Variation de la constance de Hubble ?

[vezguy]

Quelqu'un a-t-il une idée de la variation de la dite "constance" de Hubble. Elle a varié au cours du temps, étant, semble-t-il, plus forte après l'inflation que maintenant, mais je ne trouve nulle part de valeurs précises.

Merci de se pencher sur cette question.

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Tu parles probablement de la "constanTe" de Hubble et tu t'interroges sans doute sur sa "constanCe" ?

 

Pour commencer, tu peux lire ceci : http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=6636 ou l'article dans Wikipedia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Hubble qui te donneront quelques idées sur la loi de Hubble et la "constante" du même nom.

 

Ensuite, tu peux t'amuser avec cette petite application qui calcule différentes grandeurs en fonction des paramètres cosmologiques et de la valeur "z" du décalage vers le rouge d'un astre donné.

http://www.uni.edu/morgans/ajjar/Cosmology/cosmos.html

Il suffit de rentrer Omega = 0.27 - Lambda = 0.73 - H = 71 (afin de prendre des paramètres cosmologiques réalistes) et la valeur de z que tu veux. Cela te donnera différentes informations sur les distances, vitesse de récessions, etc. et entre autre, la valeur de la constante de Hubble au moment de l'émission de la lumière par l'objet situé au z que tu auras fourni.

Tu peux également faire varier les paramètres cosmologiques et voir ce que ça donne.

 

Dominique

[vezguy]

Bonjour,

 

Tu parles probablement de la "constanTe" de Hubble et tu t'interroges sans doute sur sa "constanCe" ?

 

Pour commencer, tu peux lire ceci : http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=6636 ou l'article dans Wikipedia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Hubble qui te donneront quelques idées sur la loi de Hubble et la "constante" du même nom.

 

Ensuite, tu peux t'amuser avec cette petite application qui calcule différentes grandeurs en fonction des paramètres cosmologiques et de la valeur "z" du décalage vers le rouge d'un astre donné.

http://www.uni.edu/morgans/ajjar/Cosmology/cosmos.html

Il suffit de rentrer Omega = 0.27 - Lambda = 0.73 - H = 71 (afin de prendre des paramètres cosmologiques réalistes) et la valeur de z que tu veux. Cela te donnera différentes informations sur les distances, vitesse de récessions, etc. et entre autre, la valeur de la constante de Hubble au moment de l'émission de la lumière par l'objet situé au z que tu auras fourni.

Tu peux également faire varier les paramètres cosmologiques et voir ce que ça donne.

 

Dominique

 

Oui, bien sûr, on parle de "constante" et non de "constance".

Et merci pour le lien sur le calcul des paramètres, mais j'ai une question : qu'est-ce que ces "distance modulus" et "luminosity distance" ?

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Oui, bien sûr, on parle de "constante" et non de "constance".

Et merci pour le lien sur le calcul des paramètres, mais j'ai une question : qu'est-ce que ces "distance modulus" et "luminosity distance" ?

 

En cosmologie, on peut définir 4 distances : La distance de luminosité, la distance angulaire, la distance comobile et la distance propre. Les définitions de ces 4 distances sont données de manière très claire dans la page suivante : http://atunivers.free.fr/universe/redshift.html

 

Le module de distance ou "distance modulus" en anglais est la différence entre la magnitude apparente et la magnitude absolue.

 

Dominique

[Kelthuzad]

Bonjour,

 

Merci pour le lien Dominique, une question me vient sur cette citation :

 

La distance propre des photons est plus une mesure de temps qu'une mesure de distance. Elle est surtout utile parce qu'elle nous indique de combien de temps date la vue de la galaxie que nous regardons.

 

L'univers étant en expansion pendant que la lumière nous parvient, elle mettra légèrement plus de temps à nous parvenir car la distance entre nous et la galaxie étudiée aura augmentée pendant le trajet de la lumière ?

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Bonjour,

 

Merci pour le lien Dominique, une question me vient sur cette citation :

 

 

 

L'univers étant en expansion pendant que la lumière nous parvient, elle mettra légèrement plus de temps à nous parvenir car la distance entre nous et la galaxie étudiée aura augmentée pendant le trajet de la lumière ?

 

Pour mieux comprendre les choses, tu peux utiliser cet autre calculateur : http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html qui présente les choses de manière un peu différente.

 

Par exemple tu entres comme données : H0 = 71 - Omega_M = 0.27 - z = 1 et Omega_vac = 0.73 et tu cliques sur "General".

 

Les résultats du calcul s'affichent à droite et tu vois que :

 

1- L'âge de l'univers est aujourd'hui de 13.7 milliards d'années (normal, puisqu'on a entré les paramètres cosmologiques couramment admis).

 

2- L'âge au redshift z était de 5.9 milliards d'année, c'est à dire que l' univers était agé de 5.9 milliards d'années lorsque l'objet a émis la lumière que l'on détecte maintenant.

 

3- Le temps de trajet de la lumière est de 7.7 milliards d'années. Ça ça correspond à la distance en années lumière habituelle.

 

4- La distance comobile est de 10.8 milliards d'années lumière. Ça veut dire que l'objet en question est maintenant situé à 10.8 milliards d'années lumière de la Terre.

 

5- La distance angulaire est de 5.4 milliards d'année lumière. Ça veut dire que au moment de l'émission de la lumière, l'objet se situait à 5.4 milliards d'année lumière de la Terre (ou de ce qui en tenait lieu à l'époque...).

 

6- La distance de luminosité est de 21.6 milliards d'années lumière. C'est à dire que la luminosité de l'objet que l'on observe maintenant est équivalente à celle qu'aurait un astre situé à 21.6 milliards d'années lumière dans un univers statique.

 

Ceci illustre bien le fait que quand on parle de distance cosmique, il faut vraiment faire attention à la définition que l'on emploi. C'est aussi en comparant différentes mesures de distance réalisées sur un même objet (les supernovae 1A par exemple) que l'on arrive à déterminer la géométrie de l'univers et les paramètres cosmologiques.

 

Dominique

[Kelthuzad]

Merci pour ces précisions

 

Edit : Je ne comprends pas à quoi correspond exactement z, plus z est grand plus le calculateur calcule ces données pour une lumière émise proche du big bang. z = 1000000000 correspond à une lumière émise 25s après le big bang.

Modifié 28 juillet 2012 par Kelthuzad

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Merci pour ces précisions

 

Edit : Je ne comprends pas à quoi correspond exactement z, plus z est grand plus le calculateur calcule ces données pour une lumière émise proche du big bang. z = 1000000000 correspond à une lumière émise 25s après le big bang.

 

z caractérise le décalage vers le rouge (redshift). Plus un objet est éloigné plus z est grand (plus les longueurs d'onde sont décalées). Par exemple, le fond diffus cosmologique correspond à un z d'environ 1080 c'est à dire que cette première lumière dans l'univers a été émise environ 380 000 ans après le big bang (tu peux retrouver ces valeurs avec le calculateur).

Par définition, un z infini correspond au big bang.

 

Dominique

[Kelthuzad]

Parfait merci.

[vezguy]

Dominique,

J'ai fait un tableau des divers paramètres donnés par les deux calculateurs (ils diffèrent légèrement), mais deux choses m'intriguent.

1) Ces calculateurs ne tiennent pas compte de l'inflation. La valeur de H montent vers l'infini quand on se rapproche du temps 0. Il me semble qu'après l'inflation, bien avant un temps de 1 seconde, le monde devait être déjà très grand, et donc que H devait avoir pris une valeur raisonnable, pour décroître lentement ensuite. Or, dans les calculateurs, H à 380 M-ans est encore à une valeur astronomique.

2) Après une diminution de l'expansion, j'ai lu que depuis 6 ou 7 G-ans l'expansion s'est accélérée, et donc logiquement H aurait dû augmenter à nouveau pour atteindre la valeur de 72 aujourd'hui, ce qui n'apparaît pas dans les calculateurs.

As-tu des idées sur ces questions ?

Guy

[Dom de Savoie]

Bonjour Guy,

 

Dominique,

J'ai fait un tableau des divers paramètres donnés par les deux calculateurs (ils diffèrent légèrement), mais deux choses m'intriguent.

1) Ces calculateurs ne tiennent pas compte de l'inflation. La valeur de H montent vers l'infini quand on se rapproche du temps 0. Il me semble qu'après l'inflation, bien avant un temps de 1 seconde, le monde devait être déjà très grand, et donc que H devait avoir pris une valeur raisonnable, pour décroître lentement ensuite. Or, dans les calculateurs, H à 380 M-ans est encore à une valeur astronomique.

2) Après une diminution de l'expansion, j'ai lu que depuis 6 ou 7 G-ans l'expansion s'est accélérée, et donc logiquement H aurait dû augmenter à nouveau pour atteindre la valeur de 72 aujourd'hui, ce qui n'apparaît pas dans les calculateurs.

As-tu des idées sur ces questions ?

Guy

 

Il est plutôt compliqué de répondre à cette question. En fait tu fais une confusion entre le paramètre de Hubble (pour ne pas dire constante) et le taux d'expansion de l'univers.

Le paramètre de Hubble relie la vitesse de récession d'un objet à la distance de cet objet au temps t. Même dans un univers dont l'expansion s'accélère, tu peux tout de même avoir un paramètre de Hubble qui diminue avec le temps. C'est ce que tu constates en utilisant le calculateur cosmologique.

 

La meilleure explication que j'ai trouvée se trouve sur un forum de discussion en anglais : http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=164228

Je vais essayer de résumer, mais on n'échappe pas à un minimum de math:

 

- On prend a(t) comme étant un facteur d'échelle cosmique, par exemple une distance moyenne entre des galaxies.

- On nomme a', la dérivée de a(t) par rapport au temps

- On nomme a", la dérivé de a'(t) par rapport au temps

- Le fait que l'univers soit en expansion signifie que a(t) augmente au cours du temps (les galaxies s'éloignent les unes des autres), cela se traduit par a'(t) > 0

- Le fait que l'expansion s'accélère se traduit par a"(t) > 0

- Le paramètre de Hubble H(t) est égal à a'(t) / a(t)

 

On voit donc que si a(t) croit plus vite que a'(t), (et c'est le cas) alors H(t) diminue au cours du temps.

 

C'est également pour cela que nous pouvons recevoir des photons en provenance de galaxies qui s'éloignent de nous à une vitesse plus grande que la lumière. D'une manière imagée, il "suffit" que le photon "attende" que le paramètre de Hubble ait suffisamment diminué pour qu'il puisse se rapprocher de l'observateur terrestre.

 

Encore une fois, tout cela est complexe et contre-intuitif, il faut vraiment prendre le temps de digérer ces notions.

 

Dominique

[vezguy]

D'accord sur tout.

Voici le diagramme tiré des calculateurs où j'ai compilé quelques résultats pour trois paramètres de Hubble. On voit bien que, pour notre cône de visibilité comme de bien d'autres, on peut voir des objets qui étaient au delà de la sphère de Hubble, donc invisibles dans les premiers milliards d'années, mais qui sont passés depuis sous ladite sphère.

Cependant, toujours cette question de l'inflation qui me chagrine, car elle n'apparaît pas dans le diagramme où les courbes convergent vers zéro.

[vezguy]

Zut, raté. J'essaye à nouveau d'envoyer le diagramme.

DIAGRAMME ESPACE-TEMPS.pdf

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Très intéressant ton diagramme.

Je suis actuellement loin de chez moi et je n'ai pas toujours accès à Internet. Je regarde cela quand je rentre début septembre.

 

Dominique

[Dr Eric Simon]

Zut, raté. J'essaye à nouveau d'envoyer le diagramme.

 

Attention, à t=0 tu as écrit "bib bang"... je sais que c'est tout juste après la naissance de l'Univers, mais pas sûr qu'il se contente de lait pour inflater

 

Concernant l'inflation, on dit très rarement que les phénomènes physiques sensés en être la cause sont très spéculatifs et à la limite du réfutable, donc de la science...

[jarnicoton]

Il suffit de réfuter aussi Popper.

[oncle_dom]

Il suffit de réfuter aussi Popper.

Mais selon Popper, un critère scientifique est réfutable, donc si l'on réfute le critère de Popper, cela prouve qu'il était réfutable, donc...