Quand on regarde la voûte céleste par une belle nuit d’été comme nous en avons eu ces jours, on y est aspiré tout en étant impressionné par la profondeur de l’Espace que ces lumières de plus en plus perceptibles nous révèlent plus on la contemple, et en même temps on est rassuré par leur stabilité et leur permanence dans le ciel. On sait que les arrières grands parents de nos arrières grands-parents les ont également contemplées et qu’apparemment elles n’ont pas bougé. Et cependant !
Cependant l’immobilité et la permanence apparentes de ces lumières ne tiennent qu’aux distances énormes qui nous séparent et qui les séparent elles-mêmes les unes des autres dans l’immensité de l’Espace dans lequel elle se meuvent. Examinons-le sujet de « plus près ».
Notre planète Terre se déplace à 30 km par seconde (108.000 km/h) autour de notre Soleil, et celui-ci se déplace à la vitesse, à première vue effrayante, de 236 km/s (850.000 km/h) autour de notre Centre galactique. Malgré tout il ne parvient à en faire le tour qu’en 230 millions d’années (en n’étant situé qu’à 26.000 années du Centre soit la moitié du rayon de la galaxie, ce qui implique un temps encore beaucoup plus long pour les astres plus éloignés que nous de ce Centre). La dernière fois que le Soleil se trouvait à peu près au même endroit qu’aujourd’hui, au Trias (première période de l’ère Mésozoïque ou « Secondaire »), les premiers dinosaures, de tout petits sauropodes (portant le doux nom de « Mbiresaurus raathi ») parcouraient les plaines marécageuses de ce qui (beaucoup) plus tard deviendrait le Zimbabwe. Notre Voie Lactée, elle, se déplace aussi et encore plus vite, à 630 km/s (2.268.000 km/h). Cette vitesse résulte d’une attraction par un amas de galaxies, le « Grand attracteur », centré à 200 millions d’années-lumière, lui-même attiré par un autre encore plus massif, le « Superamas de Shapley », centré à 650 millions d’années-lumière derrière lui, et poussé par la répulsion (autre façon de nommer la « non-attractivité ») d’un grand vide le « Répulseur du Dipôle » (« Dipole Repeller ») centré à 717 millions d’années-lumière. Au milieu, dans le cadre de notre « Groupe local », notre Voie Lactée et la Galaxie d’Andromède qui est sa voisine immédiate se rapprochent l’une de l’autre à la vitesse de 120 km/s (soit 430.000 km/h), du fait d’une attraction gravitationnelle réciproque en conjonction avec les mêmes forces générales qui nous contraignent aussi. Malgré tout, les deux n’entreront en contact que dans 4 milliards d’années (un peu moins que l’âge de notre Soleil) compte tenu de l’énorme distance de 2,54 millions d’années-lumière qui les sépare. Enfin « tout ce petit monde » est emporté par l’expansion de l’Univers qui distend, actuellement (n’oublions pas l’accélération !), le tissu même de l’Espace à une vitesse de 67,4 à 73 km/s par mégaparsec (3,26 années-lumière)* soit 242.640 à 262.800 km/h. Ce qui fait que si nous voulions retourner « à l’Origine » c’est-à-dire au Big Bang, dont nous recevons encore la lumière qui a été émise il y a 13,8 milliards d’années, il nous faudrait aujourd’hui, en nous déplaçant à la même vitesse, 46,5 milliards d’années.
*constante de Hubble H0, ou, mieux dit, « paramètre de Hubble-Lemaître » puisque la « constante » n’est pas constante et qu’Edwin Hubble n’est que celui qui a donné en 1929 l’éclairage décisif sur un phénomène, celui de l’expansion, déjà théorisé par l’Abbé Georges Lemaitre en 1927.
On entre là dans le deuxième sujet que je voulais aborder, l’Univers tel que nous le voyons de nos yeux ou via nos instruments n’existe plus et en même temps nous ne pouvons voir celui qui existe dans notre « aujourd’hui ». Celui que nous voyons est celui qui existait quand la lumière que nous recevons en a été émise. Et cet Univers a disparu depuis d’autant plus longtemps qu’il est éloigné de nous, du fait de la finitude de la vitesse de la lumière qui est son messager et qui nous apporte l’information le concernant. Une autre façon de dire la même chose est de remarquer que l’Univers qui nous est contemporain n’a pas eu le temps de nous envoyer sa lumière et qu’il nous est à jamais caché. Même le Soleil qui est l’astre de nos jours, ne peut nous faire parvenir les photons qu’il crée que 8 minutes et 20 secondes après qu’ils ont quitté sa surface puisque nous sommes séparés de 150 millions de km (définition de l’unité astronomique, UA). De même l’image de Mars qui nous parvient sur Terre est une réflexion de la lumière que cet astre reçoit du Soleil et elle ne nous parvient que de 3 à 22 minutes après qu’il l’a reçue. Lorsque l’étoile massive Bételgeuse explosera en supernova, nous ne le saurons que 642,5 années après que l’évènement aura eu lieu et peut-être est-ce déjà le cas.
L’astronome constate et analyse ces lumières ou plutôt les émissions de ces astres puisque leur masse et leur composition se manifeste dans toute une gamme de rayonnements ou de radiations, que ce soit dans le spectre électromagnétique ou autres (neutrinos, UHECR, ondes gravitationnelles). Il vit dans le passé et cherche à connaître l’avenir d’après les lois de la physique qu’il déduit de l’observation de toute l’histoire qu’il a sous les yeux selon la distance qu’il explore. L’astronaute, qui a un rayon d’action potentiel beaucoup plus réduit puisque nos moyens de déplacement physique dans l’espace par vaisseau spatiaux interposés est beaucoup plus limité, calcule les positions des astres en fonction de leur évolution passée soumise aux mêmes lois physiques et il extrapole ainsi leur position future. Lorsqu’un vaisseau spatial quitte la Terre vers Mars, il part avant que Mars ait atteint notre longitude solaire (le rayon qui nous lie en droite ligne au Soleil) et il rejoint notre voisine après quelques 7 à 8 mois (trajectoire de Hohmann, la plus économique en énergie) alors que notre Terre a dépassé la longitude solaire de Mars depuis longtemps puisque les deux planètes se déplacent à des vitesses différentes sur des orbites différentes. En d’autres termes nous partons exactement lorsque la Terre est à l’opposé (« en opposition ») de l’endroit où Mars se trouvera lorsque nous y arriverons mais la Terre ne sera alors plus du tout à l’endroit où nous l’avons quittée.
Maintenant, au sein de cette mécanique céleste parfaitement « huilée » par les lois physiques qui régissent les interactions des masses et donc la gravité, des accidents peuvent se produire. Ce peut être une supernova et ses rayonnements mortels (si l’on est trop près) comme mentionnée ci-dessus. Ce peut être un astéroïde, plus ou moins gros. Ce peut aussi être une rencontre avec un autre système stellaire/planétaire. Notre propre système tourne comme les autres autour du centre galactique commun mais tous ne tournent pas à la même vitesse. Il existe pour chaque distance au Centre galactique une position moyenne, « LSR » (Local Standard of Rest), qui est celle que tout corps à cette distance devrait avoir. Mais les choses ne sont pas si simples car chaque système à son histoire, une vitesse initiale et des voisins. Ce qui fait que des étoiles vont soit plus lentement, soit plus vite que d’autres ; le Soleil est de ces derniers. Nous allons donc croiser le chemin de ces voisins, d’autant que pour compliquer les choses, la trajectoire peut être plus ou moins ondulatoire et non rectiligne. Le contact est rare mais la proximité relativement fréquente (sur plusieurs dizaines de milliers d’années tout de même) et les échanges de matière possibles. Et puis si nous suivons une trajectoire sinusoïdale, sans doute le cas de la Terre, nous sortons périodiquement « la tête » de la protection du disque galactique pour être exposés directement aux radiations du bulbe galactique et cela change évidemment notre environnement radiatif (avec le bémol que nous pouvons aussi nous trouver à ce moment dans un « nuage » de poussière).
A grande échelle, vient s’ajouter une troisième « complication ». Non seulement nous ne voyons que notre passé mais l’accès à ce passé nous est en partie fermé pour deux raisons, l’opacité de notre Univers de son Origine jusqu’à sa Surface de dernière diffusion et la finitude de la vitesse de la lumière.
L’opacité de la Surface de dernière diffusion provient du fait qu’avant 380.000 ans suivant le Big Bang, l’Univers n’était qu’une boule de magma ultra-chaud dont la densité était telle que nulle émission électromagnétique ne pouvait en sortir. Il arriva un moment ou sous l’effet de l’expansion, cette densité baissa suffisamment pour que les premiers photons puissent se libérer de la matière (Et la lumière fut !), étendant encore le volume de l’Univers et transmettant ainsi l’image de cette « Surface » figée à jamais avec ses anisotropies, reflets des derniers mouvements de convection intérieurs (les « oscillations acoustiques des baryons ») et sources des irrégularités ultérieures de l’Univers dont proviendraient les premières galaxies.
La finitude de la vitesse de la lumière liée à l’expansion continue, est la source de l’autre limitation. En effet plus les émetteurs de rayonnements sont lointains plus l’expansion nous en éloigne et plus elle nous en éloigne de plus en plus vite (paramètre de Hubble vue plus haut) sans même tenir compte de l’accélération de l’expansion (constante cosmologique, Λ) qui « aggrave les choses ». Nous pouvons encore « voir » la Surface de dernière diffusion mais le rayonnement initial (les photons ci-dessus mentionnés) a vu ses longueurs d’onde considérablement étirées. A cette distance le décalage vers le rouge atteint la valeur de z=1100 (à comparer avec le « z » de la galaxie la plus lointaine identifiée, JADES GS-14, qui est de 14,32). Aujourd’hui il n’est reçu que comme un rayonnement micro-ondes très froid (2,7K) alors qu’il a été très lumineux (et même plus haut dans les UV vers les fréquences les plus courtes). Nous ne pouvons voir plus loin mais à cette distance la vitesse de déplacement des émetteurs est très proche de la vitesse de la lumière (d’autant que tous ne sont pas « partis » dans la même direction !). On peut définir ainsi un « Univers observable » qui n’est pas la totalité de l’Univers car il butte d’une part sur la disparition des sources de rayonnements du fait de leur passage à une vitesse d’éloignement supraluminique (sphère de Hubble) et d’autre part il est bloquée par la Surface de dernière diffusion. Du fait de cette limitation nous ne pouvons avoir accès à toutes les masses qui ont été propulsées par l’Expansion au-delà de cet univers observable.
Nous baignons ainsi dans un Univers animé d’un mouvement continu partant d’une Origine, mouvement que l’on peut analyser avec les lois de la physique que nos scientifiques affinent sans cesse à l’aide d’instruments de plus en plus puissants de plus en plus précis, et bien sûr de beaucoup de calculs, de travail, de réflexion, de « tâtonnements » et finalement d’avancées. A partir de là on extrapole aussi bien en amont, vers l’Origine, qu’en aval, sans doute vers une mort définitive par dispersion progressive et finalement un refroidissement total (sauf évidemment si la théorie de Cosmologie Cyclique Conforme de Roger Penrose « tient la route »). Ce mouvement emporte tout y compris les « petites » anicroches qui se manifestent çà et là localement, les supernovæ, les nouveaux trou-noirs qui se forment ou qui fusionnent, ou bien les condensations de nuages de gaz et de poussière qui donnent naissance à de nouvelles étoiles et de nouvelles planètes, et de temps en temps…un morceau de ciel qui « nous tombe sur la tête » sous forme d’astéroïde.
Bien sûr l’échelle est telle aussi bien dans le temps que dans l’espace que notre situation en tant qu’hommes ne nous permet pas d’appréhender à première vue cette vie de l’Espace. D’où l’impression d’immuabilité pour le spectateur non averti dont je parlais au début. Qu’est-ce que le temps de la vie d’un homme au côté de celle d’une étoile ! Qu’est-ce que la distance que nous pouvons appréhender au regard de nos références communes, celles de notre propre taille, celles de notre planète, ou des dimensions de notre système solaire, de notre galaxie ou même de notre propre petit coin d’Univers ! Dans cet Univers grandiose, nous paraissons faibles et fragiles, exposés à des dangers que nous ne pouvons maîtriser tant ils sont hors mesure par rapport à nos dimensions physiques aussi bien spatiales que temporelles. Mais de plus en plus nous Comprenons et notre Compréhension nous donne une puissance qui nous permet de déduire et de savoir aussi bien ce qui s’est passé avant ou loin (ce qui est la même chose) il y a des milliards d’années, que de prévoir les grandes lignes de ce qui pourra se passer dans d’autres milliards ou dizaines de milliards d’années. Ainsi nous repoussons sans cesse nos horizons mais nos questionnements deviennent toujours plus vertigineux. C’est cette tension et ce dépassement de soi qui sont merveilleux et qui devraient nous faire rêver quand nous regardons les étoiles.
Passez un bel été !
Illustration de titre : les Pléiades, par Brennan Gilmore, spécialiste virginien des photos du ciel étoilé. Voir son site : https://www.brennangilmorephoto.com/index
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23 Responses
Bonjour Pierre Brisson
Entre l instant ou vous avez commence la redaction de ce bel article ET le moment ou vous l avez acheve, et bien,vous vous etes deplace dans le continuum espace temps:il vous est impossible de « revenir » sur vos coordonnees espace temps de depart et en meme temps vous n etes plus le meme homme qu au depart et l univers n est plus le meme qu au depart! Vous avez chevauche l entropie et participe au desordre!
J aurais jamais imagine que vous puissiez etre un vecteur de desordre !!!! (il faut rire un peu!)
Oui vous avez raison, il y a eu déplacements depuis que j’ai écrit mon article mais j’ai pu lire votre commentaire pertinent et constructif immédiatement après que vous l’avez écrit, quasiment dans le même présent, ce qui aurait été impossible si j’avais été sur la planète Mars.
PS: excusez-le décalage de temps entre la réception de votre message (et donc ma prise de connaissance de celui-ci) et ma réponse. J’étais pris par d’autres occupations!
Très belle fresque, cher Monsieur Brisson que vous avez peinte là !
Ainsi que le dit Héraclite, « πάντα ῥεῖ » / « pánta rheî », tout coule, comme illustration de la flèche du temps que nous pouvons quantifier par l’augmentation inéluctable de l’entropie. Mais, résultat surprenant de l’expansion de l’Univers, l’entropie maximale accessible, ou disponible, croît encore plus vite que l’entropie elle-même. Leur écart va ainsi croissant, permettant un potentiel d’information toujours plus grand. Ce potentiel ne s’épuisera jamais.
Merci cher Monsieur de Reyff pour votre appréciation positive et votre commentaire sur l’augmentation de l’entropie intrinsèquement liée à l’avancée de la flèche du temps. Encore un des mystères de notre Univers!
Je lisais il y a quelques temps un article concernant le DESI :il s agissait de realiser une carte 2D de l univers avant de passer au 3D cette carte permettant de represnter les distances des galaxies en fonction du decalage spectral. Bon c est interessant mais ce n est pas ce que je cherche.Je recherche plutot une « plaque » sur laquelle apparaisserait en 2 dimensions d espace sous forme de CONES les groupes de galaxies EUX MEMES supportants des cones representants les galaxies …etc sans notions de distances.Je passerai ensuite en 3D en ajoutant la dimension TEMPS:en principe l affaire devient dynamique et on observe ces myriades de cones se deplacer selon la fresque depeinte par Pierre Brisson en tout sens et en toutes vitesses avec des cones qui disparaissent (supernovae) et des cones qui apparaissent(naissances d etoiles) le tout brillant de mille feux scintillants….ces cones de tailles differentes car simulants les deformations du continuum espace temps proportionnels a la gravite engendree.Mais la question est:quelle forme cette plaque presente t elle a grande echelle? completement plate ou legerement courbe?car si legerement courbe elle doit finir par se refermer sur elle meme ? non ou le raconte une betise?
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Et puis j oubliais il se pose une autre question importante : dans quels SENS ces cones sont ils orientes si la plaque est legerement courbe?dans le sens concave ou bien dans le sens convexe ?
Je ne sais pas si j’ai bien compris votre question, mais il n’y a pas de désordre dans l’Univers.
La Matière a été créée/propulsée par l’énergie du Big Bang et elle se déploie dans l’Univers qui lui-même est en expansion (on pourrait aussi dire que l’énergie déploie l’Univers). Il est vrai que nous ne connaissons pas la forme du volume de l’Univers mais nous savons qu’il y a une flèche du Temps tirée par l’expansion, irréversible, et que l’expansion (accélérée) distend de plus en plus le tissu même de l’Univers et de ce fait éloigne de plus en plus tous les objets liés par la gravité qui le peuplent. Dans ce cadre, l’augmentation de l’entropie qui suit la flèche du temps, est une désorganisation (on pourrait aussi dire une « ramification ») de plus en plus grande des constituants de l’Univers. C’est à la fois un enrichissement (complexification et de ce fait multiplication des « informations ») et à la fin (sans doute) une simplification (refroidissement et atomification). Mais peut-être l’histoire (les informations) seront-elles conservées dans la matière après sa dispersion.
Petit rappel :
Il y a trois situations possibles de courbure de l’Univers, correspondant à trois, voire quatre géométries, selon la valeur du « paramètre de densité » Ω (très proche de 1), ou, plus précisément, de sa différence à l’unité, notée Ωκ = 1 – Ω (bien lire ici « oméga indice k ») :
– courbure positive, soit avec une courbure k = +1 (géométrie sphérique et aussi géométrie elliptique, et donc fermée) :
Ωκ 1,
– courbure négative, soit avec une courbure k = -1 (géométrie hyperbolique, et donc ouverte) :
Ωκ > 0, Ω < 1,
– courbure nulle, soit avec une courbure k = 0 (géométrie plate ou euclidienne, et donc aussi ouverte) :
Ωκ = 0, Ω = 1.
On ne sait actuellement (résultats de l’expérience PLANCK, de 2009 à 2013 ) que ceci :
-0,0029 < (1 – Ω ) = Ωκ < +0,0008 (premières valeurs de 2013)
-0,0012 < (1 – Ω ) = Ωκ < +0,0026 (valeurs 2018, publiées en 2020)
On ne peut donc pas encore absolument trancher… Il y avait un faible avantage à avoir Ωκ négatif en 2013 et donc k = +1, avec une courbure positive et donc fermeture. Mais ce serait l’inverse en 2018. On peut seulement dire qu'on est finalement extraordinairement proche de la « platitude » !
Ceci est aussi lié au fait de savoir si l'Univers est fini (cas fermé) ou infini (cas ouvert), bien que, dans les deux cas, sans bord, sans frontière.
Petite erreur de transcription : pour la courbure positive (k = +1), il faut bien lire : Ωκ 1.
Les lecteurs intéressés par cette question de courbure, et de finitude, peuvent lire la contribution « VI. Cosmological parameters » des résultats Planck 2018 de l’expérience PLANCK : https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2020/09/aa33910-18/aa33910-18.html
En particulier, la figure 29 : https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2020/09/aa33910-18/F29.html est très parlante. On y voit la dernière petite ellipse verte qui semble bien centrée sur une très faible valeur négative de Ωκ. La couleur orangée-rouge correspond à la valeur d’environ 66 à 69 km/s/Mpc du paramètre de Hubble, la meilleure valeur de l’expérience PLANCK, finalement retenue, étant de 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc.
Désolé un fois encore : il semble que les symboles « plus petit que » et « plus grand que », associés deux à deux en forme de crochets ouvert et fermé, ne passent pas la rampe….
Je le redis en mots : pour la courbure positive (k = +1), il faut bien lire : Ωκ plus petit que 0 et Ω plus grand que 1.
Bonjour Messieurs
Merci pour vos reponses tres interessantes:la logique voudrait que ma plaque s incurve dans le sens des cones et que donc qu elle soit legerement courbe mais en realite ce n est pas certain du tout;Il faut que je medite sur cela et en particulier que je regarde comment sont concues ces experiences type Planck.
En fait si l univers est courbe on doit rechercher un traceur non electromagnetique d un evenement tres violent survenu dans le passe lointain mais pas le bigbang car le fond diffus cosmologique est trop tardif. peut etre des vibrations type ondes gravitationnelles ou leurs repliques harmoniques qui « tournent en rond » avec decalages de longueur d onde dans notre « bulle »:si on trouvce ca cela voudra dire que notre univers est ferme.
On ne peut rien « voir » au-delà de ce fond diffus, situé à 380’000 années après le Bigbang !
Mais, faisons une analogie !
Pour une fourmi, la Terre est plate ; quant à nous, nous pouvons expérimenter aisément sa rotondité. Par exemple, vu du débarcadère d’Ouchy, celui d’Evian, situé à 14 km environ, nous est caché par une hauteur d’eau (exactement la flèche entre la ligne droite séparant les deux ports et le niveau de l’eau) qui est d’environ 3,85 m, soit 0,6 millionième du rayon terrestre. Autrement dit, avec une lunette de visée située à Ouchy à 3,85 m du niveau du lac, il serait possible de tout juste voir la cote 3,85 m sur une échelle graduée située à Evian. Cette méthode nous permettrait de calculer le rayon de la Terre (6’371 km).
Bien entendu, on ne peut pas appliquer une telle méthode pour l’Univers, sauf à pouvoir mesurer les 3 angles d’un gigantesque triangle spatial pour vérifier si leur somme est plus grande ou moins grande que 180°.
Pour détecter une éventuelle courbure de l’Univers plus précisément que par l’expérience PLANCK, on espère que les futures mesures (dès 2027) du projet de radiotélescopes en construction Square Kilometre Array (SKA) seraient à même de détecter (avec une plus petite marge d’incertitude) un paramètre de courbure cosmologique, Ωκ, mais seulement s’il est de l’ordre d’au moins ±0,001 ; par contre, cela ne serait pas possible s’il est de seulement ±0,0001.
Une courbure positive correspondant à une telle très faible valeur négative de Ωκ serait le signe d’un rayon de courbure gigantesque (d’une hypersphère, ou sphère tridimensionnelle, 3-sphère, de topologie simplement connectée), mais aussi de la finitude de l’Univers. Une valeur strictement nulle correspondrait à un univers infini, sauf à envisager une topologie de tore tridimensionnel, 3-tore, fini (parmi d’autres topologies possibles multi-connectées !).
Merci pour vos infos Christophe de Reyff:absolument passionnant!
Je viens de parcourir les resultats de Planck:excellents mais pas mal d hypotheses et d incertitudes difficile de faire mieux !
On se dirige vers un univers plat et s il ne l est pas encore tout a fait cela va arriver.
SKA:je n etais pas au courant mais je vais regarder.
Mais du coup comment j oriente mes cones ? La plaque c est ok elle est plate !
ET puis la on etait en 2 dimension espace et une dimension temps : ca ne va pas etre facile pour mon esprit de considerer la chose avec une 3eme dimension d espace !
« On se dirige vers un univers plat et, s’il ne l’est pas encore tout à fait, cela va arriver. »
Je ne crois pas qu’on puisse concevoir qu’un univers avec courbure (aussi bien positive que négative) aille demain évoluer vers un univers strictement plat (courbure nulle) ; il y a ou il n’y a pas de courbure. Simplement, du fait de l’expansion, la courbure, si elle existe et quelle qu’elle soit, deviendra de plus en plus faible, mais ne sera jamais nulle, le rayon de courbure devenant de plus en plus grand.
Rappelons que Ω, le paramètre de densité totale, défini comme le rapport entre la densité (densité massique ou énergétique) et la densité (massique ou énergétique) critique (c-à-d. la densité pour un Univers strictement plat), est la somme de plusieurs composantes : celles de la matière baryonique, de la matière noire, des photons (très faible actuellement), des neutrinos (aussi très faible actuellement) et de l’énergie sombre. Il semble que la valeur de Ω ait été, soit et sera toujours « quasiment » égale à l’unité : la densité de l’Univers serait donc « quasiment » égale à la densité critique et donc la géométrie serait « quasiment » toujours plane. « Quasiment », car la preuve que Ωκ soit strictement nul n’est pas apportée. On serait alors précisément toujours situé comme sur le fil du rasoir entre une courbure positive et une courbure négative.
Au cours des temps depuis le Bigbang, les composantes de Ω ont évolué ; il y a eu, par exemple, une ère radiative où la composante des photons était plus grande que celle de la matière baryonique, puis une ère matérielle, etc. Par exemple, il y a 10 milliards d’années, la matière noire représentait 72% de Ω, la matière baryonique 18% et l’énergie sombre 10%. Il y a 3,5 milliards d’années, la matière noire représentait 40%, la matière baryonique 10% et l’énergie sombre 50%. Aujourd’hui, la matière noire représente 27%, la matière baryonique 5% et l’énergie sombre 68%. Dans 7 milliards d’années, la matière noire sera de 8%, la matière baryonique de 2 % et l’énergie noire de 90%. Cette dernière va aller encore croissant et finalement tendre, asymptotiquemen, vers 100%. Ainsi, le paramètre de courbure cosmologique, Ωκ = 1 – Ω, a-t-il certainement aussi évolué et a-t-il pu être bien plus élevé autrefois qu’actuellement, tendant aussi asymptotiquement vers 0. Sa faible valeur actuelle, peut-être de l’ordre du millième, le rend difficilement mesurable.
Bonjour Christophe de Reyff
Oui vos donnees ci dessus sont tres interressantes mais il faut que j y reflechisse quelques temps…pour bien les assimiler.
SKA: VRAIMENT extraordinaire .Il va permettre de « penetrer » l aube cosmique et aussi de « voir » en 3D les champs magnetiques regnant dans le milieu interstellaire, lequel milieu me captive beaucoup parce que nous ne connaissons pas grand chose sur celui ci a part les donnees acquises grace a VOYAGER1 ET 2 ; d autres sondes seront surement lancees mais parvenir a sortir de l heliosphere prend beaucoup de temps.
Pour ce qui est de l orientation de mes cones je les imagine plutot orientes dans le sens de la concavite(toujours en 2d espace et 1d temps) .Mais la bien sur c est une vision tres tres personnelle….sans aucunes valeurs!
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dans l hypothese ou il serait tres legerement courbe…par contre ces cones visualisent les deformations du continuum espace temps a proximite d une masse et finalement j imagine celui ci non lisse mais completement « granuleux » … compte tenu de l enorme quantite d amas de galaxies.
granuleux a petite echelle et lisse a grande echelle…
La relativité prescrit que le temps ralentit (se dilate) dans un champ de gravité intense et aussi lorsque la vitesse est élevée. Ainsi pour les photons, dont la vitesse est c, leur temps propre strictement ne passe plus. Un champ gravitationnel ne ralentit pas les photons, qui continuent toujours de se déplacer à vitesse c, mais provoque leur décalage vers le rouge (décalage d’Einstein) : leurs fréquences diminuent (dilatation du temps) et leurs longueurs d’onde augmentent (contraction des longueurs). À la limite que représente l’horizon d’un trou noir, il se forme une sphère photonique, plus exactement déjà à 3/2 fois le rayon de l’horizon ; les photons sont « satellisés » et de là ne peuvent pas s’échapper du trou noir ; c’est une orbite où la vitesse orbitale est c. Pour un objet massif, la dernière orbite stable possible, la plus interne, est à 3 fois le rayon de l’horizon. Plus bas, les orbites deviennent instables, car la vitesse des objets matériels ne peut pas atteindre ni dépasser c ; ce qui serait nécessaire pour rester en orbite..
Pour en revenir aux cônes de lumière, ils subissent une inclinaison en présence d’une masse importante, vers elle, qui, de fait, déforme l’espace-temps autour d’elle. Tous les cônes ne sont plus parallèles et donc leurs temps propres s’écoulent différemment. Plus ils s’approchent d’un trou noir, plus ils s’inclinent, suivant la courbure de l’espace-temps.
Quant au côté « granulaire » de l’espace et du temps, il est simplement caractérisé par les longueur et temps de Planck, qui sont des valeurs minimales indépassables vers de plus basses valeurs. L’espace et le temps sont donc bel et bien quantifié. On devrait plutôt parler de distance (dans l’espace) et de durée (dans le temps) qui sont « atomisées ».
Bonjour Christophe de Reyff
Alors toujours dans cette premiere hypothese (cones orientes dans le sens de la concavite—2 dimensions espace—1 dimension temps ) j obtiens un univers en forme de « chambre a air » et nous occuperions la surface interne de ce « tore » et en ajoutant une 3 eme dimension espace je trouve une forme en boulle de « papier » chiffonnee :c est tres curieux…
Vous tombez là sur la question de la topologie de l’Univers qui est un autre aspect de sa forme, à côté de sa géométrie.
Lisez « L’Univers chiffonné » (folio essais 449) de Jean-Pierre Luminet !
Bonjour
Alors dans la deuxieme hypothese(cones orientes dans le sens de la convexite-2 dimensions espace-1 dimension temps) j obtiens encore un univers en forme de chambre a air Mais la nous occuperions la surface externe de ce tore et en ajoutant une 3 eme dimension espace :meme chose boule de papier froissee!
Dans ces deux hypotheses on obtient un univers qui se dilate mais qui est ferme.
Mais il existe une difference importante: dans le premier cas la force de gravite s exerce dans le meme sens que la dilatation cosmologique alors que dans le deuxieme cas la force de gravitation s exerce dans le sens contraire…
Étonnant !
Je ne comprends pas cette inversion de sens qui ne serait due qu’à la topologie (simplement connexe ou non) et non pas à la géométrie (ouverte ou fermée) ou au changement de signe de la constante cosmologique (actuellement trouvée comme positive, même si de très faible valeur (rappelons que : Λ = +1,1 10^-52 m^-2).
Si l’on considère l’expansion accélérée de l’Univers comme étant une antigravité, les deux « forces » (gravité et antigravité) sont toujours en sens opposé, résultant en deux accélérations opposées : -G M / R² pour la gravité normale et +(1/3) Λ c² R pour l’antigravité due à l’action de la constante cosmologique Λ (illustrée, par exemple, entre autres, par la notion « d’énergie sombre »), où G est la constante universelle de la gravitation. On peut additionner ces deux accélérations opposées. Si la somme est posée égale à 0, on a la possibilité de déterminer quel est le point, la distance, R, où il y a équilibre entre elles.
Prenons l’exemple du Groupe Local dont fait partie notre Galaxie parmi une soixantaine d’autres. La masse totale, M, du Groupe Local est de l’ordre de 2,3 10^12 masses solaires, soit environ 4,6 10^42 kg. La question est de savoir à quelle distance, R, l’antigravité commence à équilibrer la gravité due à cette masse. En égalisant les deux accélérations ci-dessus, on obtient :
R = racine cubique(3 G M / Λ c²).
Sachant que : G = 6,674 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 et que c = 299’792’458 m s^-1, et avec la valeur acceptée de la constante cosmologique : Λ = ~1,1 10^-52 m^-2, on a : Λ c² = 9,93 10-36 s^-2, et on calcule que : R = 4,53 10^22 m. On sait que le diamètre du Groupe Local est de 3 Mpc ou 10 millions d’années-lumière, soit 9 10^22 m. On voit donc que l’effet de l’antigravitation due à la constante cosmologique, commence bien à l’emporter dès le bord du Groupe Local qui reste uni par sa gravité propre et résistera à l’expansion et pourra seul persister tel quel, alors que toutes les galaxies lointaines, extérieures au Groupe Local, donc plus lointaines que 5 millions d’années lumière, devront, à la longue, s’éloigner de nous pour finalement sortir de notre horizon quand leur vitesse apparente (due à l’expansion de l’espace) dépassera celle de la lumière.
Ce résultat n’est pas dépendant de la topologie. Il n’y a aucune raison pour que l’antigravité redevienne une gravité ayant le même sens que la gravité normale, sauf à dire que la constante cosmologique (très faible, mais positive) n’en soit pas une et, de plus, qu’elle se mette à changer de signe à l’avenir.
oui completement d accord avec vous, moi non plus je ne comprends pas! de plus cette approche par les « cones » m interdit toute possibilite de pouvoir envisager un espace ouvert ! L approche semble incorrecte: il y a une erreur conceptuelle quelque part…Par dessus le « marche » cet univers en boule de papier froisse ou chiffonne mettrait en superposition par endroits des domaines d espace temps differents en particulier au niveau de la chronologie et on en verrait je pense quelques effets ce qui n est pas le cas… cela se nomme un « casse tete »: il vaut mieux que j arrose mon jardin!
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L aspect geometrique: je dois approfondir je maitrise pas bien!
cet univers en chambre a air presenterait de nombreuses geodesiques donc des courbures differentes selon l axe vise…et il y a un autre probleme:qui y a t il en dehors et a l interieur de la chambre a air?et de plus comment interpreter le fond diffus cosmologique dans ce cas?
Il n’y a pas d’ « intérieur » ni d’ « extérieur » au 3-tore ou à la 3-sphère qui sont, mathématiquement parlant, des objets plongés dans un espace à 4 dimensions, ces objet étant qualifiés de variétés fermées (compactes et sans bord), pour être précis. L’analogue de l’ « espace » pour les sphères et tores bidimensionnels habituels est bien leur surface, un « espace » à 2 dimensions plongé dans un espace à 3 dimensions. Leur intérieur et leur extérieur ne font pas partie de leur « espace », ici leur surface. Dans tous les cas, le fond diffus reste cette « surface » d’émission il y a environ 13,4 milliards d’années-lumière (soit à 379’000 années du Bigbang), qui est située « maintenant » à quelque 45 milliards d’années-lumière en distance propre ou physique (la distance comobile étant par définition ces 13,4 milliards d’années-lumière).
Pour en revenir à la probablement très très faible courbure attendue, il est intéressant d’estimer son rayon de courbure dans le cas de la 3-sphère. C’est simplement le rayon de Hubble (c/H°) divisé par la racine carrée de 1 – Ω = Ωκ. Sachant que le rayon de Hubble est actuellement de quelque 4,3 Gpc ou 14 milliards d’années-lumière (c’est, par définition, la distance à laquelle la vitesse de récession dépasse celle de la lumière, ou horizon de photons — mais, comme H diminue avec le temps, ce rayon de Hubble augmente lentement) et en supposant, par exemple, que Ωκ = 0,007, on obtiendrait un rayon de courbure actuel de 167 milliards d’années-lumière, soit 12 fois le rayon de Hubble. Avec une valeur plus faible de Ωκ = 0,001, on obtiendrait 443 milliards d’années-lumière, soit près de 32 fois le rayon de Hubble ! Ne pas confondre ce rayon de courbure énorme avec le rayon de l’horizon cosmologique de l’Univers observable qui vaut actuellement environ 3,2 fois le rayon de Hubble, soit les quelque 45 milliards d’années-lumière données ci-dessus).
Bonjour
J ai consulte selon votre conseil les ecrits de Jean Pierre Luminet et d autres :je suis plutot stupefait.Ces savants se sont appuyes sur ,en particulier, l etude appronfondie du fond diffus cosmologique (en partculier les mirages topologiques) et ils ont trouves des choses bizarres comme l absence de certaines longueurs d onde harmoniques ce qui les conduit a reveler un univers ferme en forme de tore…avec ses consequences troublantes comme par exemple la taille de notre univers…
En 2003, on ne disposait que des données du satellite WMAP. Dès que le satellite PLANCK livra ses résultats en 2013, les « notes graves » manquantes apparurent et donc la topologie prévue par Luminet et al., par exemple, celle du dodécaèdre régulier à 12 faces pentagonales, n’était plus de mise. Car le contenu total de matière-énergie ne pouvait pas donner une courbure de plus de 0,006.
La conclusion de tout cela est que cet écart est si faible « que l’on peut désormais dire qu’il n’existe pas de courbure à l’intérieur de notre horizon cosmologique. Quelle que soit la forme de l’Univers au-delà de notre horizon, nous ne connaissons expérimentalement de lui qu’une partie plate. »
Extrait de la p. 159 de ce petit livre que j’ai déjà mentionné ici :
« À la recherche de l’Univers invisible — Matière noire, énergie noire, trous noirs », de David Elbaz (Odile Jacob, Poches 520, 2022).