Bonjour,
Je n'ai pas de background scientifique suffisant pour bien comprendre l'astrophysique. Donc si ma question n'est pas précise, veuillez me corriger.
On dit qu'il y a une accélération de l'expansion de l'univers. Est ce que cette accélération est constante ou parfois augmente et d'autre fois elle diminue? Y a t'il une règle qui régit cette accélération?
Bonjour,
Il y a surtout un modèle d'univers (le modèle LambdaCDM) qui tient compte des différentes composantes énergétiques de l'univers. L'accélération de l'expansion trouve son origine dans l'existence de l'énergie noire dont on ne connaît pas la nature et qui agit comme une sorte d'anti-gravité. Dans sa forme la plus simple elle est caractérisée par la constante cosmologique (Lambda) qu'Einstein avait introduite dans son équation de champ pour rendre l'univers statique (en 1915, on ne savait pas grand chose de l'univers et l'imaginer statique n'était pas absurde). À la fin des années 20, l'expansion de l'univers est mise en évidence et la constante cosmologique passe à la trappe (sa valeur devient nulle). L'univers n'est soumis qu'à la gravitation et on pense qu'il peut s'effondrer sur lui-même dans un futur plus ou moins lointain. Même si certains astrophysiciens n'ont jamais complétement abandonné la constante cosmologique, elle revient vraiment en force qu'à la fin des années 90 avec la découverte de l'expansion accélérée.Envoyé par newfrench
Sa valeur est bien sûr différente de celle d'Einstein mais on ne sait pas si cette constante est vraiment constante dans le temps ce qui modifie le devenir de l'univers. Dans l'état actuel, elle entraine une croissance exponentielle du facteur d'échelle c'est à dire des distances entre amas de galaxies ce qui fait que dans les dizaines de milliards d'années qui viennent l'univers deviendra de moins en moins "brillant". Le modèle LCDM permet de prévoir que la lumière partant actuellement de tout objet situé au-delà de 17 milliards d'années lumière environ, ne nous parviendra jamais.
L'expansion décalant inexorablement les longueurs d'onde vers le rouge, l'infrarouge et les ondes radio, l'univers deviendra de plus en plus sombre dans le domaine visible.
Maintenant si la densité d'énergie noire augmente au cours du temps de manière infinie, le scénario big rip est possible : https://www.futura-sciences.com/scie...-big-rip-7960/
Ça reste un hyptohèse.
Merci landsberg pour la réponse éclairante. Concernant le big rip, il y a arrachage des planètes. Je suppose que c'est parce que l'espace - temps s'expanse et les forces de gravitation n'arrivent plus à maintenir les orbites des planètes autour du soleil. Est ce bien ça ?
Par contre, pour la dislocation des planètes, j'ai moins compris. Est ce que l'expansion de l'espace-temps disloque les molecules ou les atomes l'une par rapport à l'autre?
Oui. L'énergie fantôme disloque les édifices liés par la gravitation.
C'est ensuite l'interaction électromagnétique, qui permet les liens entre molécules et atomes, qui est concernée et enfin, l'interaction forte qui assure la cohésion des nucléons.Par contre, pour la dislocation des planètes, j'ai moins compris. Est ce que l'expansion de l'espace-temps disloque les molecules ou les atomes l'une par rapport à l'autre?
Finalement, rien ne peut s'opposer à l'énergie fantôme dans le démantèlement de toutes les structures.
Il faut bien sûr garder à l'esprit que ce scénario n'est qu'une hypothèse.
Sait on si la matière noire est influencée par l'expansion de l'univers?
Cette expansion tendrait à invalider la théorie du Big Bounce, encore qu'on sait pas ce qui peut se passer dans 1 milliard d'années.
Par contre Alan Guth a bati toute sa théorie des "univers de poche" sur cette énergie sombre, sans doute impulsée par le regain d'intérêt pour les multivers.
Oui comme la matière ordinaire. Sa densité diminue au cours du temps.
La théorie de Alan Guth, l'inflation, date de 1979, on est quasi 20 ans avant la "résurrection" de la constante cosmologique sous le nom d'énergie sombre, suite aux observations des SNIa à haut redshift par Perlmutter et Riess, en 1998.
Et l'idée du multivers inflationnaire est une conséquence directe de la théorie de l'inflation, elle n'en est pas à l'origine.
Dernière modification par Gilgamesh ; 07/02/2024 à 19h01.
Parcours Etranges
Merci de la précision.
En fait il s'agit d'une des théories des multivers parmi plusieurs en cours d'étude.
Celle d'Everett propose des univers parallèles==>
On pourrait y voir une expérience de pensée, celle qui consiste à inverser en quelque sorte le contenu et le contenant.
Au lieu d'avoir une superposition d'états dans un seul univers, on imagine autant d'univers qu'il y a d'états dans lesquels ces états sont réels et non plus quantique. Ce qui résoud apparemment le dilemme de la superposition.
Cette théorie est considérée comme scientifique parmi toutes celles possibles pour expliquer le monde quantique.
D'ailleurs elle ne figure que comme une note en bas de page de sa thèse.
Bonjour,
Attention, on n'est pas ici dans le forum discussions libres mais dans le forum pédagogie, très strict :
- seul le primoposteur doit normalement poser des questions
- on doit rester strictement dans le sujet du primoposteur (en l’occurrence ici il ne parlait pas de multivers)
Merci,
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Concernant la matière noire et l'énergie noire, ont-elles été créées au début de l'univers, et donc ont-elles été influencées par l'expansion rapide de l'espace temps?
Dans la théorie du Big Bang, l'ensemble des paramètres fondamentaux de l'univers (matière, constante cosmologique, taux d'expansion initial...) sont inclus dans les conditions initiales, ils ne sont pas prédictibles. La théorie du Big Bang part d'un état initial 'singulier' et leur applique des équations d'évolution (les deux équations de Friedmann). Donc en toute hypothèse la réponse est oui pour les deux.
Pour la matière baryonique et la matière noire c'est évident : l'expansion ne fait que diluer le contenu initial.
Pour la constante cosmologique Λ, il y a une subtilité à saisir. En se plaçant pour simplifier dans l'hypothèse du Modèle standard où Λ est effectivement constant, sa valeur est pareillement fixée dans les conditions initiales et donne fondamentalement une densité d'énergie, par unité de volume. Si elle est constante, ça signifie que plus le volume augmente, plus la quantité d'énergie sombre (produit du volume par la densité d'énergie) augmente. Plus l'univers grandit plus il se crée d'énergie sombre.
Parcours Etranges
Comment l' énergie sombre peut elle augmenter à partir de rien? Cela va à l'encontre de la phrase rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme. Ou le principe de l'équivalence de l' énergie et de la matière.
L'énergie ne se conserve que s'il y a invariance par translation temporelle. Dans le cas d'un univers en expansion, énergie sombre ou pas, il n'y a pas invariance globale par translation temporelle (elle n'est que locale), donc l'énergie totale de l'univers (pour peu qu'elle puisse être définie ce qui n'est pas du tout évident) ne se conserve pas (mais il y a quand même conservation locale), à moins de faire des bricolages bien spécifiques mais non covariants pour prendre en compte l'énergie du champ de gravitation.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Outre la réponse de Mach3, tu ne peux pas prendre une citation apocryphe d'un chimiste du XVIIIème siècle et la supposée absolument vraie et à l'échelle de l'Univers.
Salut,
Soyons juste, la conservation (locale !!!!) de l'énergie reste un pilier de la physique
(la subtilité de "local" échappe souvent aux profanes, j'ai déjà vu ce genre d'erreur aussi avec le principe d'équivalence).
J'aimerais ajouter aussi que pour l'énergie noire en réalité on ne sait vraiment pas ce que c'est, ce n'est même peut-être pas une densité d'énergie (même si cela semble si naturelle quand on regarde la constante cosmologique) dans l'équation d'Einstein. Il y a eut un bel article sur l'énergie noire dans le Pour la Science de janvier (désolé, pas de lien, leur serveur est "out" pour le moment). Ils décrivent surtout les projets encours pour l'étudier (notamment la mission Euclid, là il y a un lien : https://fr.wikipedia.org/wiki/Euclid...scope_spatial) ) mais ils rappellent aussi qu'il y a eut environ 1000 publications tentant d'expliquer la nature de l'énergie noire (excusez du peu). Ils disent même (je l'ignorais) que le nom "énergie noire" fut mit par humour (par analogie aussi avec matière noire)
Attention au piège des mots, la matière noire par exemple n'est pas de la matière (il y a encore pas mal d'incertitude sur sa nature, mais vu le nombre de candidats éliminés, on sait que ce n'est pas de la matière). A la limite on parle parfois de "matière non baryonique" qui est un peu un oxymore. Mais ça peut être aussi des trous noirs voire une gravité modifiée (ou comme je le soupçonne, un peu de tout ça). Mais on garde le nom parce que c'est celui qu'on trouve dans des milliers de livres et des dizaines de milliers d'articles.
Pour le moment il vaut mieux se contenter d'une explication phénoménologique (on constate l'accélération et on s'en sert dans les modèles d'univers, sur papier ou en simulation, et ça marche bien).
Voir donc aussi les explications de Gilamesh.
Mais pour parler de conservation de l'énergie noire je crois qu'il vaut beaucoup mieux attendre encore un certain temps que les observations nous en disent plus.
Dernière modification par Deedee81 ; 09/02/2024 à 07h49.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
En relisant la question y'a aussi un aspect important à relever : dans l'ordre des causes, c'est l'énergie sombre qui est la cause de l'expansion de l'espace (tandis que la matière noire la freine, au même titre que la matière ordinaire, le rayonnement ou la courbure). Dans la théorie de l'inflation qui permet de donner un cadre expliquant les conditions initiales de l'univers (qui sont simplement fixées "à la main" dans la théorie "classique" du Big Bang), on part d'un vide avec comme seul ingrédient une champ (en général scalaire) de haut potentiel qui a exactement l'effet d'une constante cosmologique provoquant une gravité répulsive qui génrère un taux d'expansion très élevé. Ce champ étant instable, sont potentiel finit par s'effondrer et son énergie est communiquée à l'ensemble des champs qui composent le Modèle standard, donnant naissance à un plasma dense et chaud => Big Bang.
Parcours Etranges
Comment sait-on cela ? Et est-on sûr qu'il n'y a pas d'autres "phénomènes étranges" qui se passent dans l'univers en dehors de la matière noire et énergie sombre et qui auraient pu aussi se passer au moment du Big bang ?dans l'ordre des causes, c'est l'énergie sombre qui est la cause de l'expansion de l'espace (tandis que la matière noire la freine, au même titre que la matière ordinaire, le rayonnement ou la courbure).
Pour tous les objets d'étude qui échappent pour une large part à l'observation directe (étant situé dans le passé, ou trop lointain), comme par exemple en archéologie, en paléontologie ou ici en cosmologie, la seule manière de progresser sans s'éparpiller est parcimonieuse. On regarde si, avec ce qu'on a sous la main, on dispose des éléments minimaux pour expliquer ce qui se passe ou a pu se passer. Si c'est le cas, on adopte le scénario minimal, de préférence à d'autres plus coûteux en hypothèses.
Ici, ce qu'on a sous la main, c'est entre autre une théorie de la gravité : la relativité générale. Elle est robuste et bien vérifiée en régime fort et faible, à grande et à petite échelle. Dans cette théorie la gravité est un champ dont la source est décrite par un tenseur dit énergie-impulsion, qui contient, comme son nom l'indique, la densité d'énergie et l'impulsion des particules, c-à-d la pression du milieu. Dans ce tenseur si les pressions sont négatives, la gravité peut devenir répulsive, ce qui donne une origine possible (et la seule possible à ma connaissance) à l'expansion. Il se trouve que c'est une caractéristique prédite du vide par la théorie quantique des champs, qui est notre meilleure théorie de la matière. Tous les autres ingrédients (matière baryonique ou sombre, rayonnement) génèrent une pression positive (ou nulle) et gravitent donc positivement.
Avec ces ingrédients, on peut mettre en place une scénario qui explique le Big Bang, la théorie de l'inflation. Après, la théorie fait des prédictions, et on peut regarder si ça se vérifie par l'observation.
Sur les preuves observationnelles de l'inflation, j'en parle ici:
https://forums.futura-sciences.com/q...multivers.html
Dernière modification par Gilgamesh ; 10/02/2024 à 12h06.
Parcours Etranges
Ce qu'on peut se poser comme question avec ce modèle, c'est que si l'énergie sombre engendre des multivers comme le croient Linde et Alan Guth, ils risquent fort d'être sans matière car la matière noire est restée derrière.
Or s'il n'y a pas de pression positive avec la matière baryonique, il risque dans ces multivers de ne pas y avoir de matière du tout.
Est-ce que je me trompe ou c'est pure spéculation ?
Évidemment il faudrait supposer un statut bien défini à la matière noire, celui de faire comme un précipité dans un liquide et donc étant restée en arrière dans notre Univers les multivers n'auraient probablement pas de contenant comme la matière.
Dernière modification par oualos ; 10/02/2024 à 14h44.
Dans le cadre du modèle standard de la cosmologie (ΛCDM), donc hors théories de gravité modifiée (MOND ou autre), la matière noire c'est juste une particule de plus à découvrir et à intégrer au modèle standard de la physique des particules : neutralino, axion, neutrino stérile...
les multivers risquent fort d'être sans matière car la matière noire est restée derrière. : Je ne comprend pas ce que tu as en tête pour imaginer ça. La matière noire qui reste en arrière ça me laisse rêveur. Donc, déjà, rien ne provient du Multivers, ne se déplace d'un endroit qui serait le Multivers à un autre endroit qui serait notre Univers, y'a pas de déplacement de matière ou de quoi que ce soit d'autre. Dans le cadre de l'inflation, notre univers au départ c'est juste une portion de vide au sein d'un espace vide qui grandit en chaque point, le Multivers. Et qq part au sein de ce vide, a lieu un changement d'état du champ d'inflaton qui provoque une conversion de l'énergie du vide en énergie "matérielle" : masse (mc²) et impulsion (pc). C'est le réchauffage (reheating) qui marque la fin de l'inflation et le début du Big Bang chaud classique. Cette transition de phase est locale mais pendant qu'elle a lieu, l'espace continue de grandir à un rythme soutenu, mais décroissant avec l'abaissement de la densité d'énergie du vide (et donc sa tension). On pense que cette transition de phase a lieu à haute énergie (GUT) et que la température est suffisemment élevée pour créer toutes les particules du modèle standard et au delà, à l'équilibre thermique avec le bain de photons, et il n'y a pas de distinction là dedans entre matière baryonique et matière noire.
Concernant la pression : comme le milieu est très chaud, il y a beaucoup d'impulsion donc beaucoup de pression, et toutes les particules contribuent à la pression, en raison de leur impulsion et qq soit leur nature. Les neutrinos par exemple, qui sont les particules les plus élusives que l'ont connaisse, y contribuent au même titre que les photons, les électrons ou les quarks.
Ce qui se passe ensuite, c'est que de ces deux forme de l'énergie : l'énergie de masse mc² et l'impulsion pc (~ énergie cinétique), la première est insensible à l'expansion tandis que la seconde est vulnérable. L'impulsion des particules diminue en raison inverse du facteur d'échelle. C'est le redshift cosmologique. Et heureusement pour nous car sinon nous serions bombardés par un flot de particules de ultra-haute énergie issue du Big Bang.
J'espère que c'est plus clair pour toi avec ces explications.
Dernière modification par Gilgamesh ; 11/02/2024 à 11h07.
Parcours Etranges
J'étais parti de l'idée, sans avoir la culture ni les compétences nécessaires que d'une façon assez schématique la matière noire est associée à la pression positive dans l'univers et l'énergie sombre -ou noire- à la pression négative qui a engendré l'explosion initiale. Peut-être ce qui correspond à l'affirmation de Prigogine disant dans une de ses videos, que la deuxième loi de la thermodynamique c'est le Big bang surtout.
Et que cette loi relate aussi et c'est important évidemment qu'un milieu chaotique a tendance à le rester et même à aller vers plus de chaos. En faisant abstraction de la théorie du chaos et de ses attracteurs pour le moment...
C'est ce que j'ai cru comprendre dans ton post #17
maintenant il est très difficile je sens -à moins d'avoir une bonne réserve de Doliprane et beaucoup de connaissances que je n'ai pas- de comprendre ce rapport qui existe entre matière noire et énergie sombre.
Et comme je n'ai pas le niveau suffisant je crois que je vais attendre d'avoir compris davantage de choses sur le modèle cosmologique standard
Merci de tes réponses en tout cas
Dernière modification par oualos ; 10/02/2024 à 21h10.
La matière (noire ou baryonique) qui remplit l'univers est froide aujourd'hui, par rapport à ce qu'elle a été dans le jeune univers, donc on considère en approximant un peu que la contribution matérielle à la pression est nulle. On dit en cosmologie qu'on est dans un univers de poussière.
Je n'ai pas parlé d'entropie dans le post #17 et je ne vois pas bien le rapport avec la discussion, j'avoue.Peut-être ce qui correspond à l'affirmation de Prigogine disant dans une de ses videos, que la deuxième loi de la thermodynamique c'est le Big bang surtout.
Et que cette loi relate aussi et c'est important évidemment qu'un milieu chaotique a tendance à le rester et même à aller vers plus de chaos. En faisant abstraction de la théorie du chaos et de ses attracteurs pour le moment...
C'est ce que j'ai cru comprendre dans ton post #17
Sur le paradoxe de l'entropie en cosmologie je te recopie cet ancien post.
Effectivement il faut comprendre comment l'univers n'a cessé de former des structure alors que l'entropie d'un système fermé ne peut que augmenter. Et qu'au départ, l'univers jeune semble maximalement entropique. Jamais l'univers ne sera aussi lisse, bien mélangé et thermiquement à l'équilibre que dans les tous premiers temps de l'expansion avec des écarts de température qui n'excèdent pas ΔT/T ~ 10-5 au moment du découplage (à l'émission du rayonnement de fond) ! Comment q t'il pu se structurer à partir de là ?
La réponse à cette énigme fait intervenir une autre source d'entropie, l'entropie gravitationnelle. C'est elle qui change complètement la donne, car elle est à son niveau minimal dans ce jeune univers du fait même que l'entropie thermique y est maximale. En effet, ce qui constitue l'entropie maximale d'un gaz dans une enceinte où on ignore la gravité (le gaz se répand uniformément) constitue l'entropie minimale pour la gravité. Intuitivement, on peut définir l'entropie comme ce qui résulte d'un système quand il a fourni un travail. Moins il a d'entropie, plus il est à même de travailler. Pour la gravité, "travailler" c'est faire tomber la matière et rapprocher les centre de masse. Deux astres au loin forment un système d'entropie minimale. Ils se rapproche et fusionnent : de l'énergie est dégagée, le système a travaillé. L'état d'entropie gravitationnelle maximal est atteinte quand tout forme un trou noir.
L'inflation initiale a dispersé la matière de manière quasi-uniforme dans un volume immense. Avec juste de minuscules inhomogénéités qui vont pouvoir initier une instabilité gravitationnelle. L'entropie gravitationnel est proche de zéro, c-à-d qu'il y a plein d'énergie libre gravitationnelle, la gravité n'a qu'une seule envie, faire s'effondrer toute cette matière sur elle même pour former de grandes structures, ce qui va la faire travailler, chauffer du gaz par compression, le faire rayonner et produire des photons qui vont s'ajouter au bain de photons ambiant.
La deuxième source d'énergie libre, capable à son tour de travailler pour produire de l'entropie, provient du fait que la matière a été "cuite" trop rapidement lors des fameuses trois premières minutes de l'Univers (le premier quart d'heure plutôt), du fait de la rapidité de l'expansion pour atteindre le stade d'équilibre de la matière nucléaire, à 60 nucléons. Les 3/4 de la matière baryonique se présente sous forme de protons, capables de fusionner pour former de l'hélium-4 ou au delà. Cela permet aux structure liées (les étoiles) de dégager de l'énergie sous forme de rayonnement. Et c'est ce flux d'énergie que les surfaces planétaires vont pouvoir entropiser pour créer des structures vivantes.
Il est intéressant de noter que tout ceci représente en définitive peu de chose, à l'échelle cosmologique. Si on comptabilise la quantité de photons ajoutée à l'univers par le travail des quatre forces de l'univers lors de la formation des grandes structures et ce qui résulte de tous les processus stellaires, cela ne représente qu'environ 1/1000e de l'entropie totale représentée par la démographie des photons fossiles. Au premier ordre, l'entropie de l'univers n'a pas variée depuis le découplage.
Repose ce Doliprane. Il n'y a aucun rapport entre matière noire et énergie sombre, donc aucun noeud à se faire au cerveau. Dans les termes dark matter / dark energy le terme dark implique juste qu'elle sont invisible de prime abord qu'on ne connait pas leur nature physique.maintenant il est très difficile je sens -à moins d'avoir une bonne réserve de Doliprane et beaucoup de connaissances que je n'ai pas- de comprendre ce rapport qui existe entre matière noire et énergie sombre.
Et comme je n'ai pas le niveau suffisant je crois que je vais attendre d'avoir compris davantage de choses sur le modèle cosmologique standard
Merci de tes réponses en tout cas
Parcours Etranges
