jackbauer

Un univers anisotrope ?

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Est-ce l'effet léthargique du confinement, des résultats d'observations remettant en cause notre conception de l'univers, récemment publiés, passent apparemment inaperçus 

 

Traduction automatique :

 

https://sci.esa.int/web/xmm-newton/-/rethinking-cosmology-universe-expansion-may-not-be-uniform

 

REPENSER LA COSMOLOGIE : L'EXPANSION DE L'UNIVERS N'EST PEUT-ÊTRE PAS UNIFORME
8 avril 2020

 

Les astronomes supposent depuis des décennies que l'Univers se développe au même rythme dans toutes les directions. Une nouvelle étude basée sur les données du XMM-Newton de l'ESA, de Chandra de la NASA et des observatoires de rayons X ROSAT dirigés par l'Allemagne suggère que cette prémisse clé de la cosmologie pourrait être erronée.
Konstantinos Migkas, chercheur au doctorat en astronomie et astrophysique à l'Université de Bonn, en Allemagne, et son superviseur Thomas Reiprich ont initialement cherché à vérifier une nouvelle méthode qui permettrait aux astronomes de tester l'hypothèse dite de l'isotropie. Selon cette hypothèse, l'Univers a, malgré quelques différences locales, les mêmes propriétés dans chaque direction à grande échelle.

Largement acceptée comme une conséquence d'une physique fondamentale bien établie, l'hypothèse a été appuyée par des observations du fond micro-ondes cosmique (CMB) . Vestige direct du Big Bang, le CMB reflète l'état de l'Univers tel qu'il était à ses débuts, à seulement 380 000 ans. La répartition uniforme du CMB dans le ciel suggère qu'à cette époque, l'Univers devait s'étendre rapidement et au même rythme dans toutes les directions.

Dans l'univers d'aujourd'hui, cependant, cela peut ne plus être vrai.

« Avec des collègues de l'Université de Bonn et de l'Université de Harvard, nous avons examiné le comportement de plus de 800 amas de galaxies dans l'univers actuel », explique Konstantinos. " Si l'hypothèse d'isotropie était correcte, les propriétés des amas seraient uniformes à travers le ciel. Mais nous avons en fait observé des différences significatives. "

Les astronomes ont utilisé des mesures de température aux rayons X du gaz extrêmement chaud qui imprègne les amas et ont comparé les données avec la luminosité des amas dans le ciel. Les grappes de la même température et situées à une distance similaire devraient apparaître de façon similaire. Mais ce n'est pas ce que les astronomes ont observé.
" Nous avons vu que les amas avec les mêmes propriétés, avec des températures similaires, semblaient être moins brillants que ce à quoi nous nous attendions dans une direction du ciel, et plus lumineux que prévu dans une autre direction ", explique Thomas. " La différence était assez importante, environ 30%. Ces différences ne sont pas aléatoires mais ont un schéma clair en fonction de la direction dans laquelle nous avons observé dans le ciel. "Avant de remettre en question le modèle de cosmologie largement accepté , qui fournit la base pour estimer les distances d'amas, Konstantinos et ses collègues ont d'abord examiné d'autres explications possibles. Peut-être pourrait-il y avoir des gaz non détectés ou des nuages de poussière obscurcissant la vue et rendant les amas dans une certaine zone plus sombres. Cependant, les données ne prennent pas en charge ce scénario.

Dans certaines régions de l'espace, la distribution des grappes pourrait être affectée par des flux massifs, des mouvements de matière à grande échelle causés par l'attraction gravitationnelle de structures extrêmement massives telles que de grands groupes de grappes. Cependant, cette hypothèse semble également peu probable. Konstantinos ajoute que les résultats ont pris l'équipe par surprise.

" Si l'Univers est vraiment anisotrope, même si ce n'est que depuis quelques milliards d'années, cela signifierait un énorme changement de paradigme car la direction de chaque objet devrait être prise en compte lorsque nous analysons leurs propriétés ", dit-il. " Par exemple, aujourd'hui, nous estimons la distance d'objets très éloignés dans l'Univers en appliquant un ensemble de paramètres et d'équations cosmologiques. Nous pensons que ces paramètres sont les mêmes partout. Mais si nos conclusions sont exactes, ce ne serait pas le cas et nous devrons revoir toutes nos conclusions précédentes. "

" C'est un résultat extrêmement fascinant ", commente Norbert Schartel, scientifique du projet XMM-Newton à l'ESA. " Des études antérieures ont suggéré que l'Univers actuel pourrait ne pas s'étendre uniformément dans toutes les directions, mais ce résultat - la première fois qu'un tel test a été effectué avec des amas de galaxies dans les rayons X - a une signification beaucoup plus grande, et révèle également une grande potentiel pour de futures enquêtes. "

 

Les scientifiques pensent que cet effet éventuellement inégal sur l'expansion cosmique pourrait être causé par l'énergie sombre, la mystérieuse composante du cosmos qui représente la majorité - environ 69% - de son énergie globale. On sait très peu de choses sur l'énergie noire aujourd'hui, sauf qu'elle semble avoir accéléré l'expansion de l'Univers au cours des derniers milliards d'années.

Le prochain télescope EUCLID de l'ESA , conçu pour imager des milliards de galaxies et examiner l' expansion du cosmos , son accélération et la nature de l'énergie sombre, pourrait aider à résoudre ce mystère à l'avenir.

" Les résultats sont vraiment intéressants, mais l'échantillon inclus dans l'étude est encore relativement petit pour tirer des conclusions aussi profondes ", explique René Laureijs, scientifique du projet Euclid à l'ESA. " C'est le mieux que l'on puisse faire avec les données disponibles, mais si nous devions vraiment repenser le modèle cosmologique largement accepté, nous aurions besoin de plus de données. "

Et EUCLID pourrait faire exactement cela. Le vaisseau spatial, qui sera lancé en 2022, pourrait non seulement trouver des preuves que l'énergie sombre étire vraiment l'Univers de manière inégale dans différentes directions, mais il permettra également aux scientifiques de recueillir plus de données sur les propriétés d'une grande quantité d'amas de galaxies, ce qui pourrait soutenir ou infirmer les conclusions actuelles.

D'autres données proviendront également bientôt de l' instrument à rayons X eROSITA , construit par l'Institut Max Planck de physique extraterrestre. L'instrument, à bord du satellite germano-russe Spektr-RG, récemment lancé, effectuera le premier levé tout ciel dans les rayons X à énergie moyenne, en se concentrant sur la découverte de dizaines de milliers d'amas de galaxies inconnus et de centres galactiques actifs.

 

PLUS D'INFORMATION
« Sonder l'isotropie cosmique avec un nouvel échantillon d'amas de galaxies aux rayons X grâce à la relation d'échelle L X –T » par K. Migkas et al. (2020) est publié dans Astronomy & Astrophysics .

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J'espère qu'une fusée en cosmologie, genre Dg2 viendra commenter, passque c'est la première fois, je crois, qu'un écart au Principe cosmologique est observé…

   

Ca semble pas, intuitivement, délirant, comme l'Univers "réel" est bien plus grand, voire infiniment plus grand que l'univers observable, il semble pas absurde que nous ne voyions qu'une partie d'un ensemble inhomogène à plus grande échelle que l'horizon, et dont on commencerait justement à détecter l'inhomogénéité. Si ça se confirmait, ce serait énorme, et ce serait, surtout, la première observation indirecte d'un "au delà" de l'horizon cosmologique. J'avais discuté de ça avec Laurent Nottale il y a quelques années, il prônait lui aussi une inhomogénéité de l'Univers.

 

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En marge de cet article, merci @jackbauer  ! il y a une question qui me turlupine depuis des années. Comment ce fait-il que les scientifiques ne mettent pas en doute le principe cosmologique même après la découverte de Laniakea ? En regardant les images ont peut encore comprendre l'homogénéité  de l'Univers mais l'isotropie, là, ça m'étonne. Si quelqu'un a une explication.

Merci.

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Il me semble, mais c'est à confirmer, que Laniakea est trop petit (160 Mpc si j'en crois Wikipedia) pour remettre en cause l'isotropie à grande échelle.  En cosmologie, grande échelle c'est >> 200Mpc si je ne me goure pas... Ce n'est un secret pour personne qu'à échelle plus petite l'univers n'est ni isotrope ni homogène (murs/vides, superamas, amas, galaxies, étoiles, nébuleuses, planètes, c'est pas les structures qui manquent).

Là l'article parle d'une échelle beaucoup plus grande que celle de Laniakea. Ensuite, dans quelle mesure l'effet observé ne vient pas d'un biais observationnel dû à une structure locale, ça bien malin qui pourrait le dire ... 

Renoncer aux hypothèses cosmologiques compliquerait énormément la cosmologie, s'il faut le faire ça va créer de l'emploi ...

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il y a une heure, PascalD a dit :

Renoncer aux hypothèses cosmologiques compliquerait énormément la cosmologie

 

Tiens, puisque tu es là, @PascalD et en attendant de me faire gronder par Dg2, on pourrait pas, par exemple, considérer que l'Univers parait homogène et isotrope à Planck, par exemple,  parce qu'il était ( z = 1000) à l'époque où on le voit aujourd'hui, bien plus petit ? L'Univers de Planck, c'est quoi, dix millions d'années-lumière de diamètre ?

 

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Bah en prenant 45 Gigo années-lumières de rayon aujourd'hui (à la louche), et en approximant le facteur d'échelle à 1/(1+z) à 1/1000 pour pas se fatiguer, ça ferait plutot 90 myons d'années-lumières nan ?

Après il fait peu de doute que s'il semble homogène et isotrope à z=1000 c'est surtout parce qu'il était plus jeune et que les rides ne s'étaient pas encore formées (la vieillesse est un naufrage, comme un certain contributeur se plait à le rappeler).

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il y a 4 minutes, PascalD a dit :

Après il fait peu de doute que s'il semble homogène et isotrope à z=1000 c'est surtout parce qu'il était plus jeune et que les rides ne s'étaient pas encore formées

 

Oui, mais nan, mais oui, je sais, juste que si le bazar est inhomogène à très grande échelle, il pourrait l'être déjà à l'époque, mais si on le voye pas, c'est que l'horizon était bien plus petit, c'est ça que je voulais dire, bon, j'arrête de dire des âneries, des fois que Dg2 débarque à l'improviste, il risque de m'obliger à remettre mon calcul avant qu'on me rembarre.

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Oui c'est clair que d'ailleurs s'il était déjà inhomogène (et quand il y a de l'inhomogène y'a pas de plaisir) ça risque de mal se voir vu que (justement) il était petit (l'horizon). D'ailleurs tu ne pourra pas remettre ton calcul avant qu'on te rembarre mais c'est pas grave parce qu'il n'y plus de salle dans ton couloir  annexe.

 

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Bonjour,

 

En fait on observe des anisotropies dans le fonds cosmologique car ce n'est qu'en première approche que celui-ci est isotrope;  ces anisotropies se répètent avec des fréquences angulaires caractéristiques; l'une de ces fréquence (de l'ordre du degré environ) correspond aux BAO (ondes acoustiques des baryons), c'est à dire à un réseau de surdensités et donc de surpressions de la matière ordinaire (par opposition à la matière noire qui n'est pas concernée ici). Ces structures ont une dimension linéaire caractéristique de l'ordre de 90 Mal (diamètre de l'univers observable à l'époque du rayonnement fossile) divisés par 180 si la dimension angulaire caractéristique est de 1 degré, soit 500 000 al (ce n'est pas un calcul précis, on cherche juste les ordres de grandeur ...). Depuis cette époque, on applique un facteur d'échelle de 1000, ce qui donne 500 Mal  comme dimension caractéristique des structures actuelles issues des BAO. Et bien c'est précisément l'ordre de grandeur des plus grandes structures observées, genre Lianakea

Au delà de l'échelle de ces anisotropies , le fonds diffus est isotrope (au dipôle cosmologique près dont l'explication tient à notre mouvement par rapport à la moyenne de l'univers observable et qui est donc un artefact). Donc si l'observation citée était confirmée, il faudrait expliquer comment on passe d'un univers primitif isotrope à grande échelle dans le passé à un univers actuel devenu anisotrope … A moins que le dipôle cosmologique doive prendre en compte, en plus de notre mouvement, une anistropie réelle de l'univers primitif ?

Edited by jmco
petite correction dernière phrase
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"Une crise ? oui on peut parler de crise. ".(Adam Riess)

Mais avec les données du satellite Gaïa , on aura des données ultra précises des distances  des "chandelles standards" qui déterminent les positions de chaque astre  donc de leur éloignement.

Observera-t-on  une évolution de la constante de Hubble ( précisions des incertitudes ou valeurs absolues entre  SHOES,WMAP ou PLANK etc.... )

ou une révolution ?

 

 

 

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Gaïa possède déjà des données astronomiques d'une précision jamais égalé jusqu’à maintenant ( 1 milliard est ce suffisant ?) .

Il serait question d'une collaboration active entre astronomes pour déterminer et calculer ces distances pour confirmer ou infirmer les résultats de H0.

Wait and see not for a long time !

 

 

 

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Il y a 5 heures, STARBIRD a dit :

Mais avec les données du satellite Gaïa , on aura des données ultra précises des distances  des "chandelles standards" qui déterminent les positions de chaque astre  donc de leur éloignement.

 

Oui mais ces mesures étant "locales" ne devraient rien apporter sur la question d'une éventuelle anisotropie. Gaia va permette de mesurer avec beaucoup plus de précision la distance de certaines céphéides, la relation période luminosité sera connue plus précisément ce qui permettra d'en déduire une valeur plus précise de H0. Mais ceci se situe dans notre espace local (quelques dizaines de milliers d'al). Doit-on en conclure que H0 à grande échelle est le même partout  et dans toutes les directions ?

C'est ce qu'on a admis comme postulat de base jusqu'à aujourd'hui et c'est ce que cette étude semble remettre en cause. Mais comme tu l'as dit plus haut, wait and see...

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Différent H0

 

Planck :67.4 Anisotropies du fond diffus cosmique

DES:67.4 Oscillations acoustiques des baryons

TRGB:: 69.6 Sommet de la branche des géantes rouges

HolliCOW :73.3 Quasar observé par mirage gravitationnel

MIRAS:73.6 Étoiles variables de types Mira

SHOES: 74.0 Étoiles variables de types céphéide

MCP : 74.8 Megamasers

SBF : 76.5 Fluctuations de la luminosité de surface galactique

Ligo/Virgo : 68 Ondes gravitationnelles

 

Le modèle lambda CDM est à compléter , mais ce n'est pas en coupant les oreilles du lapin que l'on en fera un chat  .

 

Rappelez vous de la méthode de variation des constantes de Lagrange dans les "équas diffs " en remplaçant ces constantes par des fonctions inconnues .

Si cela existe en maths alors dans la nature ?

 

Lorsque deux prix Nobel  ( Riess et Gross) parle de crise , alors il y a crise .

 

Peut être que le CMB n'est pas ce que l'on croit dont dépend H0 ?

 

Qui va valider la dernière méthode de détermination de H0 qui va correspondre aux attendus pour satisfaire le modèle cosmologique afin de ne pas faire de vagues ( gravitationnelles 9_9) .

 

Vivement que cela se décante !

 

 

 

 

 

 

 

 

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Je ne sais pas si vous l'aviez vu, mais il semblerait que tout ceci soit une erreur d'interprétation :

http://www.ca-se-passe-la-haut.fr/2020/05/pas-danisotropie-dans-lacceleration-de.html

"Les deux causes principales qui ont conduit Colin et ses collaborateurs à conclure à une anisotropie de l'accélération de l'expansion seraient l'utilisation du repère héliocentrique et donc le fait de ne pas avoir soustrait notre mouvement dans la mesure du redshift des supernovas et d'avoir omis d'inclure les covariances de la vitesse particulière galactique dans leur analyse."

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Aïe.

Dans le jargon technique, ça s'appelle une fessée!

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L'affaire est relancée de façon spectaculaire !

Non pas par l'étude qui était à l'origine de la création de ce fil sur l'anisotropie de l'univers, mais par les travaux de deux chercheurs espagnols (Pablo Fosalba et Enrique Gaztañaga ) publiés récemment, et qui soulèvent l'enthousiasme d'Eric Simon dans "ça se passe la haut"

 

https://www.ca-se-passe-la-haut.fr/2021/05/observations-de-3-horizons-non-causals.html#more

 

intro :

 

Un duo de théoriciens espagnols pense avoir trouvé une preuve observationnelle d'une violation du principe cosmologique d'isotropie. Ils montrent l'existence de trois régions distinctes dans le fond diffus cosmologique, trois "horizons", qui ont des paramètres cosmologiques différents. De tels horizons non causals sont prédits par un modèle récent qui fournirait par ailleurs une explication à l'accélération de l'expansion et résoudrait facilement la tension sur le paramètre de Hubble-Lemaître H0. Une étude parue dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

 

Faut s'accrocher mais c'est passionnant !

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Intéressant leur truc !

Je suis incapable de commenter sur la méthodologie employée pour déterminer la localisation et taille des 3 horizons causals, ou sur les failles de leur modèle, mais en tout cas leur résultat et le modèle qui va avec explique pas mal de trucs  selon eux: 

 

- Pourquoi il y a une accélération de l'expansion: c'est lié au fait qu'à l'horizon causal des "patchs", les particules doivent être libres et donc le flux du champ gravitationnel doit y être nul.

- Pourquoi elle a lieu plus ou moins maintenant (à coup de principe anthropique, mais bon ...): c'est le moment où on a à la fois des structures, et où la contribution de la matière est à son maximum.

- Pourquoi il y a un plateau vers 60° sur la carte des autocorrélation de température issue des données de Planck (ça c'est technique, et je ne suis pas assez compétent pour le résumer en une phrase)

- Pourquoi l' énergie du vide quantique ne gravite pas (pareil, je ne sais pas l'expliquer clairement).

 

et cerise sur le gateau, leur modèle élimine l'énergie noire.

 

A suivre ...

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Posted (edited)
Il y a 1 heure, jackbauer 2 a dit :

Tout cela n'est-il pas un peu trop gros, trop beau pour être vrai ?

Probablement. En même temps, je trouve ça assez malin d'identifier la constante cosmologique comme une condition aux limites... [ https://arxiv.org/pdf/2101.07368v2.pdf ]

 

Le papier sur leur modèle "BHU" dont il est question dans l'article du Doc, semble être celui-ci : https://arxiv.org/pdf/2104.00521.pdf

 

Dans une première version [ https://arxiv.org/pdf/2003.11544.pdf ], Gastañaga disait ne pas avoir tenu compte des effets de lentille gravitationnelles. Il semblerait que dans cette dernière ça ne soit plus le cas. Par contre il manque toujours  la confrontation de leur résultat avec les données de polarisation...

Edited by PascalD
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Le 09/05/2021 à 21:49, jackbauer 2 a dit :

Tout cela n'est-il pas un peu trop gros, trop beau pour être vrai ?

Leur papier est  sur arXiv :

 

https://arxiv.org/abs/2011.00910?context=astro-ph

 

Il y a plusieurs éléments qui font effectivement douter de la robustesse de l'analyse, notamment le fait que les zones en question sont en grande partie situées dans le plan galactique, qui n'est pas utilisé dans l'analyse de Planck car on considère que les avant-plans sont top importants pour être soustraits de façon robuste. Quand on enlève le plan galactique des zones mis en exergue par les auteurs, il ne reste pas grand chose, et en extraire le spectre de puissance des anisotropies (= le truc dont on extrait les paramètres cosmologiques) est sujet à diverses subtilités (techniques...) dont il n'est pas évident que les auteurs les maîtrisent (c'est leur première incursion dans cet art assez complexe).

 

Il y avait déjà eu des tentatives de comparer le spectre de puissance (et par suite les paramètres cosmologiques) extrait de différentes zones de la partie propre du fond diffus (= hors plan galactique) et même si les barres d'erreurs étaient conservatrices, il n'y avait pas d'indication d'un effet aussi marqué que celui revendiqué ici. Donc pour l'heure je pense qu'il est urgent d'attendre que la chose soit confirmée par d'autres auteurs.

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