Question sur le big bang

[riad 0]

Bonjour,
Je ne suis pas scientifique mais d'après ce que j'ai compris des conférences et des articles de vulgarisation sur la théorie (ou les théories) du big bang celle-ci repose sur l'expansion de l'univers pour déduire que l'univers a été à un moment de son histoire extrêmement dense et chaud, or par effondrement gravitationnel les corps très denses deviennent des trous noirs, cependant je n'ai jamais entendu aucun scientifique dire que l'univers était un trou noir ( à part dans une conférence de David ElBaz, mais c'était différent), donc voila ma question, pourquoi cette hypothèse n'a jamais été évoqué? ou alors je loupe quelque chose dans ma compréhension de cette théorie.
-----

[yves95210]

Bonjour,

Si, bien sûr, cela a déjà été envisagé.
En anglais, il y a une page wikipedia Black hole cosmology, avec des références de publications (entre autres, de Nikodem Poplawski, dont on avait déjà parlé sur le forum). Je n'ai pas trouvé l'équivalent en français, mais cet article de Pour la Science pourra t'intéresser (je ne l'ai pas lu, donc ne peux pas te dire ce que ça vaut).

[Gilgamesh]

Bonjour,
Je ne suis pas scientifique mais d'après ce que j'ai compris des conférences et des articles de vulgarisation sur la théorie (ou les théories) du big bang celle-ci repose sur l'expansion de l'univers pour déduire que l'univers a été à un moment de son histoire extrêmement dense et chaud, or par effondrement gravitationnel les corps très denses deviennent des trous noirs, cependant je n'ai jamais entendu aucun scientifique dire que l'univers était un trou noir ( à part dans une conférence de David ElBaz, mais c'était différent), donc voila ma question, pourquoi cette hypothèse n'a jamais été évoqué? ou alors je loupe quelque chose dans ma compréhension de cette théorie.

Effectivement si on postule à t=0 un milieu infini de densité infinie sans expansion, il s'effondre y'a pas de doute. Dans le cadre du Big Bang "classique" (sans inflation) on doit rajouter aux conditions initiales que le taux d'expansion est également infini. C'est pour ça qu'on dit que "l'événement Big Bang" c-à-d ce qui se passe à l'instant initial ne fait pas partie de la théorie de l'expansion, au sens où cette théorie ne permet pas d'expliquer les conditions initiales, et notamment la valeur élevée de ce taux d'expansion. Elle dit simplement : j'ai besoin de ça, ça et ça. Et ensuite ça marche. Mais évidemment l'explication de conditions initiales si particulières serait bienvenue.

Ça va beaucoup mieux si on rajoute l'inflation qui explique la valeur élevée du taux d'expansion par une valeur élevée de la densité d'énergie du vide.

[Deedee81]

Salut,

Un détail important à préciser sur les trous noirs (outre ce qui a déjà été répondu)

par effondrement gravitationnel les corps très denses deviennent des trous noirs

Oui.... si le corps est à l'intérieur d'une zone donnée, sans rien à l'extérieur. Disons une sphère.

Or l'univers n'est pas comme ça, il est soumis au principe cosmologique : il est homogène et isotrope (enfin presque, heureusement, sinon on ne serait pas là Et l'étude des "fluctuations" est devenue un domaine important).

De fait même s'il est fini (en taille) il est sans bord (comme pacman dans son univers du jeu vidéo : quand il sort d'un coté il rentre par l'autre, les bords sont conventionnels, ceux de l'écran, pour le joueur). Et sans centre. Et ainsi chaque portion de gaz est entourée de gaz de tous les cotés. Elle est donc attirée dans tous les sens (avec un résultat nul) alors que pour un corps en effondrement l'attraction se fait vers le centre de la sphère.

L'univers est donc très différents d'un trou noir. Dans ces conditions .... pas de trou noir. La géométrie de l'espace-temps est aussi fort différente : Robertson-Walker-Friedmann-LeMaître pour l'univers, Schwartzchild, Kerr,... pour les trous noirs.

A cela deux bémols :
- vu les fluctuations il n'est pas exclut que lors de l'expansion, très tôt, des zones s'effondrent formant des trous noirs (cela pourrait être l'origine des premiers trous noirs super massifs, je crois que la question n'est pas totalement tranchée, j'ai lu que la première génération d'étoiles particulièrement massives et ayant donné de gros trous noirs semble insuffisante pour assurer la croissance par accrétion et fusion jusqu'au TN super massifs. A confirmer)
- il y a les théories spéculatives d'univers dans des trous noirs, suggérées par Yves, mais c'est compliqué, avec des géométries compliquées (mais j'avais lu un article de Jacobson là-dessus, faut avouer que c'est bien foutu ). Mais j'insiste : très spéculatif.

Et je n'insiste pas sur la difficulté du t=0 suggérée par Gilgamesh car de toute façon, là on sort du domaine du Modèle Standard de la cosmologie et du domaine de validité des théories dont la relativité générale, faut la mécanique quantique. Et là il y a une bonne centaine de théories candidates (en comptant les variantes), aucune validée. C'est de la spéculation aussi.

Hum, j'ai parlé plus que d'UN détail en fin de compte, suis trop bavard

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Et sans centre. Et ainsi chaque portion de gaz est entourée de gaz de tous les cotés. Elle est donc attirée dans tous les sens (avec un résultat nul) alors que pour un corps en effondrement l'attraction se fait vers le centre de la sphère.

En gras, c'était le raisonnement de Newton mais on sait maintenant que ce n'est pas exact : le potentiel gravitationnel d'un fluide homogène d'extension infinie n'est pas nul mais égal à -4πGρ avec ρ la densité. Cette quantité n'est pas bornée vers le bas : le système évoluant vers un état de moindre énergie, ρ augmente => l'univers se contracte et on aboutit à une singularité (même si effectivement ce n'est pas un trou noir parce que c'est une singularité de taille infinie...). C'était bien le soucis du premier univers d'Einstein. Il n'était pas infini mais homogène et sans bord, et pareillement on pouvait dire que dans un tel univers le gaz était attiré également dans tous les sens mais le résultat était bel et bien instable, d'où l'ajout de la cte cosmo.

[Deedee81]

En gras, c'était le raisonnement de Newton mais on sait maintenant que ce n'est pas exact

Je sais.... mais j'ai du mal à expliquer ça de manière très simple pour riad
(il a dit qu'il n'était pas scientifique)

[riad 0]

Merci de vos réponses,
Étant donné que je ne suis pas scientifique, ce qui veut dire que je ne comprends rien aux équations et que je dois me contenter de ce que les vulgarisateurs nous expliquent, je trouve que mon sujet est étroitement lié à un sujet déjà évoqué sur ce forum : Trou noir et univers @yves95210 m'a proposé deux articles, le premier de wikipedia est très court, le deuxième ne cite pas ses sources, par contre le sujet de @Nucleus98 est vachement intéressant, je suis en train de le lire.

[yves95210]

@yves95210 m'a proposé deux articles, le premier de wikipedia est très court, le deuxième ne cite pas ses sources, par contre le sujet de @Nucleus98 est vachement intéressant, je suis en train de le lire.

Je suis d'accord, j'ai cité cet article essentiellement pour répondre à ta question (cette hypothèse avait-elle déjà été envisagée). Pour aller plus loin il faut lire les publications référencées dans l'article, essentiellement celles de Poplawski dont parle Nucleus98 dans la discussion que tu cites. J'ai lu certaines de ces publications (et en ai parlé aussi sur le forum) il y a quelques années. Mais ce n'est pas de la vulgarisation...
En fait j'avais aussi lu des articles "vulgarisés" sur la théorie de Poplawski, mais je ne les ai pas retrouvé lorsque je t'ai répondu. Faudrait que je fasse une recherche dans mes (vieux) messages sur le forum, j'ai dû en certains de ces articles.

En gros, c'est basé sur la théorie d'Einstein-Cartan, dans laquelle, contrairement à la RG "classique", on ne suppose pas a priori que le tenseur de torsion est nul (c'est donc en fait une généralisation de la RG d'Einstein). Cette théorie ne conduit pas à des prédictions distinctes de la RG classique dans l'univers observable, dans lequel l'effet de la torsion serait négligeable.
Mais justement, l'intérieur d'un trou noir ne l'est pas (observable)... Selon Poplawski, la rotation d'un trou noir devrait avoir pour effet d'aligner le spin des particules qui y tombent, résultant dans une torsion moyenne non négligeable, dont l'effet (à l'intérieur du trou noir) serait répulsif et éviterait ainsi d'avoir affaire à une singularité, et conduirait possiblement à la naissance d'un nouvel univers sous l'horizon du trou noir (et donc non observable depuis l'extérieur). Je ne rentre pas plus dans les détails car ce sont de vieux souvenirs et je risque de raconter des bêtises.

J'ai cité l'article wikipedia en anglais sur Einstein-Cartan car il est plus complet. Mais voici un extrait de l'article en français, pour expliquer comment le spin interviendrait dans le cadre de cette théorie.

Construite sur le modèle de la relativité générale, cette théorie admet de plus l'hypothèse selon laquelle la connexion affine a une partie antisymétrique non-nulle (donc un tenseur de torsion non-nul), de sorte que la courbure de l'espace-temps est non seulement couplée à l'énergie de masse et la quantité de mouvement de la matière, mais aussi à son moment angulaire et son spin. Le spin de la matière dans l'espace-temps courbe est ainsi une des variables de son lagrangien. De ce fait, c'est une théorie non métrique de la gravitation.

[yves95210]

PS : j'ai retrouvé le message où j'avais déjà évoqué la théorie d'Einstein-Cartan et les travaux de Poplawski : https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post5772900
Tu y trouveras un lien vers un article de vulgarisation, rédigé par Poplawski lui-même (j'espère que tu lis l'anglais...), ça sera certainement plus clair que mes explications.