le remarquer, on ne le remarquera que dans un futur indéfini. Ou bien l'univers est peut-être déjà en train de se re-concentrer ( big crunch ) sans que nous pourrions le remarquer ( sauf si nous pourrions mesurer et remarquer que la distance entre le soleil et la terre commence à nouveau à diminuer .... ).

Pour le moment et dès lors, ne cherchons-nous pas des réponses à des mauvaises questions qui ne se posent même plus ????
En fait on serait en train de se casser la tête pour rien ?

Merci d'avance pour vos toujours très intéressantes reflexions !!
-----

[invitebca4bb75]

J'ai lu que l'expansion de l'univers ne concernerait que les amas de galaxies qui s'éloignent les unes des autres de plus en plus rapidement, mais pas les systèmes planétaires vu la force gravitationnelle entre l'étoile et ses planètes ..... mais alors le fameux " big rip " ne les concernerait pas non plus, elles resteraient à l'abri de ça ? bizarre.
Dès lors on ne pourrait jamais mesurer des changements de distance en plus ou en moins au niveau d'un système planétaire .....
Peut-on mesurer des changements de force gravitationnelle entre objets célestes ? je sais qu'il existe des cartes indiquant l'intensité de cette force sur terre.

[Deedee81]

Salut,

Chaque distance entre les différents objets de l'univers augmente donc de la même manière, aussi la distance entre la terre et le soleil devrait augmenter au fur et à mesure que l'espace entre les deux augmente ( comme l'exemple de la couque au beurre avec les raisins à l'intérieur et qui gonfle et prend de plus en plus de volume ).

L'expansion ne concerne pas les objets liés par la gravitation (voir aussi ton deuxième message). Je peux détailler si tu veux.

Et la couque aux raisins n'est qu'une image/analogie pour expliquer dans la vulgarisation. Elle a des limites.

Note que si la distance Terre-Soleil augmentait avec l'expansion, alors la Terre aurait dû être plus proche du Soleil par le passé. Beaucoup plus proches il y a deux à trois milliards d'années. Elle aurait grillé comme une saucisse.

3/ vu que nous regardons de plus en plus loin dans l'espace, tout ce que nous voyons au loin est déjà fameusement du passé et n'existe déjà plus à NOTRE heure.
Mais alors, peut-être que entretemps l'univers est déjà en train de RALENTIR son expansion mais qu'il nous est impossible de le remarquer, on ne le remarquera que dans un futur indéfini. Ou bien l'univers est peut-être déjà en train de se re-concentrer ( big crunch ) sans que nous pourrions le remarquer ( sauf si nous pourrions mesurer et remarquer que la distance entre le soleil et la terre commence à nouveau à diminuer .... ).

Tout à fait.

Pour le moment et dès lors, ne cherchons-nous pas des réponses à des mauvaises questions qui ne se posent même plus ????
En fait on serait en train de se casser la tête pour rien ?

Peut-être. Mais on ne peut faire qu'avec ce qu'on a.

Pour le big rip, je ne sais pas. Tout dépend de l'origine de l'accélération de l'expansion. Ca reste une grande inconnue.

[Quarkonium]

Salut,

J'ai lu que l'expansion de l'univers ne concernerait que les amas de galaxies qui s'éloignent les unes des autres de plus en plus rapidement, mais pas les systèmes planétaires vu la force gravitationnelle entre l'étoile et ses planètes ..... mais alors le fameux " big rip " ne les concernerait pas non plus, elles resteraient à l'abri de ça ? bizarre.

Dans le cas spécifique d'un big rip, pour lequel le facteur d'échelle tend vers une valeur infinie en un temps fini, effectivement rien n'est à l'abri de la désintégration, pas même les atomes. Dans le cas d'une expansion sans fin mais où le facteur d'échelle ne diverge pas sur un temps fini, les galaxies devraient tenir le coup.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jacknicklaus]

L'analogie avec les ballons et les cakes qui gonflent laisse croire à un étirement irrésistible. En réalité, les éléments concernés subissent toutes sortes de forces, parmi lesquelles se trouvent celles résultant de l'expansion, similaire à des forces de marée.
Ce forces sont absolument négligeables à l'échelle atomique, devant les autres forces mises en jeu, notamment électromagnétiques.
Elles restent très faibles à l'échelle d'une galaxie, devant les forces de gravité classiques.
Elle ne prend un rôle dominant qu'aux très grandes échelles, là où les forces classiques deviennent extrêmement faibles.

(*) Cette explication m'a été donnée par un prof d'université. je dois admettre que je ne sais pas calculer à quelle échelle les forces résultant de l'expansion deviennent du même ordre de grandeur que celles de l'attraction gravitationnelle classique.

[Deedee81]

(*) Cette explication m'a été donnée par un prof d'université. je dois admettre que je ne sais pas calculer à quelle échelle les forces résultant de l'expansion deviennent du même ordre de grandeur que celles de l'attraction gravitationnelle classique.

Je ne trouve pas l'explication très satisfaisante car même très faible, la "force" (si on peut parler de force (*)) reste proportionnelle à la distance et devrait entrainer un étirement des orbites, de la même manière que pour des objets non liés.

(*) on devrait plutôt parler de "continuer sur sa lancée" (pour l'expansion "normale", je ne parle pas de l'accélération de l'expansion (**)).
Raison pour laquelle je vois plutôt l'absence d'expansion locale comme un effet dû à la gravité locale qui a retenu les objets et qui donc ne continuent plus sur leur lancée.

Pour une meilleure description, il faudrait voir au niveau relativité générale (celle-ci est incontournable pour l'expansion) et voir ce qui se passe localement pour des hétérogénéités : comme une planète liée à son étoile.
C'est impossible a calculer analytiquement. Mais vu la faiblesse de la gravité, on devrait pouvoir traiter le cas de manière perturbative.
J'ignore si cela a été fait mais je dois bien avouer que je n'ai pas le courage (***) ni le temps de me lancer dans un calcul.

(**) selon son origine, les effets locaux peuvent fort varier. Je ne saurais pas me prononcer.

(***) question de motivation aussi. Après tout je me suis lancé dans un calcul épouvantable de calcul des solutions en symétrie sphérique pour les équations d'Einstein modifiées par les effets quantiques (gravité quantique semi-classique prenant en compte le rayonnement de Hawking) et j'ai même du écrire un logiciel de calcul symbolique pour ça. Mais là j'étais motivé

[jacknicklaus]

Je ne trouve pas l'explication très satisfaisante car même très faible, ...

C'est possible. Je ne peux pas juger. Le prof d'université qui m'a donné ces explications est Thomas Moore, auteur du http://www.uscibooks.com/moore.htm

[Deedee81]

C'est possible. Je ne peux pas juger. Le prof d'université qui m'a donné ces explications est Thomas Moore, auteur du http://www.uscibooks.com/moore.htm

C'est aussi l'explication habituelle. Je l'ai déjà lu trente-six fois.

Mais elle ne me satisfait pas. Elle serait correcte si le "lien" (la gravité) augmentait avec la distance (comme deux objets reliés par un élastique). Si une force très faible tend à les écarter, elle va être contrée. Mais avec une force en 1/r², si on tire toujours dans même sens, ça fini par s'écarter. Même si ça prend du temps.

Malheureusement, un calcul correct est très difficile. Et donc il est vraiment difficile de dire si telle ou telle explication est plus juste.

[jacknicklaus]

C'est aussi l'explication habituelle. Je l'ai déjà lu trente-six fois.
Mais elle ne me satisfait pas. Elle serait correcte si le "lien" (la gravité) augmentait avec la distance (comme deux objets reliés par un élastique).

C'est précisément ce qui se passe avec les forces de marée, d'où l'intérêt de cette comparaison expansion - force de marée. Je recopie ci-dessous l'explication détaillée de Thomas Moore, dont j'ai fort tendance, sans te manquer de respect DeeDee, à respecter l'expertise en RG. Toutefois, je seraiS heureux de lire les avis des autres experts qui fréquentent ce forum, sur ce sujet qui revient très souvent, et qui mériterait une explication aussi nette que possible.

This is a very common question that has befuddled a lot of people. Consider a hydrogen atom. What the expansion of the universe does is essentially exert tidal forces on the proton and electron that seek to pull them apart. But the distance between the proton and electron is so small that the tidal forces are infinitesimal (the tidal forces, to a first approximation, scale proportionally to the distance between objects), while the electrostatic attraction between the proton and electron is extremely large in comparison. So the atom's size is affected by quantum mechanics and the electrostatic attraction essentially alone: the tidal forces are utterly negligible. So as the universe expands, the atom remains the size required by QM and the strength of the electrostatic interaction.

The same thing applies to the solar system. The internal gravitational interactions between the planets and the sun still completely overwhelm the tiny tidal forces from the expanding universe, even though the solar system is many orders of magnitude larger than an atom. So we get the right answer about the size of orbits even if we ignore those tidal forces, and the solar system remains its same size (essentially) as the universe expands.

The same reasoning applies to galaxies, and even clusters of galaxies. The tidal forces of expansion only become comparable to the gravitational interaction between galaxies only the very largest scales, so large that we can consider galaxies and galactic clusters as if they were non-interacting molecules in a gas. At such scales, the tidal forces finally become dominant, and overwhelm the very weak gravitational interactions between individual galaxies in the cosmic fluid. So in that case (and only in that case), we can ignore other interactions in modeling the behavior of the universe.

[jacknicklaus]

Traduction:

C'est une question très fréquente qui a troublé beaucoup de gens. Considérons un atome d'hydrogène. Ce que l'expansion de l'univers fait est essentiellement d'exercer des forces de marée sur le proton et l'électron, qui cherchent à les séparer. Mais la distance entre le proton et l'électron est si petite que les forces de marée sont infinitésimales (les forces de la marée, à une première approximation, sont en échelle proportionnelle à la distance entre les objets), tandis que l'attraction électrostatique entre le proton et l'électron est extrêmement grande en comparaison . Ainsi, la taille de l'atome est affectée essentiellement par la mécanique quantique et l'attraction électrostatique seules: les forces de marée sont absolument négligeables. Alors que l'univers s'étend, l'atome reste à la taille requise par la MQ et la force de l'interaction électrostatique.

La même chose s'applique au système solaire. Les interactions gravitationnelles internes entre les planètes et le soleil subissent encore les forces de marée minuscules de l'univers en expansion, même si le système solaire est beaucoup plus grand que l'atome. Nous obtenons donc la bonne réponse à propos de la taille des orbites, même si nous négligeons ces forces de marée, et le système solaire reste de la même taille (essentiellement) à mesure que l'univers s'étend.

Le même raisonnement s'applique aux galaxies, et même aux amas de galaxies. Les forces de dilatation des marées ne sont que comparables avec l'interaction gravitationnelle entre les galaxies que dans les plus grandes échelles, si grandes que nous pouvons considérer les galaxies et les amas galactiques comme si elles étaient des molécules dans un gaz, qui n'interagissent pas . À de telles échelles, les forces de la marée deviennent enfin dominantes et subissent les très faibles interactions gravitationnelles entre les galaxies individuelles dans le fluide cosmique. Donc dans ce cas (et seulement dans ce cas), nous pouvons ignorer les autres interactions dans la modélisation du comportement de l'univers.

[Deedee81]

Salut,

Je reste sur ma faim (j'espère pas sur ma fin ). Pour un atome d'hydrogène je comprend : les orbitales sont quantifiées. Donc, si on a une déformation infinitésimale de l'orbitale, même si ces forces de marées durent longtemps, ça reste quantifié et l'électron n'a pas de raison de sauter brusquement sur l'orbite suivante.

Mais ici c'est différent. Si on a un corps en orbite. Les forces de marées dues à l'expansion sont infimes à cette échelle. Mais pas nulle. On peut les négliger dans les calculs habituels. Si l'orbite augmente son rayon d'un millimètre par an, on ne va rien voir directement. Mais 1 mm car reste un millimètre. En mille ans ça fait 1 mètre. Etc... A force d'attendre ça doit augmenter, et proportionnellement à la force subie, donc en suivant la loi de Hubble et donc (par exemple), la distance Terre-Soleil aurait dû considérablement augmenter en quatre milliards et demi d'années.

Donc, soit cette explication de la faiblesse des forces est fausse (et celle de "continuer sur sa lancée" pour l'expansion est plus proche de la réalité), soit il y a quelque chose qui m'échappe...... un doute m'assaille, est-ce que le moment angulaire n'interviendrait pas ? Pour augmenter la taille des orbites il faut modifier le moment angulaire.... ce qui ne se fait pas si facilement. Ce ne serait pas ça qui "gomme" totalement l'effet infime en question ? En somme l'orbite pourrait être affectée mais pas du tout dans les mêmes proportions que la loi Hubble et d'une manière tellement faible que même sur un milliard d'années on n'aura pas d'effet sensible ? Ce ne serait pas ça qui m'a échappé ?

[f6bes]

Pour le moment et dès lors, ne cherchons-nous pas des réponses à des mauvaises questions qui ne se posent même plus ????
En fait on serait en train de se casser la tête pour rien ?

Bjr à toi,
On ne cherche pas forcément une réponse, on cherche surtout à COMPRENDRE les phénoménes. Et éventuellement à " exploiter"
cette "compréhension".
Celui qui juge que ce n'est pas sa tasse de thé ( et je comprends que l'on ne puisse s'intéresser à TOUS les domaines) passe outre
le fait de vouloir " comprendre".
Eviter de vouloir comprendre...ça conduit à...l'obscurentisme ###### supprimé
Bonne journée