Turner

L'expansion pour béotien

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Bonjour à tous,

 

Je suis nouveau ici mais je vous lis de temps à autre, surtout ce sous forum astro générale. Je n'ai pas trouvé de fil sur la présentation des nouveaux, donc juste 2 mots ici par simple politesse. Je m’appelle Frédérick, j'habite Lille, 44 piges. Passionné d'astronomie de mes 15 à 24 ans, puis j'ai laissé tomber, surtout la partie pratique. J'ai construit mon propre télescope (sauf les optiques) sur monture EQ (fourche) motorisée, un 250 f/5.5. La grande époque des photos N&B et floues des planètes au TP2415, hypersensibilisé s'il vous plait. J'ai fait un peu de physique en fac avec bien entendu chaque années les précieuses options astronomie - astrophysique, même si je n'ai pas forcément toujours tout compris o.O et que cela est désormais bien loin. 

 

Alors je me pose depuis un certain temps une question qui je le sais est naïve et "mal pensée" dans la façon que j'ai de me la poser. Mais ça m'agace copieusement, et je ne trouve pas de réponses sur la Net, sur un sujet qui semble être acquis et couler de source.

 

Bon, l'univers est en expansion. Hubble et les affinages avec force technologie nous donnent un taux d'expansion de ~75 km/s pour 1 Mpc. Pour expliquer à mes filles cette expansion qui a lieu partout dans l'univers avec la même valeur, je leur ressers le coup pas mal fichu du cake aux raisins secs, plus la cuisson - le temps - progresse plus l'espace occupé par le cake augmente, et donc plus les raisins, qui eux ne changent pas, s'éloignent les uns des autres. En leur précisant que cette image a ses limites, comme par exemple le fait que le volume du cake est fini et qu'il y a autre chose autour du cake, contrairement à l'univers dont il ""absurde"" d'un point de vu physique de le voir comme une bulle en expansion dans autre chose, un espace plus grand, 'fin bref, ce n'est pas ci que je vais expliquer cela xD.

 

Voici enfin la question. L'expansion a lieu partout et les choses s'éloignent de nous en suivant la loi de Hubble. C'est tout l'univers qui est en expansion. Si on prend une portion immense mais finie de l'univers (l'univers observable par exemple), cette portion est en expansion dans l'univers. Ensuite on diminue l'échelle. Et ainsi de suite. On finit par se dire qu'à très petite échelle - notre système solaire par exemple - l'espace est là aussi en expansion. OK avec 75km.s-1.Mpc-1 ça risque d'être compliqué de le mesurer sur une si petite échelle, cela correspondant à "rien" mais quand même. Idem si on s'amuse à observer la distance entre deux atomes d'une molécule, l'espace entre ces deux corpuscules doit lui aussi être en expansion. Bon, vous voyez le dilemme. Je veux dire une distance est mesurée en mètres. Si l'univers est en expansion partout alors le mètre devrait changer, augmenter avec le temps? Bien sûr que non, le mètre précis est choisi par convention sur des données ultra précises de physique atomique. Pour revenir aux cake aux raisins, les raisins aussi devraient être en expansion?!

 

Je sais que mon """raisonnement""" n'est pas correct, que je suis très loin de la plaque mais ??

 

Merci d'avoir lu cette tartine, et de vos réponses éventuelles.

 

 

 

Modifié par Turner
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Bonjour,

Je trouve ta question tout à fait pertinente ; elle est parfois posée, et la réponse qui est donnée est souvent du genre : « l’expansion est un phénomène cosmologique qui  ne concerne que les galaxies ; à plus petite échelle elle n’intervient pas »

Pour ma part je ne me suis jamais satisfait de cette réponse que je trouve vraiment du genre « Circulez, il n’y a rien à voir »

D’un point de vue strictement physique, les solutions de l’équation d’Einstein en champs faibles sont linéaires, ce qui signifie que l’effet résultant d’un somme de causes est égal à la somme des effets des causes pris individuellement. Autrement dit la géométrie et la dynamique de l’espace-temps dans notre environnement terrestre par exemple résulte de la somme des effets gravitationnels de la Terre, des objets du système solaire, des objets de la Voie lactée, des galaxies proches et pour finir … de l’Univers dans son ensemble

Evidemment ces différents effets sont d’importance décroissante et rapidement négligeables en pratique pour les derniers d’entre eux ; il n’empêche que leur existence ne peut être niée …

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Oui c'est ça, à notre échelle l'expansion compte pour peanuts à côté des forces nucléaires, électromagnétique et gravitationnelle qui permettent la cohésion des atomes, molécules... et qui font qu'on reste cloué au sol ;) Ici bas l'expansion sera toujours imperceptible grâce à ça, sans quoi on s'étirerait tous les jours... de combien au fait ? Je n'ai pas fait le calcul :D

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C'est bien pire que ça ; aussi loin qu'on puisse faire des mesures, la constante de structure fine par exemple ne montre aucune variation probante : l'expansion n'agit pas à l'échelle quantique (ou si elle agit, c'est si infinitésimal qu'on ne parvient pas à le mesurer...)

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Attention, risque de dire une grosse bêtise, soyez indulgents c'est le début de l'année ;)

Le redshift , c'est bien la longueur d'onde de la lumière, émise par les objets lointains, qui augmente en fonction de l'expansion de l'univers ? (d’où le fond diffus cosmologique). rien à voir avec l'effet Doppler.

Les rayons cosmiques sont de la matière voyageant à des vitesses relativistes, certains viennent de très très loin.  Toute particule peut être associée à une onde. Cette onde ne peut elle pas "s'étirer" ? Et dans ce cas que deviennent ses particules parties du fin fond de l'univers ? Elles se transforment ou elles restent identiques grâce aux forces nucléaires ?

Michel Delmas

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Le redshift, c'est le "décalage vers le rouge" littéralement, c'est ce que l'on observe du fait de l'effet Doppler : la lumière reçue des galaxies est décalée vers le rouge car "étirée" par le mouvement de récession de ces galaxies.

 

Les rayons cosmiques à ma connaissance ne sont pas de la matière ordinaire, mais comme leur nom l'indique, des rayons, c'est à dire du rayonnement électromagnétique, dépourvu de masse et voyageant à la vitesse de la lumière.

 

il y a 13 minutes, jensrien a dit :

Toute particule peut être associée à une onde. Cette onde ne peut elle pas "s'étirer" ?

 

Oui, il y a l'équivalence onde = particule, mais particule sans masse comme le photon, pas particule de matière ordinaire pourvue d'une masse. Et oui, second point, toute onde peut s'étirer dès lors que sa source émettrice s'éloigne, c'est justement cela l'effet Doppler que tu mentionnes plus haut;)

 

il y a 19 minutes, jensrien a dit :

Et dans ce cas que deviennent ses particules parties du fin fond de l'univers ? Elles se transforment ou elles restent identiques grâce aux forces nucléaires ?

 

Ben au-delà d'un certain redshift qui correspond à une distance de 13 ou 14 milliards d'AL, on ne peut plus plus rien observer, aucune information à analyser, c'est le mur de nos connaissances. Les galaxies situées au-delà s'éloignent plus vite que leur lumière peut nous atteindre... je sais c'est difficile à concevoir, moi-même j'écris des choses que j'ai apprises et admises, mathématiquement, sans être capable de me les représenter...

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Il y a 21 heures, jmco a dit :

Evidemment ces différents effets sont d’importance décroissante et rapidement négligeables en pratique pour les derniers d’entre eux ; il n’empêche que leur existence ne peut être niée …

 

Je ne crois pas qu'il s'agisse de le nier.

A grande échelle et grande distance, la gravitation, même dans le cadre de la RG, n'est pas suffisante pour annihiler l'expansion. Mais ça n'a pas toujours été le cas, et on sait désormais que pendant plusieurs années l'expansion a été freinée, avant d'être par la suite accélérée. Mais à courte distance, on peut très bien imaginer que l'expansion n'ait plus aucun effet.

 

Imagine que tu aies des haltères au sol, d'une masse de 150 kg, soit un poids d'environ 150 daN. Si j'essaye de les soulever, mon honnêteté m'oblige à dire que je n'y arriverai pas. J'appliquerai peut-être une force verticale ascendante de 100 daN, réelle, mais de mouvement des haltères, point.

 

A l'intérieur du noyau des atomes, l'intéraction forte domine. Elle est extrêmement intense, 10^39 fois plus que la gravitation. Je trouve acceptable, et même intuitivement assez logique qu'une force aussi puissante ait empêché les noyaux de subir les effets de l'expansion, quand bien même celle-ci serait accélérée par une énergie noire, comme mes haltères ne bougent pas bien que j'applique une contrainte dessus.

Je vois ça comme un effet de seuil.

 

 

 

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Salut et merci pour vos réponses.

 

Jmco: ok avec toi sur le fait que la géométrie et la dynamique de l'espace-temps dépendent des masses autour, de leurs éventuelles accélérations etc... Cet espace-temps est en effet plus ou moins courbé selon ces paramètres. Ce n'était pas trop ma question mais tu avais raison de préciser les choses, j'aurais très bien pu confondre.

 

Je me ré explique (et après j'arrête promis, je veux pô être lourd):

 

L'expansion fait que 1 Mpc augmente de 75 km chaque seconde. J'ai fait la conversion grâce à notre ami Google. 1 Mpc ~ 3 10^22 m. Donc si je prends un segment imaginaire de 1 m cela donne une "élongation" de 2,5 10^-18 m en 1 seconde. En filant la métaphore mon segment de 1 m, que je peux mettre sur mon bureau si ça me chante va, en 10 ans, grandir de quasi ~1 nanomètre (=0,79 nm). OK 1 nm sur 10 ans c'est peu, ou c'est beaucoup. Pour moi c'est beaucoup. 

 

Ma question de base était donc: sur ces 10 ans, est-ce que par exemple la distance entre deux noyaux d'oxygène d'une molécule de O2 va croître dans la même proportion que mon mètre étalon a grandi (il a pris 10^-9 m, faire le calcul sur la distance entre deux noyaux, j'imagine autour de 10^-19 m). Et c'est là que je m'aperçois qu'effectivement j'ai pensé de travers. En lisant les réponses de Cédric, d'Alain et de Kirth, je me suis dit "mais cré diou c'est vrai, la distance entre 2 protons, 2 quarks, des trucs liés par l’interaction forte, ou même par exemple la distance moyenne d'un électron sur telle couche de tel noyau lié par la force EM (ok là la notion de distance est pas adapté mais bon), tout cela ne peut pas changer, pas du tout, les lois de la physique calculent exactement ces distances, ça se mesure en mètre et un mètre c'est écrit dans le marbre en tant de fois la longueur d'onde de je sais plus quel photon dans sa transition entre je sais plus non plus quels niveaux d'un atome de je sais plus lequel. Bref un mètre reste 1 mètre".

 

In finé, et là je serais heureux car j'aurais ma réponse: est-il exact, d'un point de vue physique, de dire que sur mon mètre étalon choisi au hasard sur mon bureau, en 10 ans aucune distance n'aura changé (mon bureau fera toujours par exemple 95 cm mesuré en longueurs d'onde du bouzin cité plus haut, les distances entre n noyaux d'une molécule carbonée dans mon bureau n'auront pas changé non plus) MAIS que cet espace sur lequel j'aurais fait ces mesures aura augmenté 1 nm. Bref, pour me faire comprendre, si je représente mon mètre étalon comme une nappe sur une table, nappe sur laquelle j'aurais posé un bureau, la nappe grandit de 1 nm en 10 ans mais pas ce qui est posé dessus (à causes des lois sur les 3 forces de l'infiniment petit). La nappe c'est ce fameux tissu espace-temps, et seule la nappe grandit, pas la matière "posée dessus".

 

Voilà. Si quelqu'un confirme ou infirme, c'est bien. Encore une fois après promis j'arrête.

 

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Citation

L'expansion fait que 1 Mpc augmente de 75 km chaque seconde.

sous l' hypothèse que l' Univers soit homogène et isotrope (autrement dit, pour une échelle cosmologique, jusqu' à disons des sphères d'univers d'environ 200Mpc de rayon). Localement, pour des sphères d'univers plus petites, ce n'est pas vrai, c'est plus compliqué, parce qu' à ces échelles l' univers n'est PAS homogène et isotrope;

Citation

. En filant la métaphore mon segment de 1 m, que je peux mettre sur mon bureau si ça me chante va, en 10 ans, grandir de quasi ~1 nanomètre (=0,79 nm). 

 

Non, pas du tout. Localement ton segment de 1m est plongé dans un espace-temps dont la métrique est à peu près une https://fr.wikipedia.org/wiki/Métrique_de_Schwarzschild . Il n' y a pas de terme d'expansion.

 

Citation

 est-il exact, d'un point de vue physique, de dire que sur mon mètre étalon choisi au hasard sur mon bureau, en 10 ans aucune distance n'aura changé

Pas vraiment : un peu d'érosion, un peu de dépot de poussière, un peu de désintégration des isotopes instables ... sans compter l' agitation thermique ... Mais au sens "l' expansion de l' Univers ne l' aura pas modifié", oui. Cf: 

 

 

Citation

MAIS que cet espace sur lequel j'aurais fait ces mesures aura augmenté 1 nm

Non plus (cf point n°1).

 

PS: Voilà comment je vois les choses, merci de rectifier si je dis des bêtises:

L'expansion est un phénomène qui affecte l' Univers à grande échelle. Dans la théorie d' Einstein elle se manifeste parce que l' Univers a une certaine distribution de matière et d' énergie. Quand on change d' échelle, l' Univers n' étant pas autosimilaire, on rencontre des distributions de matière et d' énergie très différentes. Il n' est pas légitime d' extrapoler une solution pour une distribution A à une distribution B. Pour tous les systèmes liés (atomes, molécules, planètes, systèmes solaires, galaxies, amas de galaxies) la meilleure approximation est une métrique sans expansion (cf plus haut).

Pour les superamas de galaxies et les structures plus grandes genre laniakea, une bonne approximation est une combinaison linéaire de solutions avec et sans expansion . Autrement dit à l' échelle de Laniakea, l' expansion intervient dans la dynamique de la structure, et la "force de gravitation" des amas qui la constitue intervient aussi : c'est une situation intermédiaire. A beaucoup plus grande échelle, sauf erreur, l' univers est homogène et isotrope et la description "expansion de Hubble" est une excellente approximation. Pour obtenir une description globale raisonnable à toutes les échelles il suffit de "raccorder" les différentes métriques calculées aux différentes échelles en fonction de leurs conditions aux limites.

 

Modifié par PascalD
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Waourf merci Pascal ! Ce que je comprends à la première lecture c'est qu'effectivement je voyais cette expansion homogène et isotrope sur un tissu également homogène et isotrope quelque soit l'environnement en matière et autres. Concernant ton paragraphe en PS je n'en ai pas compris la moitié du quart mais je vois bien que la réponse et la compréhension s'y cachent. Je pense que ce soir ce sera tablette et musique histoire de creuser, entre internet et deux trois restes rances de relativité. Mais déjà là je suis "ben content". Merci pour la vidéo maintenant on sait que Brooklyn n'est pas en expansion :D

Modifié par Turner

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Voici comment je répondrais à ce genre de question...

 

Déjà, 10 ans, c'est un peu court pour voir quelque chose. Il me semble que le taux d'expansion actuel de l'univers correspond à une augmentation des distances de 7 % par milliard d'année. En 10 ans, ça donne seulement 0,000.000.07 % en plus...

 

Mais bon, mettons qu'on ait deux particules. Pourquoi ne s'éloignent-elles pas de 7 % par milliard d'année ? Parce que l'expansion de l'univers n'est pas une force, mais une conséquence de la gravitation (qui, elle, est une force). Je crois qu'il ne faut pas imaginer une sorte de force mystérieuse qui ferait gonfler uniformément tout l'univers. Non, c'est juste une conséquence de la gravitation. Or la force de gravitation a une intensité extrêmement faible à coté des autres forces (électromagnétisme et interaction forte notamment), du coup, entre deux particules, ça ne compte pas, ce sont les autres forces qui interviennent. 

 

Et au niveau des galaxies ? Toutes les galaxies interagissent gravitationnellement les unes les autres, par ailleurs la contribution gravitationnelle  de l'ensemble de la matière de l'univers cause une expansion de l'espace.

 

Prenons deux galaxies proches. La galaxie de gauche subit l'influence de la galaxie de droite, ce qui l'amène peut-être à s'approcher (ça dépend). Par ailleurs elle subit l'influence gravitationnelle de l'ensemble de la matière de l'univers, qui cause une expansion de l'espace (en gros). Eh bien il est fort possible que l'influence gravitationnelle de la galaxie voisine soit plus forte que celle de l'ensemble de la matière dans l'univers. Dans ce cas, les deux galaxies peuvent très bien s'approcher malgré l'expansion. Et c'est ce qu'on observe en pratique : quand deux galaxies sont proches, leur influence mutuelle l'emporte sur l'influence de l'ensemble de la matière dans l'univers.

 

M31 est tellement proche de nous que son influence gravitationnelle l'emporte sur celle de l'ensemble de la matière dans l'univers. Effectivement, elle s'approche de nous.

 

M51, par contre, est tellement loin que son influence gravitationnelle est plus faible que celle de l'ensemble de la matière dans l'univers : elle s'éloigne.

 

 

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Pas mal, Bruno. Même si la gravitation n'est pas une force non plus, dans ce contexte. Mais c'est un détail.

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Pour répondre à la question du béotien Turner, Wikipédia explique ça assez clairement tout comme le PS de PascalD (mais sans la plaisante et récréative vidéo). Pour un "béotien" comme moi-même, c'est plus facile à comprendre que la métrique de Schwarzschild.

fr.wikipedia.org/wiki/Expansion_de_l'Univers
(cf. le chapitre : "Expansion de l'Univers, mais pas des objets astrophysiques")

___

J'ai par contre du mal à comprendre quand Bruno nous dit que l'expansion de l'Univers "est juste une conséquence de la gravitation"  ou que "la contribution gravitationnelle  de l'ensemble de la matière de l'univers cause une expansion de l'espace."

La gravitation n'est pas la cause de l'expansion que je sache. Au contraire, la gravitation s'oppose à l'expansion comme nous l'a rappelé Kirth.

A ma connaissance le pourquoi de l'expansion et de son accélération reste assez mystérieux. On le constate (c'est l'interprétation qu'on donne du "redshift"), c'est tout, et on ajuste notre modèle cosmologique en conséquence (en ajoutant dans le contenu de l'Univers une énigmatique "énergie noire" à "pression négative" qui s'oppose à la gravitation et une "constante cosmologique" ad hoc).

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Citation

La gravitation n'est pas la cause de l'expansion que je sache

Ben si.  

L' expansion est un des termes de l' équation qui décrit la "forme" de l' espace-temps dans lequel on baigne (à grande échelle). la "forme" de l'espace-temps EST la gravitation, selon la RG.

 

Citation

Au contraire, la gravitation s'oppose à l'expansion comme nous l'a rappelé Kirth.

Selon Newton, oui. Selon Einstein, pas toujours: ça dépends de la distribution d'énergie et des conditions aux limites

 

Citation

 On le constate (c'est l'interprétation qu'on donne du "redshift"), c'est tout, et on ajuste notre modèle cosmologique en conséquence (en ajoutant dans le contenu de l'Univers une énigmatique "énergie noire" à "pression négative" qui s'oppose à la gravitation et une "constante cosmologique" ad hoc).

1) Il est possible d'avoir une expansion même en absence de constante cosmologique (historiquement, la constante cosmologique été introduite justement pour obtenir un univers statique). Mais pas d'accélération de l' expansion, pour ça il faut une constante cosmologique. Je n'invente rien:

http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/IdP2008/03-Bernardeau.pdf:

Citation

L’étude des solutions cosmologiques des équations d’Einstein se poursuit dans les années 1920. En 1922, Friedmann démontre que si la matière est répartie de façon homogène et isotrope aux grandes échelles, alors les équations de la relativité générale sans constante cosmologique n’admettent que des solutions qui ne sont pas statiques.

 

2) Constante cosmologique et énergie noire, c'est la même chose.

(même document que ci-dessus):

Citation

De ce point de vue la constante cosmologique se comporte comme une densité d’énergie associée au vide.

On ajoute pas 2 trucs, on en ajoute un seul, et il était déjà là:

La "constante cosmologique" n'est pas "ajoutée ad hoc", elle découle des équations de la théorie quand on cherche à exprimer les solutions possibles. Le fait qu'elle soit non nulle peut être considéré comme "ad hoc", mais c'est aussi  vrai pour toutes les autres valeurs des paramètres, et c'est vrai pour tous les modèles dans tous les domaines : d'abord on cherche à décrire un problème à l' aide de la théorie qui parait la mieux adaptée, ça donne un ensemble de solutions possibles avec un certains nombre de paramètres, puis on ajuste les paramètres de la solution trouvée pour que la solution colle aux observations.

Modifié par PascalD

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il y a 25 minutes, PascalD a dit :

1) Il est possible d'avoir une expansion même en absence de constante cosmologique (historiquement, la constante cosmologique été introduite justement pour obtenir un univers statique). Mais pas d'accélération de l' expansion, pour ça il faut une constante cosmologique. Je n'invente rien:

http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/IdP2008/03-Bernardeau.pdf:

Citation

L’étude des solutions cosmologiques des équations d’Einstein se poursuit dans les années 1920. En 1922, Friedmann démontre que si la matière est répartie de façon homogène et isotrope aux grandes échelles, alors les équations de la relativité générale sans constante cosmologique n’admettent que des solutions qui ne sont pas statiques.

 

Comme tu l'expliques Pascal, il est possible d'avoir une expansion sans constante cosmologique, mais ça ne plaisait pas à Einstein ni à un certain nombre de cosmologistes de son époque car on avait plutôt l'image d'un univers statique. L'expansion n'a été découverte par Hubble qu'un peu plus tard.

Einstein a donc introduit une constante ad hoc, mais si je ne me trompe pas, il l'a initialement fait dans la partie gauche de l'équation, c'est à dire qu'il l'envisageait comme une caractéristique de la géométrie de l'espace-temps. Cette constante permettait bien un espace temps statique, mais sauf erreur de ma part, cet équilibre est instable, donc c'était un peu fragile. Quand l'expansion a été prouvée, il a décidé de supprimer la constante qui selon lui n'était plus nécessaire.

C'est la découverte de l'accélération de l'expansion qui a remis la constante au gout du jour, mais plutôt en partie droite de l'équation, et avec une valeur plus élevée, ou elle s'interprète comme une composante de la distribution d'énergie.

 

 

 

 

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Il y a 9 heures, Géo le curieux a dit :

A ma connaissance le pourquoi de l'expansion et de son accélération reste assez mystérieux.

 

Juste l'expansion, c'est une conséquence de la théorie de la relativité générale. En gros, on suppose que l'univers est homogène, donc a une densité de matière constante, on l'assimile à une sorte de gaz de galaxies (ou plutôt de gaz de superamas) dont les chocs sont négligeables, d'où une pression nulle. On injecte ces données dans les équations (d = constante, p = 0) et ça fournit plusieurs types de solutions : certaines décrivent un univers en contraction, d'autres décrivent un univers en expansion. Donc l'expansion n'a rien de mystérieux : ça sort de la théorie.

 

(Même la phase exponentielle sort de la théorie : avant l'apparition de la matière, l'univers était dominé par le rayonnement, donc d=0 et p=constante (pression de radiation), je crois. Et les calculs aboutissent à un espace-temps en expansion inflationnaire.)

 

C'est l'accélération qui ne sort pas de la théorie de la relativité. En théorie (de la relativité), l'expansion décélère forcément, et ce en fonction de la densité de matière.

 

(Si je me souviens bien.)

Modifié par Bruno-

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Bonjour à tous,

 

Merci à tous pour ces réponses (et en général pour vos participations à ce forum).

 

Je me permets ce post sur le sujet car mon fils (11 ans) m'a posé cette question sur l'expansion il y a trois jours exactement.

 

Je suis donc ravi de trouver aujourd'hui cette discussion ... et assez amusé par la coïncidence.

 

a+ / bonne année / bons cieux pour les observateurs

 

Christophe

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Merci pour ces précisions. Je vois les choses plus clairement maintenant.

 

Nous ne donnons pas toujours aux mots le même sens. Il y a effectivement la gravitation selon Newton (une "force" engendrée par la masse et s'exerçant sur la masse), laquelle gravitation est toujours applicable en astronomie y compris pour les galaxies, et la gravitation selon Einstein où l'énergie et la masse entrent en jeu l'une comme l'autre.

 

Ma remarque venait du fait que Bruno aurait dû écrire, me semble-t-il : "La contribution gravitationnelle  de l'ensemble de la matière et de l'énergie de l'univers cause une expansion de l'espace." Il a oublié l'énergie qui a son influence elle aussi pour qu'il y ait expansion. La matière ne suffit pas, sinon tout se contracterait au lieu de s'expanser (dans l'infini panse de l'infini cosmologique).

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Il y a 6 heures, Géo le curieux a dit :

Ma remarque venait du fait que Bruno aurait dû écrire, me semble-t-il : "La contribution gravitationnelle  de l'ensemble de la matière et de l'énergie de l'univers cause une expansion de l'espace." Il a oublié l'énergie qui a son influence elle aussi pour qu'il y ait expansion. La matière ne suffit pas, sinon tout se contracterait au lieu de s'expanser (dans l'infini panse de l'infini cosmologique).

 

Non, la matière suffit : en présence de matière, l'univers peut être soit en contraction, soit en expansion. Refais les calculs, tu verras. :)

 

De plus attention, l'énergie n'est pas un objet physique comme la matière, c'est une grandeur (comme la masse, la température, etc.). Parmi les objets de l'univers, il y a la matière, mais il n'y a pas l'énergie. De toute façon, l'énergie tout court, ça ne veut rien dire. L'énergie, c'est toujours l'énergie de quelque chose. Par exemple, dans l'univers il y a des particules, et ces particules ont une certaine énergie (et une certaine température, etc.) 

Modifié par Bruno-

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Si Bruno, je crois que tu as bien oublié l' énergie. Je m' explique:

 

On  ne peut pas avoir de matière sans énergie associée (E²=m²c4 + p²c²). Et en RG (contrairement à ce qui se passe avec la théorie de Newton), ce qui détermine la gravitation c'est la distribution d'énergie (E), pas seulement la distribution de masse (m) de matière. 

 

 Autrement dit, si un morceau d'univers ne contenait que du rayonnement électromagnétique (masse nulle, pas de matière), en théorie de Newton ce morceau d'univers n' engendrerait pas de force de gravitation, en RG ce morceau d'univers ne serait pas pseudo-euclidien : il engendrerait de la gravitation (ce morceau d'univers serait en expansion).

De même, en RG , une concentration de matière froide et une concentration de matière chaude n'engendre pas le même "champ de gravitation", alors que selon Newton, si.

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Il y a 3 heures, PascalD a dit :

Autrement dit, si un morceau d'univers ne contenait que du rayonnement électromagnétique (masse nulle, pas de matière), en théorie de Newton ce morceau d'univers n' engendrerait pas de force de gravitation, en RG ce morceau d'univers ne serait pas pseudo-euclidien : il engendrerait de la gravitation (ce morceau d'univers serait en expansion).

 

Oui, si j'ai bien compris c'est ce qui s'est passé au début, quand l'univers était dominé par le rayonnement : on obtient alors l'inflation. Mais ici on parlait surtout de l'expansion présente, qui est obtenue en supposant l'univers dominé par la matière. On n'oublie pas le reste : on le néglige. La matière suffit, et il me semble qu'il est faux de dire qu'avec juste la matière, tout se contracterait.

 

(D'après ce que j'ai compris...)

 

Modifié par Bruno-

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La relativité générale me pose en cosmologie des problèmes d'ordre conceptuel. La matière semble n'être plus de la matière, mais est assimilée à de l'énergie, au même titre que le rayonnement, les deux participeraient à la "gravitation" (mais différemment), laquelle « gravitation » n'est plus une force mais une certaine "forme" de l'espace-temps.

 

Il m'est difficile de raisonner intuitivement avec ce genre de modèle conceptuel. Je suis tout imprégné (comme la science habituelle) de la notion de force et d‘espace référentiel qui reste indépendant des forces qui s‘y appliquent. Surtout quand il faut comparer l’action de forces (celles qui fait la cohésion de la matière, autant que celle d’une galaxie qui est pourtant la gravitation) avec l’action d’une « forme » générale d’un espace-temps référentiel résultant de la « gravitation ».

 

On peut concevoir que l’expansion ne s’exercerait qu'au sein des vastes espaces vides de matière entre les amas de galaxies (prédominants dans notre Univers actuel). C’est comme cela qu’on l’explique habituellement.

Mais que se passe-t-il quand en remontant le temps il y a de moins en moins d’espace entre la matière ? A commencer entre les galaxies, puis les systèmes stellaires, au sein des nuages de gaz et ainsi de suite vers le plus en plus petit, concentré et chaud.

 

Comment peut-on définir l’évolution de la limite entre l’espace qui s’expanse (en affectant les fréquences de la lumière) et l’espace qui ne s’expanse pas puisqu’il n’affecte pas la matière et nos lois physique habituelles (« matière » au sens au sens large, incluant les galaxies) ? Le rapport volumétrique entre ces deux types d’espace change dans le temps d’une façon qui me parait difficile à déterminer précisément puisqu’elle est tributaire de ce que l’on considère être affecté ou pas par l’expansion. Or le taux moyen d’expansion que l’on enregistre de nos jours en dépend. Ce n’est  donc pas un taux global réel mais une moyenne entre des quantités qui devraient varier dans des proportions qui n‘ont, à priori, pas de raison de rester les mêmes.

????

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Il m'est difficile de raisonner intuitivement avec ce genre de modèle conceptuel

Bienvenu au club. Personne n'a jamais prétendu que ça serait facile.

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On peut concevoir que l’expansion ne s’exercerait qu'au sein des vastes espaces vides de matière entre les amas de galaxies (prédominants dans notre Univers actuel). C’est comme cela qu’on l’explique habituellement.

Je pense que c'est complètement faux. Ce qui compte, c'est comment la matière se distribue, il n'est pas nécessaire que l' espace soit vide de matière pour que celui-ci soit en expansion. Les conditions qui conduisent à une solution mathématique avec expansion, c'est que la distribution de matière soit homogène et isotrope. L'absence de matière n'est qu'un cas particulier (pas très intéressant , puisque d'une part nous ne vivons pas dans un univers vide, et d'autre part il est difficile de choisir un système de coordonnées ayant un sens physique dans un univers vide).

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Oui, tu as raison s'est faux.

 

Mais je trouve ce modèle bien théorique. Arriver à modéliser l'Univers entier en quelques équations, assimiler son contenu à un gaz de galaxies pour y appliquer nos lois de la thermodynamique, est-ce bien réaliste ?

 

Un peu trop simple comme modèle. Mais il se complique (matière noire, énergie sombre....).

 

Modifié par Géo le curieux

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