Lumière fatiguée ?

[Alain 31 6 516]

Faudrait pas un peu relativiser ? (si j'ose dire)

Car il faut quand même garder à l'esprit que pour que les hypothèses actuelles de la cosmologie "fonctionnent" on a dû "inventer" la matière noire, l'énergie noire, entités dont on ne connait pas la nature.
Si elles n'existaient pas le bel édifice pourrait s'effondrer et tout ce qu'on nous raconte avec...

Si, seulement si, exit le big bang, le ballon qui se gonfle ou le cake qui enfle ...?

Ce n'est pas moi qui le dit, c'est E. Klein... et d'ajouter "je me demande si parfois on ne revient pas aux épicycles ! "

[ChiCyg 0]

Tournesol :

quote:

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Maintenant, pourquoi les galaxies (ou la Terre par exemple) ne sont pas comme des dessins à la surface du ballon, i.e. pourquoi est-ce qu'elles ne sont pas en expansion avec le reste de l'Univers. Simplement, parce que l'expansion de l'Univers reste un effet ténu [...]

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Pas si ténu que ça : si l'expansion a démarré il y a 13 milliards d'années soit, en gros, le triple de l'âge de la terre, la terre aurait dû se dilater d'un tiers soit, toujours en gros, passer d'un rayon de 4500 km à 6000 km aujourd'hui. Pas si négligeable.

quote:

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[...] et qu'à courte échelle, les effets locaux de la gravitation l'emportent.

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C'est là que ton raisonnement ne va pas : il n'y a qu'une gravitation c'est la même qui a un effet sur l'expansion et sur les "mouvements locaux".
Il n'y a qu'UNE dynamique fonction des masses, des distances, des vitesses et de toutes les forces en présence (gravitation, électromagnétiques, etc ...).

quote:

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A l'échelle d'un amas galactique, la gravitation au sein de l'amas l'emporte. L'expansion se manifeste plutôt entre les amas et les groupes.

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Non, simplement dans le cadre du modèle du big bang l'univers homogène au départ avait des vitesses données par la loi de Hubble c'est à dire une vitesse d'expansion identique dans toutes les directions.
Mais dés le départ la dynamique intervient : les masses s'attirent entre elles ce qui a tendance à ralentir l'expansion. C'est pour cela qu'il faut introduire un élément nouveau - l'énergie noire - pour expliquer l'accélération de l'expansion qui autrement ne pourrait que ralentir.

Ensuite les concentrations de masse croissent (à cause de la gravitation) ce qui modifie leurs vitesses relatives en même temps que se forment, étoiles, galaxies, amas, superamas, ...

Entre des objets suffisamment éloignés la vitesse initiale d'expansion n'est pratiquement pas modifiée car leur attraction relative est faible.

quote:

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De même, à l'échelle de l'atome, la force électromagnétique, et la force forte l'emportent sur l'expansion.

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Non, à l'échelle de l'atome, la force électromagnétique, et la force forte l'emportent sur la gravitation.

[George Black 5 897]

ChiCyg tu t'enfonces, ça devient ridicule. J'arrête là. Discuter avec toi devient un non-sens. Tu es en train de virer en ce qu'en science on appelle un crank ou un crackpot. C'est dommage.

[PascalD 4 386]

En fait, le dernier message de ChiCyg va dans le même sens que celui de Tournesol.

Il a raison de souligner qu'il n'y a qu'une seule théorie de la gravitation, que l' expansion est une conséquence de la gravitation.
L' expansion est liée aux conditions aux limites de l' Univers observable : Univers presque homogène, presque isotrope, en expansion.
Son évolution dynamique dépends d'une part de ces conditions aux limites, et d'autre part des perturbations par rapport aux conditions "parfaites" (qui seraient : un univers parfaitement homogène et isotrope).
Tout le monde pense (sauf ChiCyg ?) que séparer le terme lié aux conditions aux limites (le terme d'expansion) et celui résultant des perturbations de ces conditions aux limites (en gros, la dynamique de Newton) est une assez bonne façon de raisonner sur le bazar. ça se justifie par le fait qu'à grande échelle, et jusqu'à preuve (solide, très solide) du contraire, les perturbations sont négligeables.

[ChiCyg 0]

Tournesol, si tu pouvais arrêter tes attaques gratuites :
. "faut arrêter de lire les Bogdanov",
. "témoigne de sérieuses lacunes en physique. Un comble pour quelqu'un qui prétend donner des leçons.",
. "Tu es en train de virer en ce qu'en science on appelle un crank ou un crackpot"
c'est pas que ça me traumatise, mais ça nuit à un débat intéressant.

Explique nous plutôt ce qui est faux dans mon raisonnement.

[ChiCyg 0]

PascalD, ce sont, plutôt que des conditions aux limites, des conditions initiales : un univers quasiment parfaitement homogène en densité et en expansion parfaitement uniforme.

A très grande échelle l'univers est supposé être homogène (il y a autant de masse dans des grands volumes pris partout dans l'univers). A cette échelle la dynamique est celle d'un univers homogène : l'expansion est ralentie par la gravitation. Mais c'est une simplification de calcul. Il n'y a pas pour autant de différence de nature entre le mouvement induit par l'expansion et celui induit par les attractions réciproques des amas, des galaxies ou des étoiles.

[jmco 74]

ChiCyg : « Il n'y a pas pour autant de différence de nature entre le mouvement induit par l'expansion et celui induit par les attractions réciproques des amas, des galaxies ou des étoiles. »

Donc pour toi dans le cadre de l’expansion, les galaxies s’éloignent réellement de nous ? Tu penses donc que nous sommes au centre de l’expansion ?

Je crois que l’un de nous deux a raté un morceau du film ...

[ChiCyg 0]

quote:

---

Donc pour toi dans le cadre de l’expansion, les galaxies s’éloignent réellement de nous ?

---

Je ne sais pas bien ce que tu veux dire par "réellement". Si tu veux dire que les distances et les vitesses mesurées des galaxies sont physiques, oui. C'est pour cela que je donnais l'exemple de la sonde : elle aura vers la galaxie lointaine la même trajectoire que dans un univers statique dans lequel la galaxie aurait la même vitesse de récession. Tu n'es pas d'accord ?

quote:

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Tu penses donc que nous sommes au centre de l’expansion

---

Je ne vois pas bien le rapport. Dans un univers homogène en expansion il n'y a pas de centre, ou alors, tout le monde est au centre, c'est selon.

En fait un univers homogène a l'avantage de pouvoir être décrit simplement dans le cadre de la relativité parce que, comme il est homogène, il évolue exactement de la même façon partout. Ca permet de définir un temps unique, le temps cosmologique (il n'y a aucune raison qu'il évolue différemment en des endroits différents puisque les conditions de gravitation sont les mêmes partout), une densité unique qui varie avec le temps. Il n'y a plus besoin de distances mais simplement d'un taux d'expansion relative qui varie avec le temps.

Cette expansion homogène est une simplification de calcul qui permet d'obtenir une dynamique à grande échelle sur laquelle s'ajoutent les perturbations (comme le dit PascalD) des grumeaux de matière (étoiles, galaxies, amas, superamas, ...) qui s'écartent du mouvement uniforme de l'expansion. Tu n'es pas d'accord ?

[Alain MOREAU 7 343]

Jmco, quand tu fais baisser la pression dans un gaz, la distance moyenne entre les molécules qui le composent augmente réellement, que la pression diminue à cause de l'expansion d'un volume qui en contient une quantité constante (détente d'un piston dans un cylindre par exemple), ou à cause d'une diminution de la quantité dans un volume constant (style dépressurisation d'un réservoir).
Dans les deux cas, vues depuis n'importe quel point du volume, toutes les molécules s'éloignent d'autant plus vite que leur distance est grande et que la détente est rapide.
Quelle que soit la position de l'observateur dans le volume.
La dilatation commune d'un matériau homogène et isotrope est une expansion en 3D : dans une barre en alu tous les atomes s'éloignent les uns des autres quand tu la chauffes, que tu mesures sa dilatation d'un bout, de l'autre ou du milieu, dans une direction ou dans une autre, le coefficient mesuré est le même.
L'évolution de l'univers se pense aussi en terme de thermodynamique

[jmco 74]

ChiCyg : pour ce qui est de l’expansion, je ne la comprend pas comme un mouvement réel ; d’ailleurs quand on mesure un z=10 pour une galaxie très lointaine, cela ne veut pas dire qu’elle voyage à 10 fois la vitesse de la lumière par rapport à nous (elle serait super super-luminique !), mais que le facteur d’échelle multiplie toutes les distances par 10 depuis l’émission de la lumière que nous observons pour cette galaxie

Alain : dans un gaz en expansion, c’est en effet comme dans le pudding qui gonfle à la cuisson. Dans ces deux cas ce sont bien les distances réelles qui augmentent, mais l’analogie avec l’Univers en expansion s’arrête là. Pour l’univers en expansion c’est la composante espace de l’espace-temps qui change de métrique, ce qui est différent d’un mouvement réel

[ChiCyg 0]

quote:

---

d’ailleurs quand on mesure un z=10 pour une galaxie très lointaine, cela ne veut pas dire qu’elle voyage à 10 fois la vitesse de la lumière par rapport à nous (elle serait super super-luminique !)

---

Oui, tu peux donc dire que c'est l'expansion, mais comme notre espace est à peu près plat et que la gravitation y est faible, la relativité restreinte est valide (au moins quand on ne regarde pas au fin fond de l'univers) et dans ce cadre le décalage devient infini seulement à la vitesse de la lumière.

[Alain MOREAU 7 343]

"...c’est la composante espace de l’espace-temps qui change de métrique..."
Pas du tout. Elle ne change pas de métrique
Jette un oeil ici : http://itp.epfl.ch/webdav/site/itp/users/153320/public/RC08/Cosmologie.pdf
Et en particulier p20 à 24 sur ce que vient de dire ChiCyg
J'ai l'impression que nous ne sommes pas d'accord sur ce qu'est une vitesse...

[PascalD 4 386]

Il est temps d'essayer de remettre les pendules à l' heure

ChiCyg, dans ton dernier message, tu confonds espace plat et espace-temps plat.
Le problème est que l'espace-temps qui émerge du modèle de concordance n'est pas plat (à cause du facteur R(t) devant les coordonnées spatiales).
On ne peut donc pas froidement utiliser un espace de Minkovski ailleurs qu' au voisinage de l' observateur (z=0) (rappel: par construction en RG l'espace-temps local est celui de la RR quelque soit le modèle).
Z=10, c'est un peu trop loin à de z=0 pour que l' approximation soit valide ...
Les galaxies s'éloignent de nous à la vitesse de la lumière en z=1, au sens de la RR. Au delà, appliquer une transformation de Lorentz pour obtenir des vitesses de fuites inférieures à c, c'est de la numérologie, pas de la physique.

Plus précisément : Dans un espace-temps courbe, on ne peut rigoureusement définir un vecteur "vitesse relative" entre deux objets que lorsque les deux objets occupent le même point de l' espace-temps (collisionnent, quoi).

[edit]
Pour ceux (ChiCyg) qui voudraient des détails sur ce qui précède, entre autre la validité de l' approximation RR selon le redshift, je vous recommande le papier de Davies-Lineweaver suivant : http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0011070.pdf?origin=publication_detail
Plus précisément, la figure 1 , montre que même pour un redshift de 1, l' approximation RR est douteuse. Avec un redshift de 10, elle est carrément loufoque.

PS: Comme précisé rapidement dans le papier ci-dessus, la vitesse de récession vrec n'est PAS ce qu'on appelle habituellement une vitesse relative. L'équivalent pertinent d'une vitesse relative au sens de la RR, c'est vpec. vrec n' a pas d'équivalent en RR, puisqu'elle résulte de la courbure de l' espace-temps, qui n'existe pas en RR.

Je ne pense pas avoir écrit de conneries, mais si c'était le cas, n'hésitez pas à corriger.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 15-06-2014).]

[ChiCyg 0]

PascalD, c'est reparti et pourtant j'avais précisé à ton intention "si on ne regarde pas au fin fond de l'univers" ...

Ca serait un peu stérile de rediscuter de Davis et Lineweaver dont la conception du courageux petit photon qui recule d'abord dans le "flux de Hubble" et qui, à force d'obstination, réussit à remonter le flot et nous atteindre, me laisse un peu mal à l'aise ...

Mais, bon, restons dans l'espace proche. De toutes façons les galaxies un peu lointaines n'ont qu'une influence négligeable. C'est d'ailleurs cette raison qui est donnée pour séparer le calcul en une partie expansion (qui ne tient pas compte des variations de densité locales) et une partie mouvement "propre". Disons pour fixer les idées jusqu'à 1000 Mégaparsec, ça te va ? La relativité restreinte et même la loi de Newton s'appliquent alors parfaitement. En tout cas suffisamment vue la précision des données. Et là nul besoin de faire un distinguo subtil entre expansion et mouvements propres.

Déjà on n'arrive pas à comprendre la dynamique des amas (pourtant c'est de la mécanique newtonienne !). Par exemple, on ne comprend pas pourquoi notre amas local (les galaxies proches qui nous entourent dont Andromède) est si "froid", c'est à dire les vitesses relatives si faibles. A tel point que la masse d'Andromède et celle de notre Galaxie n'est pas connue à un rapport DEUX près et suivant les études, c'est soit "nous" soit Andromède la plus lourde (au hasard : http://arxiv.org/pdf/1403.6469v1 ou http://arxiv.org/pdf/1404.5313v1 ou http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2013ApJ...768..140B&db_key=AST&link_type=ARTICLE )

Qu'on essaie de comprendre pourquoi les galaxies proches ne bougent pas comme elles devraient, avant de se disputer sur les mérites respectifs des métriques de Schwarzkowski ou de Minschild et sur le bien fondé d'une distinction entre vitesse d'expansion et vitesse "normale".

Bon, je sais, c'est pas de la belle mathématique physique bien puissante, mais c'est dans ce genre de problèmes que l'astrophysique progresse (ou essaie ...).

[PascalD 4 386]

Pas de problème ChiCyg, mais si tu voulais pas que "ça reparte", fallait pas dire qu'on pouvait appliquer les approximations légitimes pour z=0.2 à des objets situés à z=10

L'image du photon-nageur qui remonte le courant est peut-être maladroite voir fausse, mais je pense que tu admettras que les équations, elles, sont justes, ainsi que la courbe de la figure 1 du papier cité ?

Personne ne nie qu'il reste des trucs à éclaircir du côté de la dynamique des amas et des galaxies (ainsi que du côté de la formation des structures).

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 15-06-2014).]

[Superfulgur 16 154]

Oui, en particulier à côté de chez nous, dans le Groupe local...
Les satellites de la Voie lactée et de M 31 défient le modèle standard, si j'ai bien suivi (de très loin), non ?

[jmco 74]

Alain MOREAU : Dans le document que tu signales, je relève p 22 :
« Dans un Univers en expansion, le facteur d’´echelle a(t) croît, et donc aussi la longueur d’onde de la lumière observée. On peut illustrer cette augmentation de la longueur d’onde en s’imaginant de dessiner une onde sur un ballon et de le gonfler; la longueur d’onde va augmenter avec le rayon du ballon. »
Et plus loin par 24 :
« Il existe une interprétation équivalente de la loi de Hubble à l’aide de l’effet Doppler. On considère que l’observateur est au repos, mais que la source s’´eloigne de lui à une vitesse v. »
Cette interprétation conduit à des calculs valides sous certaines conditions, mais cela ne signifie pas qu’elle soit la bonne interprétation physique

Alain et ChiCyg, allez voir l’article Wikipédia sur la loi de Hubble qui me semble parfaitement clair et reprend ce que dit Pascal à propos de la validité des descriptions relativistes RR et RG de l’expansion : http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Hubble

« Si l'on se restreint à l'application de la loi de Hubble dans l'univers local (quelques centaines de millions d'années lumière), alors il est tout à fait possible d'interpréter la loi de Hubble comme un mouvement des galaxies dans l'espace. Néanmoins, la loi énonçant une vitesse de récession apparente proportionnelle à la distance, son extrapolation conduit à conclure que des galaxies suffisamment lointaines s'éloignent de nous à une vitesse plus grande que la vitesse de la lumière, en contradiction apparente avec la relativité restreinte. De fait, ce n'est pas dans le cadre de la relativité restreinte que l'on doit appliquer la loi de Hubble, mais celui de la relativité générale. Celle-ci stipule entre autres que le concept de vitesse relative entre deux objets (deux galaxies distantes, par exemple), est un concept purement local : on ne peut mesurer la différence de vitesse entre deux objets que si leur trajectoires sont « suffisamment proches » l'une de l'autre. Il convient bien sûr de préciser ce dernier terme, qui en l'occurrence dit essentiellement que la notion de vitesse relative n'a de sens que dans une région de l'espace-temps qui peut être correctement décrite par une métrique de Minkowski. Il est en effet possible de montrer (voir Expansion de l'univers) que l'échelle de longueur au-delà de laquelle on ne peut plus décrire localement un espace en expansion par une métrique de Minkowski est précisément le rayon de Hubble, soit la distance au-delà de laquelle les vitesses de récession apparentes sont précisément relativistes.
L'interprétation en termes de mouvement dans l'espace décrit par la relativité restreinte devient donc précisément invalide au moment où surgit le paradoxe d'une vitesse de récession supérieure à la vitesse de la lumière. Ce paradoxe est résolu dans le cadre de la relativité générale qui permet d'interpréter la loi de Hubble non pas comme un mouvement dans l'espace, mais une expansion de l'espace lui-même. Dans ce cadre-là, le postulat d'impossibilité de dépassement de la vitesse de la lumière fréquemment (et improprement) employé en relativité restreinte se reformule de façon plus exacte en énonçant qu'aucun signal ne peut se déplacer à une vitesse supérieure à celle de la lumière, les vitesses étant localement mesurées par des observateurs dans des régions où l'espace peut être décrit par la relativité restreinte (soit à petite échelle). »

Je souligne : « la relativité générale permet d'interpréter la loi de Hubble non pas comme un mouvement dans l'espace, mais une expansion de l'espace lui-même » puisque c’est l’idée qui est contestée par Alain :
« Pas du tout. Elle (la composante espace de l’espace-temps) ne change pas de métrique »
et par ChiCyg :
« Elle a la vie dure cette remarque …..
Il n'y a pas deux dynamiques une de l'expansion de l'espace et une "ordinaire". »

[Alain MOREAU 7 343]

Non.
Jmco, ce n'est pas ce que tu viens d'écrire que je conteste, mais ta formulation précédente (je reprends en précisant ma pensée) :
"...c’est la composante espace de l’espace-temps qui change de métrique..."
Pas du tout. Elle ne change pas de métrique
(c'est nous qui l'interprétons par commodité avec une métrique différente selon que nous traitons de l'univers à échelle locale ou cosmologique)
Jette un oeil ici : http://itp.epfl.ch/webdav/site/itp/users/153320/public/RC08/Cosmologie.pdf
Et en particulier p20 à 24 sur ce que vient de dire ChiCyg
(je n'ai jamais dit que je lui emboitais le pas, bien au contraire, mais j'évite de polémiquer inutilement avec lui si possible, d'où le papier que je cite pour distancier un peu le débat - merci au passage de me re-citer mes citations . Il appuie les propos de PascalD, non ceux de ChiCyg)
J'ai l'impression que nous ne sommes pas d'accord sur ce qu'est une vitesse...
(une vitesse de récession est aussi une vitesse ; que sa cause soit de nature différente de celle d'un mouvement propre dans un référentiel local - ce qu'à aucun moment je ne conteste évidemment - n'y change rien. Or un effet Doppler résulte au sens large d'une vitesse radiale apparente quelle que soient ses causes ; à aucun moment je n'ai prétendu qu'il fallait l'interpréter exclusivement comme la résultante d'un mouvement réel dans l'espace plutôt que d'une récession consécutive à l'expansion de celui-ci ).
Pour moi il n'y a aucune confusion : pour chaque objet, mouvement propre relatif à l'espace local + expansion, se combinent pour produire les red/blueshifts que nous observons sans distinction d'effets depuis notre référentiel propre - avec contribution prépondérante de l'expansion à grande échelle.
Attention justement aux confusions quand tu écris :
"Juste une petite remarque : le décalage vers le rouge de la lumière des galaxies n’est pas un effet Doppler classique car en fait les galaxies ne s’éloignent pas réellement de nous, c’est la composante espace de l’espace-temps qui se dilate"
Si. En moyenne les objets physiques s'éloignent tous réellement les uns des autres dans un univers en expansion, à mesure que sa densité de matière/énergie diminue, que sa température baisse et que son entropie augmente.
"Par exemple un rayonnement émis à la longueur d’onde λ dans une galaxie située à 100 millions d’années-lumière, donc il y a 100 millions d’années, est observé à une longueur d’onde zλ, z étant le coefficient de dilatation de l’espace (ou facteur d’échelle) entre le moment où la lumière a été émise et le temps présent"
Non.
A cause de l'expansion justement, un rayonnement émis il y a 100Ma ne l'a pas été par un objet aujourd'hui "réellement" distant de 100Mal - si tant est que cela ait un sens physique en terme de distance "instantanée" - ni distant de 100Mal au moment de son émission, pas plus que mesuré actuellement à 100Mal... La notion de distance en cosmologie n'a rien de trivial, ni surtout rien d'intuitif.
"Tout se passe du point de vue de l’observateur comme si on avait affaire à un effet Doppler, mais l’interprétation est différente et relève de la dynamique de l’espace-temps dans le cadre de la relativité générale"
On observe dans tous les cas un pur effet Doppler, mais cet effet unique qu'on observe a des causes distinctes.
(d'où précisément toute la difficulté d'interprétation cosmologique des mesures astrophysiques )

[Ce message a été modifié par Alain MOREAU (Édité le 15-06-2014).]

[ChiCyg 0]

jmco, je ne conteste pas l'expansion, j'ai réagi à ta remarque : l'expansion n'est pas une sorte de propriété intrinsèque de notre espace qui serait de nature différente du mouvement qui anime, par exemple, les galaxies qui serait dû, lui, à l'attraction gravitationnelle des galaxies entre elles. L'expansion et l'agitation des galaxies ne sont que des effets de la gravitation et la distinction entre les deux a un intérêt pour le calcul mais n'a pas de sens au niveau théorique. Je pense que nous sommes d'accord.

Et je faisais remarquer, dans ma dernière intervention, que tous les considérations théoriques ne permettent pas d'expliquer aujourd'hui, le mouvement des galaxies dans notre environnement proche et qu'il convient donc de relativiser le succès de notre compréhension actuelle de l'univers.

[jmco 74]

Alain et ChiCyg : en fait je crois que nous sommes d’accord sur le fond, mais que les formulations doivent être suffisamment précises, ce qui n’était pas le cas de mes précédents propos

A cet égard je voulais souligner que l’expansion d’origine cosmologique est une modification de l’espace lui-même et non de simples mouvements dans l’espace
Par contre, elle se traduit par de « vraies » vitesses relatives car il n’y a qu’une seule cinématique, et ces vitesses relatives engendrent un effet Doppler comme toute vitesse relative

J’ai bon ?

[PascalD 4 386]

Non: la "modification de l' espace lui-même" se décrit par un espace courbe, et dans un espace courbe, il y a autant de vecteurs "vitesse relative de B par rapport à A" qu'il y a de chemins pour aller du point A au point B (aux symétries près). Pour lever l' ambiguité, il faut définir comment on transporte le point A jusqu' au point B (ou le point B au point A), ça s'appelle un "transport parallèle" ou une "connexion".

Par analogie, imagine l'espace réduit à la surface d'une sphère, deux trains se déplaçant, un à Paris (je sais, c'est improbable, en France la plupart du temps les trains sont immobiles à cause des grèves) et l' autre à Sidney. Question : quelle est la vitesse relative de ces deux trains, dans cet espace à deux dimensions ? Réponse : ça dépends.

[edit] je rectifie la formulation, j' avais mal lu. Mais ça ne change rien sur le fond.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 16-06-2014).]

[jmco 74]

Pascal, je n'ai pas écrit "mouvement de l'espace" mais "modification de l'espace"

[PascalD 4 386]

J'ai rectifié. Ma critique porte sur la notion de vitesse relative en RG. Elle reste pertinente, je pense ... A cause de ça, on peut difficilement assimiler le redshift cosmologique à un effet Doppler.