Le paradoxe Hubble-Sandage

[ChiCyg]

Ce paradoxe identifié par ArthurDent a été abordé dans un autre fil sans être vraiment discuté.

 

C'est Sandage qui l'exprime (joliment) en 1972 :

The undeniable evidence of local inhomogeneity which gives such delight to the eye - stars, star clusters, galaxies, and clusters of galaxies - all these are as wrinkles on the surface of an orange compared with the large-scale dominant geometry determined by its overall curvature (the radius). "A difference, to be a difference, must make a difference" (C.S. Pierce, 1839-1914).

http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=1972ApJ...172..253S&db_key=AST&link_type=ARTICLE

à peu près :

L'indéniable évidence d'une inhomogénéité locale qui procure un tel délice pour les yeux - étoiles, amas d'étoiles, galaxies et amas de galaxies - tout cela forme comme des rides à la surface d'une orange relativement à la géométrie dominante à grande échelle déterminée par la courbure générale (le rayon). "Une différence, pour être une différence, doit faire une différence" (C.S. Pierce, 1839-1914).

Autrement dit, la loi de Hubble relie la vitesse d'éloignement des galaxies à leur distance et s'explique dans un univers homogène, elle devrait donc disparaître à petite échelle lorsque l'inhomogénéité est flagrante comme au niveau d'un amas de galaxies car, à ces distances, la dynamique des galaxies devrait être dominée par l'attraction qu'elle exercent entre elles. Et pourtant on observe la loi de Hubble jusqu`à des distances beaucoup plus faibles 1,5 Mpc (5 millions d'année-lumière) dans l'amas local et les mouvements des galaxies les unes par rapport aux autres sont trop faibles pour s'expliquer par la dynamique de l'amas (les auteurs disent que l'amas local est trop "froid").

 

J'ai trouvé deux articles qui étudient le mouvement des galaxies de l'amas local et continuent à "voir" la loi de Hubble en-dessous de 2 Mpc :

http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2001A%26A...368L..17E&db_key=AST&link_type=ARTICLE

http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2002A%26A...389..812K&db_key=AST&link_type=ARTICLE

(dans cet article la figure 5 est une représentation en 3D (qui pourrait être améliorée) des galaxies qui nous entourent à moins de 3 Mpc (dix millions d'année-lumière).

 

La seule piste qui permettrait de lever ce paradoxe semble reposer sur la très mystérieuse énergie sombre ...

[ArthurDent]

... (Re)découvert par ChiCyg et retrouvé dans la littérature par moi-même.

Aussi appelé paradoxe de Sandage-De Vaucouleurs , ou encore Hubble-Sandage-De Vaucouleurs.

Evoqué dans ce post : http://www.webastro.net/forum/showpost.php?p=378605&postcount=495 puis à la fin de cette page : http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=26188&page=21 (à partir du message 521)

 

Dans Arxiv on trouve quelques papiers qui tentent de résoudre les équations de la RG en prenant un univers inhomogène à petite échelle, en déduisent un certain nombre de trucs (suppression de l' énergie noire, l' accélération apparente de l' expansion émergeant "naturellement" du modèle) et prétendent expliquer le "paradoxe".

 

Voir le papier suivant :

http://arxiv.org/abs/gr-qc/0702082

[ChiCyg]

Il me semble que ce paradoxe a plusieurs "volets" plus ou moins indépendants :

 

- le premier : la loi de Hubble est encore visible à petite échelle alors qu'elle devrait être masquée par le mouvement propre des galaxies,

 

- le deuxième : les faibles vitesses des mouvements relatifs des galaxies proches, un peu comme si la terre et les autres planètes avaient des vitesses trop faibles pour expliquer l'équilibre du système solaire,

 

- le troisième (apparemment contradictoire avec les deux premiers) : l'observation du mouvement de notre amas local par rapport aux galaxies plus lointaines vers le "grand attracteur" ou, si l'on considère que le rayonnement micro-onde est immobile par rapport au "flot de Hubble" (l'expansion), une vitesse de l'ordre de 600 km/s. Un mouvement, cette fois-ci, trop rapide par rapport au mouvement, trop lent, à l'intérieur de l'amas local.

 

En fait, le problème se simplifie un peu si l'on admet, comme il est dit dans un papier que j'ai déjà cité dans une autre discussion et que je traduis cette fois :

Nous sommes aussi dans une bonne position pour comprendre pourquoi l'expansion peut être pensée localement en termes cinématiques et même newtoniens. Nous pouvons imaginer un espace de Minkowski attaché à chaque point du flot de Hubble. Le fluide cosmologique local est immobile par rapport à cet espace. Bien que parfaitement exact seulementdans une petite région infinitésimale, l'espace de Minkowski peut être utilisé dans des régions beaucoup plus petites que le rayon de Hubble. Le flot de Hubble est alors vu comme un phénomène purement cinématique - les objets s'éloignent parce qu'ils ont eu une vitesse initiale proportionnelle à leur distance. Ce n'est pas un argument contre l'expansion de l'espace : le principe d'équivalence garantit que n'importe quel observateur en chute libre dans n'importe quel espace-temps de la relativité générale peut utiliser la relativité restreinte localement.

Dernier alinéa du paragraphe 2.1 de http://arxiv.org/pdf/0707.0380v1

 

Autrement dit, le mouvement des galaxies dans une région beaucoup plus petite que l'univers observable (qui a, en gros, le rayon de Hubble) doit fonctionner comme le mouvement de N-corps. Le problème : aucune simulation ne permet de retrouver une configuration semblable à celle qu'on observe, avec des vitesses relatives aussi faibles. D'où la nécessité de faire appel à la pression "négative" de l'énergie sombre.

[ArthurDent]

Je suis d' accord avec ta formulation du problème. A part Wiltshire, je n' ai pas trouvé grand monde qui traite le problème autrement qu' avec l' énergie noire.

 

Une présentation des idées de Wiltshire (plus digeste que le papier de recherche) est accessible en ligne ici; je trouve l' approche intéressante:

 

http://www.physics.usyd.edu.au/dark2007/Talks/wiltshire.pdf

 

Ce que j' en ai compris :

 

L' idée est de prendre un modèle inhomogène à petite échelle (modèle de Buchert, univers de poussière sans rotation), et de résoudre les équations d' Einstein dans ce modèle, en extrayant les valeurs moyennes des grandeurs habituelles (courbure, expansion, etc). Il y a plusieurs approches possibles, selon les paramètres utilisés, qu'il récapitule :

Still many approaches, with different assumptions

 

Do we average tensors on curves of observers (Zalaletdinov 1992, 1993) . . .

recent work Coley,Pelavas, and Zalaletdinov, PRL 95 (2005) 151102;

Coley and Pelavas, gr-qc/0607079

 

Can we get away with averaging scalars (density,

pressure, shear ...)? (Buchert 2000, 2001) . . . recent

work Buchert CQG 23 (2006) 817; Astron. Astrophys.

454 (2006) 415; gr-qc/0612166 etc

 

L' idée générale étant de "relaxer" le principe de Copernic, qui dit que tous les observateurs "moyens" (i.e. comobiles, au même "temps cosmologique") voient le même univers, en acceptant qu'ils puissent mesurer des valeurs différentes de température du CMB, taux d' expansion, etc, ce qui est permis par la relativité générale, qui est une théorie locale :

 

GR is a local theory: gradients in spatial curvature and

gravitational energy can lead to calibration differences

between our rods and clocks and volume average ones

 

Il sépare l' uinvers en deux constituants homogènes : les vides et les "murs de galaxie".

 

La résolution de "paradoxe Sandage-De Vaucouleurs" vient de ce que, dans ce type d' univers inhomogène, les valeurs moyennes convergent :

 

My proposal amounts to an implicit solution to the

Sandage–de Vaucouleurs paradox.

Voids appear to expand faster; but their local clocks tick

faster, locally measured expansion can still be uniform.

 

La présentation contient un truc qui va te plaire, ChiCyg :

Astronomers implicitly assume an answer (and more!)

when applying Newtonian mechanics on large scales.

I propose to refine this as a Cosmological Principle of

Equivalence: when suitably defined the motion of

particles at rest in freely expanding space should be

locally indistinguishable from the equivalent uniform

motion of particles in a static Minkowski space

Autrement dit, "Je propose de raffiner [l' hypothèse habituelle] en introduisant un "Principe d' Equivalence Cosmologique" : Avec le paramétrage adéquat, le mouvement des particule au repos dans le flot de Hubble ne peut pas être, pour un observateur local, distingué d' un mouvement uniforme dans un espace statique de Minkowski."

 

Dans le texte ci-dessous, il sous-entends "à petite échelle (<200 Mpc)", puisque l' objet de l' étude est l' échelle à laquelle l' Univers est inhomogène.

 

Et il conclut modestement:

Apparent cosmic acceleration can be understood purely

within general relativity; by (i) treating geometry of

universe more realistically; (ii) understanding

fundamental aspects of general relativity which have not

been fully explored – quasi–local gravitational energy,

of gradients in spatial curvature etc.

A new concordance cosmology can pass the three

major independent tests which support CDM and

resolve significant puzzles and anomalies.

Every cosmological parameter requires subtle

recalibration, but no “new” physics beyond dark matter:

no , no exotic scalars, no modifications to gravity.

This nonetheless would represent a paradigm shift

which changes “everything” in cosmology.

"L' accélération de l' expansion peut être comprise complètement avec la relativité générale. [...] Une nouvelle cosmologie peut passer les 3 tests majeurs et indépendants qui supportent la cosmologie "lambda-CDM", et résouds des puzzles et anomalies significatifs. Tous les paramètres cosmologiques nécéssitent une subtile recalibration, mais aucune "nouvelle" physique à part la matière noire: pas de constante cosmologique, pas de champ scalaire exotique, pas de modification de la gravitation. Ceci représenterait néanmoins un changement de paradigme qui change "tout" en cosmologie.

[ChiCyg]

Un autre papier qui me semble bien présenter les données du paradoxe que les auteurs cherchent à expliquer avec l'énergie du vide ou l'énergie sombre :

http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0304250v1

 

Le problème est posé dans l'introduction :

Indeed, why is the galaxy velocity field fairly regular in the area where the galaxy spatial distribution is very irregular? And how can it be compatible with the bulk motion of the volume with a high velocity of about 600 km/s?

En effet, pourquoi le champ de vitesse des galaxies est bel et bien régulier dans une zone où la distribution spatiale des galaxies est très irrégulière ? Et comme cela peut-il être compatible avec le mouvement d'ensemble du volume à une grande vitesse d'environ 600 km/s ?

En passant, et sans vouloir exhumer d'anciennes discussions , il est indiqué, au paragraphe 3, que l'univers n'apparaît pas si homogène que cela :

New optical and infrared sky surveys led to the conclusion that galaxy distribution is not homogeneous even on a scale of ~500 Mpc (Busswell et al. 2003), which reaches about 1/10 of the horizon of the universe.

Les nouveaux relevés (surveys) dans les domaines du visible et de l'infrarouge conduisent à la conclusion que la distribution des galaxies n'est pas homogène même à une échelle de 500 Mpc (Busswell et al. 2003), ce qui s'étend sur un dizième de l'horizon de l'univers

 

Je trouve que tout ceci devrait quelque peu ébranler les certitudes affichées par les tenants du modèle standard - ce que je trouve personnellement plutôt positif parce que cela ne peut qu'ouvrir de nouvelles pistes de recherche.

[Snark]

Le modèle standard présente également de sérieux problème au niveau des particules, mais comme on n'a encore rien trouvé de mieux, on cherche plutôt à le conforter tout en ignorant pudiquement ses lacunes. C'est ce qu'on appelle de la recherche orientée.

[ArthurDent]

Ah bon ?

 

Tu veux dire que tu as découvert par tes propres moyen, en étudiant le modèle standard, un problème au niveau des particules, qui n' apparait dans aucun papier de recherche, parce que (selon toi) les chercheurs "protègent" le modèle standard ?

 

Ou bien que tu as lu dans un papier de recherche ou de vulgarisation, qu' il existait un problème avec certaines particules dans le cadre du modèle standard ?

 

Tu m' accordera que dans le 2eme cas, la situation est un peu plus nuancée que ce que tu décris ...

[Snark]

Ah bon ?

 

Tu veux dire que tu as découvert par tes propres moyen, en étudiant le modèle standard, un problème au niveau des particules, qui n' apparait dans aucun papier de recherche, parce que (selon toi) les chercheurs "protègent" le modèle standard ?

 

Ou bien que tu as lu dans un papier de recherche ou de vulgarisation, qu' il existait un problème avec certaines particules dans le cadre du modèle standard ?

 

Tu m' accordera que dans le 2eme cas, la situation est un peu plus nuancée que ce que tu décris ...

 

Pour la première question je dois reconnaître avoir quelques idées à mon modeste niveau, mais mon accélérateur de particules manque singulièrement de puissance pour arriver à les prouver.

 

Et pour répondre à ta deuxième question je suis notamment dubitatif à propos de la nature électromagnétique de la masse de l'électron, débat assez ancien sans réponse bien nette il me semble.

C'est quand même une particule fondamentale du modèle standard non ?

[ArthurDent]

Oui l' électron est une particule du modèle standard.

 

"nature électromagnétique de la masse de l' électron" ? Il me semblait que les travaux de Wheeler et Feynman avaient plus ou moins fait le tour de la question (i.e., calculé quelle était la contribution de l' intéraction électromagnétique à la masse de l' électron). Je ne vois pas à quoi tu fais allusion, pourrais-tu préciser ?

 

A ma connaissance, le modèle standard n' "explique" aucune des masses (i.e., les masses des particules ne sont pas fixées par le modèle, ce sont des paramètres libres, il faut les mesurer pour les connaître). C'est une des limitations du modèle (y' en a d' autres). C' est ce qui justifie les travaux des théoriciens et expérimentateurs qui cherchent à explorer ce qui se passe "au delà".

 

C' est de ça que tu veux parler quand tu parles d' "ignorer pudiquement les lacunes [du modèle]" ? Mais personne n' ignore ces limites, c' est [entre autre] pour ça que le LHC a été construit ...

 

Bref, je ne vois pas ce que tu veux dire, si tu pouvais développer ...

[ChiCyg]

Quand je parlais de modèle standard, il s'agissait, dans mon esprit, du modèle standard cosmologique, le big-bang pour dire les choses rapidement.

 

Si, maintenant, même son hypothèse de base d'homogénéité de l'univers est contestée, qu'est ce qui va encore rester debout dans ce brave modèle ?

[ArthurDent]

C' est vrai que les posts précédents sont un poil hors sujet. En même temps, j' ai l' impression qu'il n' y a pas des masses de littérature exploitable sur le fameux paradoxe, et donc, qu' on en ait fait le tour, du sujet

 

Si, maintenant, même son hypothèse de base d'homogénéité de l'univers est contestée, qu'est ce qui va encore rester debout dans ce brave modèle ?

 

M' enfin, ChiCyg, ce qui est "contesté" c' est l' homogénéité "à petite échelle" (500 Mpc, comme tu l' as trouvé dans un article, est-ce encore une petite échelle, là effectivement on peut discuter, mais d' habitude la littérature annonce plutot 200 Mpc comme limite).

Ton raccourci est donc un peu rapide.

Et puis un modèle, ça se raffine, c'est pas figé. C' est plutot bon signe que ça évolue, non ?

[ChiCyg]

Rapide, tu as dit rapide, ArthurDent ! Mais je crains que la situation ne soit bien plus désespérée que tu sembles le penser.

 

Par exemple, en regardant les articles qui citent Busswell et al. 2003, j'ai trouvé ça qui vient de sortir :

http://arxiv.org/pdf/0805.1132v1

 

Ils disent comme ça qu'ils voient des fluctuations à toutes les échelles jusqu'aux limites des observations les plus récentes comme celles du Sloan Digital Sky Survey. Qu'aux plus grandes échelles accessibles, ils voient encore une distribution fractale et non pas homogène des galaxies. Et qu'ils sont sûrs-sûrs qu'en-dessous de 100 Mpc/h (c'est à dire 200 Mpc si la constante de Hubble vaut 50km/s/Mpc ou ou 130 si elle vaut 75 km/s/Mpc) la distribution des galaxies n'est pas homogène. Et que c'est incompatible avec les prédictions du modèle cosmologique standard et avec les simulations de formation des galaxies qui en découlent.

 

Avoue que c'est une sacrée déconvenue : il a fallu inventer l'invraisemblable inflation cosmique (que, dans ces derniers développements, J-P Luminet compare aux épicycles de Ptolémée ...) pour expliquer une homogénéité de l'univers, indispensable au modèle cosmologique. Et, maintenant, cette homogénéité semble fort douteuse ...

 

Va falloir une sacrée quantité d'épicycles pour "sauver les apparences" :)

[Invité akira]

C est qd meme marrant l anticorrelation entre les citations de certains scientifiques sur les forums et dans le milieu des cosmologistes ...

 

La creation des catalogues de galaxies dans les simulations semi-analytiques (pas que matiere noire mais aussi baryons) en est encore a ses debuts. Les processus baryoniques sont encore bien mal modelises et si on a une bonne confiance dans les simu matiere noire only ... les autres c est plus sur des oeufs.

 

Et pour l instant les "apparences" tiennent encore bien la route, mais c est tellement plus romentique de penser que la communaute scientifique censure les nouvelles theories qu un jeune (ou moins jeune) genie va faire voler en eclat. Peut etre un peu de biais dans ce sens de ta part non ?

[ChiCyg]

Salut akira, si j'ai un biais, je l'avoue, c'est contre l'outrecuidance (que je ressens) de ceux qui présentent la cosmologie moderne comme l'aboutissement de la pensée scientifique et qui considèrent les ceusses qui émettent le moindre doute sur ces certitudes comme d'ignares tenants de l'obscurantisme ou, au mieux, cherchant à se faire mousser.

 

En revanche, je ne me retrouve pas dans une vision paranoïaque d'une "communauté scientifique" qui "censurerait" les nouvelles théories (et si c'est moi que tu vises, je n'ai (malheureusement ) aucune nouvelle théorie à proposer :) ).

 

Il me semble que ma position est plutôt sceptique que romantique et que le romantisme est du côté de ceux qui croient que la puissance synthétique de l'esprit humain est sur la voie de comprendre l'univers. Je crois qu'on ne découvre que de nouvelles questions, d'où mon irritation.

[ArthurDent]

[...]qui considèrent les ceusses qui émettent le moindre doute sur ces certitudes comme d'ignares tenants de l'obscurantisme

ça dépends de quelles certitudes il s' agit ...

La certitude que le CMB est (grosso modo) homogène et isotrope, et idem pour l' Univers à cette échelle ?

Ou bien la certitude que le modèle "du BB" (pour faire un raccourci rapide) est l' ultime truc, la Théorie du Tout, le Graal du cosmologiste ?

 

Personne ne défends la seconde partie de l' alternative, il me semble, donc si c' est cet état d' esprit que tu combats, félicitations, tu as gagné (à vaincre sans péril, on gagne quand même).

 

Bien sûr que le modèle actuel marche mal à "petite" échelle (ici "petite" <= 200 Mpc, donc, pas si petit que ça mais bon), pour un certain nombre de raisons (dont le "paradoxe" ici évoqué). Mais de là à dire qu'il ne marche pas du tout, y' a un gouffre.

[ChiCyg]

A parler franc, je ne suis pas sûr à 100 % que le fond diffus cosmologique soit ... cosmologique (qu'il soit la trace de l'époque où l'univers est devenu transparent), pour moi, on ne peut pas exclure qu'il provienne du rayonnement diffus des galaxies.

 

Pour revenir à notre sujet, akira pourrait nous dire comment est considéré le paradoxe de Hubble-Sandage dans le "milieu des cosmologistes" (selon ses termes ). Le "milieu" juge que ce paradoxe n'en est pas un ? ou qu'il est résolu ?

[Jeff Hawke]

Avoue que c'est une sacrée déconvenue : il a fallu inventer l'invraisemblable inflation cosmique (que, dans ces derniers développements, J-P Luminet compare aux épicycles de Ptolémée ...) pour expliquer une homogénéité de l'univers, indispensable au modèle cosmologique. Et, maintenant, cette homogénéité semble fort douteuse ...

 

Ah mais justement, c'est très bon ça... Si l'univers n'est plus homogène, on va pouvoir se débarrasser de cette "invraisemblable inflation cosmique" qui devient inutile, et revenir à un bon vieux modèle standard engendrant l'inhomogène...

[ArthurDent]

Concernant l' origine galactique du fond diffus, faudrait développer un peu: Retrouverait-on le spectre d' un corps noir , très homogène et isotrope, avec des perturbations du même ordre de grandeur que celles mesurées ?

 

Bref, à affirmation extraordinaire (au sens de "sortant de l' ordinaire", pas d' "incroyable"), arguments extraordinaires.

 

Il me semble bien que la piste que tu évoques a déjà été étudiée et rejetée par "le milieu" , non ? Pour quelles raisons ?

 

NB : Je ne pense pas que la réponse "parce que si on l' acceptait ça invaliderait le Dogme du Big Bang" soit une bonne réponse. Je ne crois pas à la théorie du complot.

 

Concernant ta question sur l' état de l' art concernant le "paradoxe Hubble-Sandage", je suis également intéressé par la réponse (Akira ?)

 

PS: Es-tu d' accord sur la façon de voir de 't Hooft, exprimée sur ce site, ChiCyg ? http://www.phys.uu.nl/~thooft/theorist.html

[ChiCyg]

Très intéressant ton site, ArthurDent, mais je ne sais pas répondre à ta question parce que je ne saisis pas ce que tu appelles le point de vue de 't Hooft. Pour ma part je ne cherche pas à devenir un bon physicien encore moins proposer une nouvelle théorie :) ! Je pense, par contre, qu'on peut devenir un amateur éclairé et comprendre les enjeux d'une théorie, ses forces, ses limites et ses perspectives.

 

Pour en revenir à notre discussion, est ce que le paradoxe de Hubble-Sandage en est un et, si oui, pose-t-il un problème au modèle standard cosmologique ? En regardant un peu la bibliographie, je pense que la réponse est oui aux deux questions, mais je suis curieux des arguments de ceux qui répondent non à ces questions.

 

D'une manière plus générale, je trouve qu'il y a de gros nuages dans le ciel du modèle cosmologique standard (c'est même, pour moi, un euphémisme ) qui, malgré l'adoption de processus plus hypothétiques les uns que les autres : inflation, matière noire, énergie noire, n'arrivent pas à expliquer la dynamique et la répartition des amas de galaxies.

[Snark]

 

Avoue que c'est une sacrée déconvenue : il a fallu inventer l'invraisemblable inflation cosmique (que, dans ces derniers développements, J-P Luminet compare aux épicycles de Ptolémée ...) pour expliquer une homogénéité de l'univers, indispensable au modèle cosmologique. Et, maintenant, cette homogénéité semble fort douteuse ...

 

Va falloir une sacrée quantité d'épicycles pour "sauver les apparences" :)

 

Pour reparler des particules, le processus de renormalisation est également une belle acrobatie et sans vouloir polluer ce poste, j'ai pas mal parcouru les travaux de Wheeler et Feynman sans y trouver de réponse à mes interrogations.

[Jeff Hawke]

j'ai pas mal parcouru les travaux de Wheeler et Feynman sans y trouver de réponse à mes interrogations.

 

Je me demande si Feynman n'avait pas dit/écrit quelque part, au sujet de la mécanique quantique, "tais-toi et calcule...".

['Bruno]

Arrêtez un peu ! Vous allez finir par démontrer l'impossibilité de l'univers, et on va tous disparaître !

[ChiCyg]

Vous allez finir par démontrer l'impossibilité de l'univers

Trop tard, le modèle cosmologique standard l'a déjà fait :be:

[ArthurDent]

Chicyg, en gros, le point de vue de 't hooft, tel que je l' interprète, c' est qu' avant d' étendre une théorie [ou la critiquer, et là c' est moi qui l' ajoute] il faut l' avoir assimilée.

Theoretical Physics is like a sky scraper. It has solid foundations in elementary mathematics and notions of classical (pre-20th century) physics. Don't think that pre-20th century physics is "irrelevant" since now we have so much more. In those days, the solid foundations were laid of the knowledge that we enjoy now. Don't try to construct your sky scraper without first reconstructing these foundations yourself.

[...] Finally, if you are mad enough that you want to solve those tremendously perplexing problems of reconciling gravitational physics with the quantum world, you end up studying general relativity, superstring theory, M-theory, Calabi-Yau compactification and so on. That's presently the top of the sky scraper

.

En d' autres termes, le modèle cosmologique actuel n' est pas arrivé là où il est parce qu' un certain nombre de cosmologistes ont décidé que ça devait être comme ça; différentes hypothèses (dont l' origine stellaire du fond diffus) ont été testées, certaines ont été éliminées par les observations, certaines observations confirment le modèle avec une excellente confiance (ce sont les "fondations"), d' autres pas, ce qui a conduit à la modification du modèle initial, ou à des problèmes ouverts.

 

Il me semble qu' avant de vouloir remettre en cause les bases du modèle, il est important de avoir compris ses faiblesses, mais aussi ses forces, de trier les choses, sinon il faut repartir de zéro à chaque itération, et on avance pas : Je pense (mais je n' ai pas les références, je ne suis pas sûr, car je ne fais pas partie du "milieu") que l' origine stellaire du fond diffus est une hypothèse invalidée par les observations (pas forcément "directes"), avec une bonne confiance. Par contre, il me semble que la résolution du "paradoxe" dont il est question ici est toujours une question ouverte.

 

Quand tu écris que le modèle cosmologique standard ne rends pas compte correctement de la formation des galaxies, ça a l' air de t' étonner ... Pourtant, il est clair que pour traiter de la formation des structure, il faut injecter de l' inhomogénéité dans le modèle, et il me semble que les solutions de la RG dans le cas non homogène ne sont pas calculables depuis très longtemps.

Faut pas se voiler la face : Avant la période actuelle, celle des superordinateurs, personne n' était capable de faire les calculs autrement que dans des cas très simplifiés, et même maintenant il me semble qu'il n' est pas possible de calculer le modèle inhomogène sans faire d' hypothèses simplificatrices.

Ce qui est étonnant c' est que ça marche si bien, malgré les simplifications faites, je trouve, mais ça ne veut pas dire pour autant que le modèle fonctionne quelque soit l' échelle.

 

Tu donnes aux problèmes ouverts une connotation négative, de "nuages" qui "obscurciraient le ciel du modèle standard".

J' ai l' impression que tu penses que le but est de le sauver coûte que coûte. Pour moi les problèmes ouverts sont au contraire une éclaircie dans le ciel du modèle standard, des trucs qui permettent de voir au delà du modèle standard.

C' est pareil pour la physique des particules : Les observations qui CONFIRMENT sont les nuages, celles qui ne rentrent pas dans le modèle sont les éclaircie qui donnent des pistes, qui permettent de sonder la "nouvelle physique".

 

En écrivant ça, j' ai l' impression de rabâcher des évidences, pourtant à te lire on dirait que tu contestes ce point de vue. Je me trompe ?

[ChiCyg]

ArthurDent, c'est ce que je craignais , tu me renvoies dans mes cordes en me disant implicitement que je ne suis pas autorisé à critiquer n'ayant pas assimilé .

 

J'ai déjà écrit que, pour moi, la cosmologie n'est pas une théorie comme la mécanique newtonienne, la thermodynamique, les relativités ou la mécanique quantique. C'est une reconstruction de l'histoire de l'univers qui essaie d'expliquer les observations à l'aide des théories physiques (principalement la relativité générale, mais pas uniquement). On ne peut pas tester un modèle cosmologique comme on peut tester les conséquences de la théorie de la relativité ou de la mécanique quantique, perque on sait pas (encore) faire un nouvel univers en labo. (Moi aussi, j'ai, des fois, l'impression de rabâcher des évidences ).

le modèle cosmologique actuel n' est pas arrivé là où il est parce qu' un certain nombre de cosmologistes ont décidé que ça devait être comme ça;

Si tu regardes l'historique du modèle cosmologique standard, c'est quand même l'idée simple qu'on peut déduire de la loi de Hubble une expansion de l'univers et donc que, dans le passé, l'ensemble de l'univers était très dense et très chaud. En ajoutant quelques hypothèses comme un univers initialement homogène, ce qui, entre autres avantages, permet de résoudre les équations (complexes) de la relativité générale, on arrive au modèle standard qui ne s'est jamais remis en cause.

 

Comme tu le dis si bien, "faut pas se voiler la face" :

. sans l'inflation ça marche pas, problème : l'inflation est tout ce qu'on fait de plus spéculatif,

. sans la matière noire, ça marche pas, problème : on ne sait pas ce que c'est, peut-être ça viendra avec le LHC ...

. sans l'énergie noire, ça marche pas, problème : personne n'a la moindre idée de ce que pourrait être l'énergie noire.

 

Si, en plus, même un problème "simple" comme la dynamique de l'amas local nécessite l'intervention de l'énergie noire, y a du souci. Et si, en plus, l'hypothèse d'homogénéité est infirmée par toutes les observations des galaxies. Et, si, en plus, même avec la matière noire, on arrive pas à faire tourner toutes les galaxies ...

 

Mais si tu considères que :

les problèmes ouverts sont au contraire une éclaircie dans le ciel du modèle standard

alors, oui, le modèle standard cosmologique a devant lui des jours radieux :)

 

Mais, dis-moi, pour toi, qu'est ce qui pourrait sérieusement ébranler ce modèle ? Ne me dis pas "rien", je vais te répondre qu'il est infalsifiable :) !

[Invité akira]

Et si, en plus, l'hypothèse d'homogénéité est infirmée par toutes les observations des galaxies.

 

Attends y a un papier qui a ete publie la dessus. Il va falloir que ca s etoffe un peu plus que ca. Je suis pas du tout specialiste de la chose mais ca me semble encore un point de vue tres tres minoritaire.

 

Je ne connaissais pas ce paradoxe. Y a du monde qui bosse sur les champs de vitesse dans l univers local au labo mais je dois avouer que c est pas le domaine de la cosmo qui m a le plus passionne (pour rester poli) donc c est pas tres etonnant que je sois pas tombe dessus. Cela dit c est d un interet pour le moment assez mineur dans la cosmologie.

 

Le modele du BB ne se base pas que sur le loi de Hubble mais aussi sur le Fond diffus dont toutes les autres interpretations ont ete successivement rejetees non pas par heterodoxie mais parce que l ajustement (le tuning des parametres) etait tel pour obtenir un accord avec les mesures que ca rendait cette hypothese intenable pour 99% des chercheurs. C est pas si facile d'obtenir un corps noir parfait a partir de galaxies ... c est bcp plus faile a partir d une soupe primordiale.

 

Le BB se base aussi sur la nucleosynthese primordiale qui elle aussi est des tres loin la meilleure explication des l abondance des elements chimiques dans l univers.

 

Le modele du BB a encore predit pas mal d observations qui ont ete confirmees a posteriori comme les oscillations de baryons dans le CMB. Le modele du BB n est pas testable contre d autres univers mais il est parfaitement testables contre d autres modeles et pour l instant ca marche qd meme mieux que les alternatives qui ne fonctionnent pour la plupart que sur un aspect (fond diffus OU Hubble OU nucleosynthese, etc), mais aucun ne fait aussi bien sur l ensemble des observations et de tres loin. Cela dit, tout les cosmologistes sont conscients qu on est pas au bout de nos peines (matiere noire + energie noire entre autre) et qu il est tout a fait possible qu une nouvelle theorie apparaisse.

[ArthurDent]

ArthurDent, c'est ce que je craignais , tu me renvoies dans mes cordes en me disant implicitement que je ne suis pas autorisé à critiquer n'ayant pas assimilé .

 

Non, là tu te pose en victime persécutée, c' est pas tout à fait ça : Tes critiques n' ont de valeur que si tu les mets en perspective avec le point de vue inverse, ou les étoffe un minimum.

 

Par exemple, ton hypothèse "le fond diffus provient du rayonnement de galaxies éloignées", sans calculs de la répartition, atténuation, etc, du rayonnement en question, et comparaison de ce calcul avec le rayonnement observé, est sans valeur (enfin, du même ordre que "le fond diffus provient de la lumière de milliards de lucioles situées à la surface d' un ballon de baudruche géant à l' intérieur duquel l' Univers observable se trouve").

 

Par contre, si tu disais "untel (ou toi-même) a calculé qu' en prenant telle et telle distribution de galaxies, atténuées comme ci, comme ça, on observerait un fond diffus comme ci, et que la distribution ressemble à celle observée, là ça serait différent.

Ou si tu disais : "l' invalidation de mon hypothèse par Untel, sous prétexte que truc et machin ne redonne pas un spectre de corps noir, est erronnée parce que bla bla bla, ça serait différent.

 

Tu vois l' idée ?

 

Maintenant, si tu as un truc solide à proposer, inscris-toi vite là : http://www.mpe.mpg.de/events/dark-energy-2008/

Je suis curieux de voir ce qui sera présenté à ce truc là. Si tous les intervenants disent (en gros) "y' a pas de problèmes, le modèle actuel est parfait, dormez tranquilles" ça ira dans le sens de tes remarques. Mais j' en doute.

 

On ne peut pas tester un modèle cosmologique comme on peut tester les conséquences de la théorie de la relativité ou de la mécanique quantique, perque on sait pas (encore) faire un nouvel univers en labo. (Moi aussi, j'ai, des fois, l'impression de rabâcher des évidences ).

ça ne veut pas dire que c' est complètement intestable non plus. ça aussi , c' est une évidence.

on arrive au modèle standard qui ne s'est jamais remis en cause.

Tu rigoles ? Et l' inflation ? Et la matière noire ? Et l' énergie noire ? Et le modèle de Buchert ? c' était là dès l' origine ?

Bien sûr, l' idée générale est toujours la même (univers homogène, dense et chaud, à l' origine). Mais les détails ont pas mal évolué.

Pourquoi on a gardé les grandes lignes ? Ben , voir la remarque de 't Hooft : on ne détruit pas les fondations sous prétexte que les tuiles viennent de se barrer du toit.

 

Comme tu le dis si bien, "faut pas se voiler la face" :

. sans l'inflation ça marche pas, problème : l'inflation est tout ce qu'on fait de plus spéculatif,

. sans la matière noire, ça marche pas, problème : on ne sait pas ce que c'est, peut-être ça viendra avec le LHC ...

. sans l'énergie noire, ça marche pas, problème : personne n'a la moindre idée de ce que pourrait être l'énergie noire.

Ben oui. Autrement dit : La cosmologie n'est pas encore terminée. Remarque, on ne sait pas non plus faire péter une supernova, mais ça n' empêche pas d' avoir un modèle de supernova. On ne sait pas comment marchent la supraconductivité, mais ça n' empêche pas d' étudier la supraconductivité ...

 

Mais, dis-moi, pour toi, qu'est ce qui pourrait sérieusement ébranler ce modèle ? Ne me dis pas "rien", je vais te répondre qu'il est infalsifiable :) !

N' importe quelle observation qu' on arriverait pas à faire rentrer dedans (comme par exemple, une galaxie avec un redshift supérieur à celui du CMB, ou le CMB observé devant une galaxie, ou une observation qui invaliderait la RG, bref, plein de trucs ...)

Ou même, sans parler de nouvelles observations : Un nouveau modèle, plus simple, ou plus élégant, ou avec moins de paramètres, et qui explique le paradoxe de Hubble-Chicyg

[ChiCyg]

akira, il n'y a pas qu'un papier sur l'inhomogénéité de la distribution des galaxies à grande échelle, j'ai cité le dernier (pas encore publié) mais j'y suis arrivé par ceux de Busswell de 2003 et 2004 dont le premier était cité dans le papier dont j'ai parlé au #5. Il me semble aussi que la "découverte" d'un grand "vide" a fait quelque bruit il y a peu de temps .

Je suis un peu déçu que tu ne nous en dises pas plus sur le paradoxe de Hubble-Sandage et un peu étonné car les papiers de Allan Sandage (qui semble être un type sérieux et reconnu) datent de 1972, 1986, 1999, donc pas tout récents. Les grands théoriciens de la cosmologie sont-ils à ce point plongés dans les équations de la Relativité Générale qu'ils en négligent les travaux des observateurs :) ?

 

ArthurDent, pour que tu ne m'accuses pas (à nouveau) de fourberie , je n'ai dit que ce que je pensais : "je ne suis pas sûr à 100 % que le fond diffus cosmologique soit ... cosmologique". Pour ce qui est des références, il me semble avoir vu un papier cosigné par Jean-Claude Pecker il y a pas très longtemps qui suggérait que le fond diffus des galaxies lointaines pourrait donner quelque chose qui ressemblerait à un corps noir aux environs de quelques K, je recherche si tu veux, et puis il y a aussi l'opinion exprimée par Lieu (que nous avions âprement discutée dans un autre monde) selon laquelle il n'y a aucune preuve que le décalage spectral du fond diffus cosmologique soit z=1000.

 

Franchement, tu fais très très fort quand tu me demandes : "Tu rigoles ? Et l'inflation ? Et la matière noire ? Et l'énergie noire ?". Je te démasques, avec des retournements d'arguments pareils, dans la vraie vie, tu es avocat et tu fais de la politique :) !

[ArthurDent]

Si pour toi passer d' un modèle dominé par la matière baryonique , à un modèle dominé par une forme d' énergie inconnue, c'est ne pas remettre en cause le modèle, je te retourne le compliment : Tu es démasqué, tu es avocat ou politicien dans la vie !

 

Que le modèle soit contestable, je peux te l' accorder. Qu'il n' ait pas été remis en cause, là c' est quand même un peu gros ...

[Invité akira]

Je suis un peu déçu que tu ne nous en dises pas plus sur le paradoxe de Hubble-Sandage et un peu étonné car les papiers de Allan Sandage (qui semble être un type sérieux et reconnu) datent de 1972, 1986, 1999, donc pas tout récents. Les grands théoriciens de la cosmologie sont-ils à ce point plongés dans les équations de la Relativité Générale qu'ils en négligent les travaux des observateurs :) ?

!

 

Je crois que tu ne te rends ps bien compte de l etendue monstrueuse de ce champs de recherche qu est la cosmologie. C est un domaine absolument immense. J ai passe trois ans de these sur un domaine tres specialise de cette discipline. C est evident qu il y ai plein de domaines ou je ne suis pas competent.

 

Si tu peux a ton niveau t interesse (en surface) a pleins de domaines en cosmo, quand on bosse dedans, on est oblige d investir un temps enorme sur un domaine tres restreint. Chaque specialisation demande un temps enorme car ca devient tres complexe. J ai une vue globale de la cosmo mais les details de chaque champs de recherche ne me sont pas connus.