l'expansion en quelques mots

[broxot]

Bonjour à tous,

 

Voilà étant loin d'être un expert, je me pose une question simple dans ce monde conceptuel qu'est la cosmologie. Voilà, je lis souvent le terme expansion dans les revue astro ou sur les forum, dans un premier temps, je croyais avoir compris! Mais plus je lis, moins je comprend .

 

Au début, je pensai que l'univers était une explosion dans le néant (infini) et que l'expansion de l'univers est en faite sa "propagation" dans ce néant. Rapide au début, puis de plus en plus lent.

 

Maintenant, je crois avoir compris qu'il n'y a pas de néant et que l'univers c'est crée de partout (bigbang). Par exemple l'expansion est pour moi de façon figuré comme la distance terre lune, sans que la lune et la terre ne bouge, l'espace entre eux grandi car l'univers est en expansion. Comme si on injecter de petit morceau d'espace en tout point séparant les deux astres! Est-ce bien cela? Si c'est le cas c'est vraiment conceptuel et pas simple à comprendre. Si vous avez un moyen de me faire mieux comprendre ce concept pour mon esprit très (trop) cartesien!

 

Merci

 

broxot

[R V]

Ben tu es sur la bonne voie pour comprendre la théorie du big bang! C'est

tout ce que je peux te dire avec "mon" pauvre vocabulaire. Maintenant il

faudrait que tu saches ce que tu voudrais comprendre aussi, car c'est peut-être

là ton problème de compréhension... comment comprendre l'incompréhensible?

 

J'espère avoir répondu dans le sens de ta question!

 

Ah oui, ne pas oublier que c'est une théorie et pas obligatoirement la "réalité"

pour ne pas tomber dans la croyance.

[Snark]

Par exemple l'expansion est pour moi de façon figuré comme la distance terre lune, sans que la lune et la terre ne bouge, l'espace entre eux grandi car l'univers est en expansion.

 

L'espace n'augmente pas (ou très peu) entre les objets assez proches pour être liés par la gravitation et c'est le cas de l'ensemble du système solaire ainsi que de la galaxie.

[christel]

ce sont les galaxies qui s'éloignent les unes des autres

[ArthurDent]

Du temps de Newton et Galilée on pensait que l' espace et le temps étaient absolus,

les mêmes partout, pour tous, quelque soient les conditions locales.

 

Einstein, avec la relativité générale, a fait de l' espace et du temps des concepts dynamiques et locaux :

L' espace et le temps d'ici n' est pas le même que l' espace et le temps de là-bas.

 

Sans rentrer dans les maths, on peut dire que les règles qui permettent d' exprimer les distances et les durées d' un point éloigné de l' Univers dépendent du contenu de l' Univers.

Derrière cette formule approximative, il y a un modèle mathématique (dit "modèle de concordance") qui met en équation l' évolution à grande échelle de l' Univers.

Ce modèle prédit que les les amas de galaxies lointains sont vus avec un décalage vers le rouge qui augmente proportionnellement avec leur distance, comme s'ils étaient animés de vitesses d' éloignement (si on interprête le décalage vers le rouge comme un effet Doppler) d' autant plus élevées qu'ils sont lointains: C' est ce qu' on appelle l' expansion.

 

A petite échelle, dans des conditions "normales", on ne voit pas de différence entre les deux méthodes de calcul. A l' échelle d' un amas de galaxie, par contre, ça commence à se faire sentir.

 

Le comportement de l' espace-temps (la façon dont les mesures de distances et de durées évoluent) est tel que les sytèmes fortement liés ne sont pas soumis à l' expansion. C' est ce qui explique partiellement pourquoi les systèmes gravitationnellement liés comme le système solaire ou les galaxies ne se dispersent pas.

 

On peut dire qu'il se crée de l' espace "entre les objets",

ou bien que l' espace (et le temps) de "là bas" ne se superpose pas avec les notres,

ou bien que les objets lointains sont effectivement animés de vitesses relativistes : Ce sont 3 façons de voir les choses qui sont valables, à condition de rester cohérent (i.e. de respecter les règles du modèle mathématique qui est derrière ces représentations).

[broxot]

bonjour et merci à tous,

 

auriez vous un livre a me conseiller? Même si il y a beaucoups de math, ce n'est pas un problème. Pour l'instant, j'ai lu plutôt des livres disons philosophique et pas très sympa. J'aimerai avoir un bouquin qui m'éclaire sur la notion de bigbang et d'expansion de l'univers, orienté donc cosmologie!

 

Merci encore et à bientôt

 

broxot

[Jeff Hawke]

Celui-ci est pas mal. http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=48693

[christel]

je ne peux te conseiller de livres mais tu peux écouter Ciel et Espace Radio (itunes ou directement sur leur site), il y a pleins de sujets qui vont t'intéresser

[broxot]

merci à tous,

 

je vais allez faire un tour à la BU, il doit y être

 

merci encore et @+

 

broxot

[Retipuj]

Sujet intéressant pour les novices comme moi.

 

Cependant une chose ne me paraît pas claire.

 

Christel dit que ce sont les galaxies qui s'éloignent les unes par rapport aux autres.(qui suppose un mouvement des galaxies)

 

Il me semblait que c'est plutôt "l'espace" entre les galaxies qui gonfle !??

 

Quelqu'un peut-il éclairer ma lanterne ?

 

Merci.

[Jeff Hawke]

Non, à strictement parler, les galaxies n'ont aucun mouvement du à l'Expansion (elles ont leurs mouvements propres, par exemple M31 et la Voie Lactée se rapprochent, les nuages de Magellan nous tournent autour, etc...). C'est l'espace-temps qui s'étend et qui produit cet effet de fuite de chaque galaxie envers toutes les autres...

[Retipuj]

Merci Mr Hawke !!

[christel]

mais heuuuuuuu, j'ai pas dit qu'elles se carapataient par elles-mêmes oinnnnnnn !

c'est l'expansion qui les fait s'éloigner, d'où l'idée de l'énergie noire ou sombre, enfin je crois... Jeff, ste plaît, tu pourrais confirmer ou infirmer cela ?

[Gaspard]

BEn merde alors . c'est vraiment pas cool ce sujet ... Moi qui pensais avoir une petite idée a peu pres juste de tout ca , voila qu'en fait j'ai tout faut.

Va falloir que je lise quelques bouquin pour remettre tout en place .

[ArthurDent]

Non, à strictement parler, les galaxies n'ont aucun mouvement du à l'Expansion (elles ont leurs mouvements propres, par exemple M31 et la Voie Lactée se rapprochent, les nuages de Magellan nous tournent autour, etc...). C'est l'espace-temps qui s'étend et qui produit cet effet de fuite de chaque galaxie envers toutes les autres...

 

A strictement parler, il n' y a pas de différence entre le mouvement propre des galaxies et celui dû à l' expansion : Dans les deux cas la distance entre les objets varie, et dans les deux cas, elle varie à cause de la gravitation. C' est juste qu' à grande échelle, lorsque la densité de matière est faible, l' expansion, qui est une des manifestations de la gravitation, se manifeste.

 

Localement, lorsque la densité de matière est élevée, c' est la gravitation "habituelle", celle de la loi de Newton, qui régit le mouvement des objets.

 

Il n' y a pas d' un coté l' expansion et de l' autre le mouvement propre. Un peu comme en mécanique des fluides : l' écoulement peut être turbulent ou laminaire, ou entre les deux, mais fondamentalement c' est le même phénomène physique qui est à la base des deux types de comportements.

[Jeff Hawke]

c'est l'expansion qui les fait s'éloigner, d'où l'idée de l'énergie noire ou sombre, enfin je crois... Jeff, ste plaît, tu pourrais confirmer ou infirmer cela ?

 

Attention. Il y a, d'une part la matière noire, qui sert à expliquer la "masse manquante" des galaxies (en gros, vu leur vitesse de rotation observée, elle doivent être beaucoup plus massive que ce que l'observation de leur matière observable, étoiles, nuages de gaz interstellaires, trou noir central,...permet d'estimer),

 

...et d'autre part l'énergie noire (ou sombre), qui aurait plus partie liée à l'Expansion (en fait, et plus précisément, à l'accélération de l'Expansion), une caractéristique du vide.

 

 

 

Sinon, Arthur a raison, mais il complique un peu l'exposé. C'est souvent le problème quand on veut être très exact. Il est un fait que la simplification à des fins pédagogiques est souvent accompagnée d'une dose d'inexactitude. Qu'il faut essayer de contrôler.

 

Une image (ce n'est q'une image) : Sur un ballon en train de gonfler, il y a des points marqués au feutre, et des fourmis qui se baladent. Tous, fourmis et points, sont entrainés par le mouvement d'expansion de la surface du ballon. Et les fourmis bougent aussi, indépendamment de cette expansion.

 

Ce que dit Arthur, c'est que ce mouvment propre, pour les galaixes, trouve son origine dans la gravitation (qui est une propriété de l'espace-temps), comme également, l'Expansion.

[Gaspard]

Donc Jeff , sur ton ballon les fourmis representent les galaxies .

Elles bougent quoi qu'il arrive au ballon , mais plus tu gonfle le ballon , plus les fourmis ont tendance a être eloignées les unes des autres , non ?

Dans notre cas , les galaxies s'eloignent les unes des autres , pas a cause de leur mouvement propre mais a cause de l expansion .

c'est bien ca?? ou j'ai tout faut ?

[christel]

ça m'a l'air d'être ça

 

oui Jeff, la matière noire elle, si j'ai bien compris sert à maintenir la cohésion d'une galaxie qui comme elle tourne sur elle-même éjecterait de la matière par le force centrifuge

 

a bon la fille ?

[Invité akira]

Elle sert entre autres a ca ... mais a d'autres choses aussi.

[christel]

alors là akira, t'en as pas dit assez

faut pas attiser ma curiosité comme ça et me laisser sur ma faim !

[Invité akira]

La matiere noire est aussi necessaire pour la formation de toutes les "grandes" structures de l'univers. Si on ne compte que sur la matiere visible, on arrive pas avec les modeles actuels a "aggreger" la matiere a une vitesse suffisante (depuis le BB en gros) pour former les structures actuelles (galaxies et amas de galaxies).

 

Par exemple si tu prends les inhomogeneites (barbarisme) du fond diffus cosmologique(tu sais les cartes bizarres :

Elles sont le reflet des differences de densite de matiere "baryonique", la matiere normale (formee de protons et neutrons) 100000 apres le debut (extrapole).

 

On pense que si il n'y avait pas de matiere noire, il serait impossible a partir de ces contrastes de densite (de 0.00001 il y a 13 milliard d'annees) de former les structures actuelles (qui ont un contraste tres grand). Par contre si on a de la matiere noire qui a des contrastes plus importants, ca fonctionne. Et on a de bonnes raisons de penser que ces contrastes de matiere noire sont plus importants (car ils ne sont pas detruits pendant l'ere de rayonnement precedant l'emission du fond diffus).

[christel]

ahhhhhh merci à toi akira

on ne sait pas de quoi est composée cette matière noire non ?

 

par contre une question peut-être bête mais pourquoi qualifie-t-on la matière normale de "baryonique" ?

[Invité akira]

La matiere normale est qualifiee de baryonique car elle est formee essentiellement (pour la contribution principale de masse) de baryons (les protons et les neutrons).

 

 

La composition de l'univers (d'apres le modele en vogue actuellement) est la suivante :

 

 

Trois quart d'energie noire, un quart de matiere. Dans le quart de matiere, on 4% de matiere baryonique (formee de protons et neutrons) et 20% de matiere non baryonique (neutrinos et particules exotiques ... supersymetriques et autres trucs bizarres).

 

MAIS dans les quatre pourcents de matiere "normale" ou baryonique, seul 1% emet de la lumiere. Bref ... tout ce qu'on voit est de la matiere visible, c'est 1% du total.

 

Donc dans la matiere noire, on a une partie formee de matiere normale (atomes froids, naines brunes, trous noirs, etc ...) et une grosse majorite de matiere noire exotique.

 

 

Disons qu'on a pas mal d'indices qui pointent dans cette direction mais ca reste des modeles ... comme toutes les theories.

[christel]

merci akira

 

et pour le terme de "baryonique", Wikipédia en dit ceci :

"En cosmologie, la matière baryonique désigne toute la matière composée de particules élémentaires appelées baryons. En pratique, cela correspond aux protons, et aux neutrons, auxquels on adjoint implicitement les électrons (qui ne sont pas des baryons, mais des leptons) qui composent les atomes et les molécules et toutes les structures visibles dans l'univers observable (étoiles, galaxies, amas de galaxies, etc.)."

 

mais pourquoi ne pas parler de noyaux et électrons tout simplement !!

[Jeff Hawke]

mais pourquoi ne pas parler de noyaux et électrons tout simplement !!

 

C'est comme quand on parle d'une population, ça dépend du discriminant (Hommes, Femmes, Jeunes, Vieux, Fumeurs, Non Fumeurs, Citadins, Ruraux, Actifs, Inactifs, etc...).

 

Quand on se soucie du poids, on parle des baryons (Protons, neutrons,...) "lourds" et des leptons (electrons, muons, neutrinos,...) "légers".

 

Si on se soucie du comportement, on a les fermions (protons, neutrons, électrons, ...), qui respectent le principe d'exclusion de Pauli (statistique de Fermi-Dirac), et les bosons, qui sont grégaires (statistique de Bose-Einstein).

 

Si on se soucie de la composition, on a les hadrons, composés de quarks (et de gluons), ce sont les baryons et les mésons (qui sont des bosons), et on a les particules élémentaires (quarks, électrons, photons, etc...).

 

Si on se soucie de la localisation, on a les nucléons (ceux qui habitent dans le noyau atomique).

 

Bref, il y a du monde dans la ménagerie atomique, et c'est recensé de différentes façons.

[christel]

merci Jeff

[ChiCyg]

oui Jeff, la matière noire elle, si j'ai bien compris sert à maintenir la cohésion d'une galaxie qui comme elle tourne sur elle-même éjecterait de la matière par le force centrifuge

C'est un peu comme dire que la terre sert à maintenir la lune sur son orbite autour d'elle

 

Il faut voir le problème un peu différemment : on n'arrive pas à observer suffisamment de matière dans les galaxies (étoiles, poussières, gaz, "macho") pour expliquer le mouvement des étoiles autour du centre des galaxies. Ces étoiles tournent trop vite autour de la galaxie. D'où l'idée qu'il y a une masse dans les galaxies qui n'est pas visible : la matière noire.

 

Il y a aussi de la masse "manquante" quand on observe les amas de galaxies (c'est d'ailleurs par l'observation du mouvement des amas que l'idée de matière noire a été introduite).

 

Ceci dit cette idée de matière noire a ses limites :

. on n'a toujours pas identifié de quelles particules était faite cette matière noire,

. la matière noire n'explique pas toutes les observations en particulier la dynamique des galaxies spirales.

C'est l'espace-temps qui s'étend et qui produit cet effet de fuite de chaque galaxie envers toutes les autres...

Pas d'accord avec cette présentation, mais d'accord avec ArthurDent. Il n'y a pas l'expansion de l'espace d'une part et d'autre part le mouvement des galaxies liées les unes aux autres par leur gravitation dans les amas.

 

C'est le même phénomène physique : la gravitation modifie le mouvement des masses les unes par rapport aux autres. Je peux dire que l'espace augmente entre deux galaxies ou que deux galaxies s'éloignent l'une de l'autre, c'est la même chose.

 

L'idée qu'il y a indépendamment deux phénomènes, d'une part une expansion générale de l'espace à grande échelle et d'autre part un mouvement des galaxies ou des étoiles à plus petite échelle régi par la gravitation et qui "masquerait" l'expansion générale est fausse.

 

C'est la même loi de la gravitation qui explique comment la distance entre les objets varie en fonction de leurs masses et de leurs vitesses initiales.

[asri]

Bon soir

 

envoyé par Broxot: si vous avez un moyen de me faire mieux comprendre ce concept.

 

Voici en bref quelques mots sur l'expansion:

Au début on a observé des galaxies. Puis on a déduit du décalage vers le rouge du spectre de la majorité des galaxies observées que ces galaxies s'éloignent de nous, en faisant une analogie avec l'effet Doppler qui s'applique aux ondes sosnores. En suite on a mis l'hypothèse qu'il s'agit d'une expansion de l'univers. En remontant le temps on a imaginé le scénario du Big bang. En ce qui concerne le rayonnement du fond cosmologique, on lui a trouvé une place dans ce scénario. La seule théorie physique-mathématique existante qu'on peut appliquer au scénario est la théorie de la relativité générale. Cette application a fait du scénarion un modèle standard de la cosmologie adopté aujourd'hui, et elle a ouvert la voie à des hypothèses fantastiques dont on ne sait pas encore si elles correspondent à des réalités ou non. On vient juste de commencer à interroger l'Univers. Mais on vient de faire des progrès énormes par rapport à ce qui a été fait dans les siècles passés.