Je me demande si les observations de l’expansion exponentielle de l’univers observable ne sont pas l’effet d’une illusion. Je m’explique :
La distance qui nous sépare des galaxies éloignées qu’on regarde n’est pas seulement métrique mais également temporelle. On regarde vers le passé. Donc si la galaxie s’éloigne, on mettra plus de temps à pouvoir l’observer. Et donc la position future devra donc être observée avec une plus grande différence temporelle que précédemment. Ce qui pourrait donner l’illusion que la galaxie parcourt en un temps donner plus de distance qu’en réalité.
A) Est-ce une déduction logique qui vous semble correcte ou fallacieuse ?
(Cela dit, pour autant même si c’est exact, ça n’invalide pas forcément le fait que l’univers connaît malgré tout une expansion exponentielle, si la variable a été intégrée au calcul.)
B) Et en dehors de cette précédente question :
Pensez vous qu’il faille croire en une « énergie sombre » non encore démontrée qui n’est que subodorée pour corroborer la théorie de la relativité ? (et expliquer pourquoi les calculs divergeaient des observations)
Ou selon vous, (comme un l’instar de la théorie gravitationnelle newtonienne qui ne permettait pas un calcul juste de la trajectoire de Mercure, fut supplantée par la relativité de Einstein)
il est plus probable qu’une toute nouvelle théorie voit le jour et s’avérer plus cohérente que celle actuellement admise ?
(dans une sorte de perpétuelle remise en cause)
J’ai rien compris aux règles de ton nouveau jeu Vicen, mais t’inquiète j’appelle les copains !
En raison de mon métier de journaliste scientifique côté spatial et astronomie, j’ai eu la chance d’en discuter avec des astrophysiciens. Tu as raison de parler de “perpétuelle remise en cause” d’ailleurs.
En effet, nous ne sommes pas à l’abri d’un “trompe œil” comme il y en a eu en science. Un exemple concret, si tu prends les équations d’Einstein et que tu les appliques à des vitesses “basses”, tu simplifies et tu retombes sur les équations de Newton. Donc Newton n’avait pas tort… jusqu’à une certaine vitesse.
Pour l’énergie sombre qui accélère l’expansion de l’Univers, les scientifiques qui ont mis en avant cette théorie ont d’ailleurs en fait très longtemps cherché des tas d’autres explications, y compris les erreurs de mesure ! Je ne dis pas qu’ils ont forcément raison, mais ce résultat est le fruit d’une démarche très rigoureuse. J’ai eu la chance de discuter avec Saul Perlmutter, l’un des savants qui a eu le Prix Nobel pour cette découverte, et ce qui m’a impressionné c’est sa modestie. “Please, call me Saul” m’a-t-il dit alors que j’allais animer un débat avec lui. Il fait partie de ces chercheurs pour qui la remise en cause, y compris et même surtout de ses propres théories, est au cœur de la démarche scientifique.
Disons que, pour le moment, l’énergie sombre est la moins mauvaise théorie pour expliquer les mesures obtenues avec Hubble (puis confirmées avec d’autres télescopes) qui montrent que l’expansion de l’Univers s’accélère. Tout est basé au départ sur des mesures inattendues des supernovas de type Ia. En gros, la physique de ces astres fait qu’on connait leur magnitude absolue (magnitude = l’éclat). Ensuite, avec la distance, cette magnitude est de plus en plus faible. Au départ, il s’agissait de cumuler les mesures sur ce type de supernovas dans des tas de galaxies à des distances différentes pour établir une abaque fiable. Ainsi, si on observe une supernova de type Ia dans telle galaxie et qu’on mesure précisément son éclat, alors on a la distance de la galaxie. Mais en analysant les données, on obtient aussi la vitesse à laquelle la galaxie s’éloigne de nous (décollage vers le rouge de la lumière). En vertu de l’expansion de l’univers, plus cette galaxie est loin et plus vite elle s’éloigne de nous. Et c’est là que le “hic” est apparu : les vitesses obtenues sur les galaxies (les supernovas en fait) ont montré que seule une accélération de l’expansion de l’univers collait avec les mesures. Je simplifie énormément.
Désolé d’avoir été long.
Merci pour cette réponse Joueur Néophyte.
(et vivent les télescopes sensibles aux infrarouges)
L’expasion de l’univers est la seule théorie qui colle avec le décalage vers le rouge des objets lointains. C’est donc assez crédible, probable que cela soit un constat plutôt juste.
L,univers s’etend .
Il y a une observation et la théorie de la lumière et du mouvement nous font penser que l’univers est en expansion.
Pour la matière noire et l’energie noire, c’est différent.
On a une théorie de la gravitation et de la nature de l’espace et, pour que cela colle à ce qu’on observe (les galaxies et les amas de galaxies sont comme on les voit et l’univers s’étend) on a besoin de plus de gravité, d’où la matière noire et d’une énergie qui contre la gravité pour expliquer que l’univers s’etend. D’où l’énergie noire.
Donc dans le premier cas, on constate, l’univers s’etend, dans le second on ajoute des objets pour que ce qu’on constate colle à la théorie qu’on a. C’est classique, le boson de Higgs a été théorisé en 64 et expérimentalement constaté en 2010 où 2012.
Il y a des physiciens sérieux qui doutent de l’existence de la matière et énergie noire. Ils pensent donc que notre modèle théorique n’est pas suffisant. D’autres y croient. On verra ce qu’il en est… l’année prochaine ou dans 100 ans. Je ne pense pas qu’il y a des physiciens sérieux qui doutent de l’expension de l’univers.
Voilà ce que j’ai compris.
Une théorie de la lumière nous permet de dire que l’univers est en expansion.
Si l’univers est en expansion, pour que cela colle avec nos théories physique de la gravité et de l’espace, il faut de la matière et de l’energie noires.
Bonne chance avec ça.
En terme de vraisemblance, si notre théorie de la lumière ne s’applique pas aux observations. L’univers peut ne pas s’etendre. Dans ce cas, Pas besoin de machin noir. Mais nos théories sur la lumière sont plutôt robustes.
Si notre théorie sur la lumière s’applique, l’univers est en expansion, ou du moins la partie observable, et les machins noirs sont vraisemblable mais pas encore certain (en toute rigueur, on en cherche la preuve).
Pour répondre à tes questions, je ne comprend pas ce que tu veux dire pour À.
Certes, quand nous regardons un objet qui se situe à 1milliard d’annee Lumières, on le voit comme il était il y a un milliard d’annees. On voit, dans le décalage vers le rouge, un effet lié à l’expansion de l’univers du dernier milliard d’années entre l’objet et nous. Je suis à peu prêt certain que les astrophysiciens savent faire une intégrale. 
Pour B, faut il croire en l’existence de la matière et de l’énergie noire ? j’y répond plus haut. Le débat est ouvert. La majorité des physiciens y croit je pense. Mon avis n’a pas beaucoup d’intérêt. Je penche plutôt vers une théorie à revoir, mais c’est par goût et dans l’espoir de voire une nouvelle théorie émerger avant de crever, mais c’est tout. De plus, un univers qui évolue vers un état de « big ripp » ou tout les objets complexes sont détruits, plus de vie, plus rien, c’est bof. Je préférerais que nous nous trompions. Mais cet espoir n’est vraiment pas un argument scientifique.
Je suis quand même assez certain que, même si ils existent, les machins noirs, nos théories physiques ne sont pas définitives.
Merci pour ta contribution jmguiche.
Je termine ma lecture et je reviens.
Pour essayer de répondre à ta question sur la composante temps et anomalie éventuelle que cela pourrait impliquer dans la façon dont se passent les choses par rapport à ce qu’on imagine. J’avais loupé le truc, pas pigé la question A, elle était pourtant claire. Au temps (c’est le cas de le dire) pour moi.
Un des fondements de la physique, c’est que l’univers est isotrope. Les lois qui le dirigent sont les mêmes partout et de tout temps. Enfin, de tout temps… le modèle actuel n’est pas clair sur les premiers instants de l’univers. Mais cette isotropie semble valable pour les objets très lointain et à l’âge qu’avait l’univers quand ils ont émis les rayonnements que nous observons maintenant.
Si ce fondement est vrai, et il semble l’être, alors le fait que ce que nous voyons provient d’un lointain passé ne nous empêche pas d’appliquer nos modèles théoriques et de faire des calculs. On sait mettre le temps dans nos équations et faire des intégrales avec…
Évidemment, si l’univers n’est pas isotrope, l’astronomie et l’astrophysique n’ont aucun sens.
A priori, l’univers observable est isotrope. Sinon les étoiles, les galaxies et tout le tintouin que nous voyons “au loin” seraient très différent de ce que nous voyons “à coté” et auraient des fonctionnement et apparences qui ne seraient pas conforme à nos modèles. Hors, ce n’est pas le cas, ce qui est loin est semblable à ce qui est prêt, l’univers observable est donc très certainement isotrope, donc très certainement en expansion avec accélération.
Pour citer mes sources, ça se fait :
cours de math et de physique de mon cursus d’ingénieur (ou on ne fait pas d’astrophysique mais où on apprend les bases qui m’ont permis de comprendre “un peu” et pas seulement d’accepter ce qu’on me dit)
Le bouquin de brian Green sur les univers parallèles (la vérité cachée) super bouquin limpide si on en fait l’effort.
Le livre de Stephen Hawking “une brève histoire du temps” daté, mais bon, incontournable.
Des bouquins d’Etienne Klein (je ne sais plus les titres) très bonne vulgarisation
Trinh Xuan Thuan (je suis incapable de citer les titre que j’ai lu de mémoire)
Et quelques dizaines d’autres trucs… qui racontent tous un peu la même chose.
Bref, je ne suis pas un pro, les seuls sont les chercheurs, juste un curieux.
Bravo aux curieux et autres passionnés, étant un peu plus biologiste mais toujours curieux, je me régale de ce topic.
jmguiche dit :
A priori, l'univers observable est isotrope. Sinon les étoiles, les galaxies et tout le tintouin que nous voyons "au loin" seraient très différent de ce que nous voyons "à coté" et auraient des fonctionnement et apparences qui ne seraient pas conforme à nos modèles. Hors, ce n'est pas le cas, ce qui est loin est semblable à ce qui est prêt, l'univers observable est donc très certainement isotrope, donc très certainement en expansion avec accélération.
Pourtant, je m'interroge...
Il me semble que justement ce que nous observons au loin ne cadre pas avec nos modèles de base, parce que si c'était le cas nous n'aurions pas besoin de recourir à la matière noire et à l'énergie sombre (qui sont des explications ad hoc) pour expliquer ces observations discordantes.
Je parle là des objets, des galaxies, de la matière, etc… si tu change un iota dans nos modèles physique, ces objets n’existent pas. Je parle aussi de la lumière et de ce que nous en savons. Aussi loin que nous allons, on trouve bien de l,hydrogènes et une matière qui est similaire à la nôtre. On sait cela par les longueurs d’ondes émises que nous observons.
par contre nous avons besoin de la matière et de l’energie noire pour comprendre les problèmes de gravité et d’expansion.
Les objets sont les mêmes, donc la physique aussi. Ce que nous avons du mal à comprendre est qui justifie les machins noirs, ce sont les lois de l’univers, de l’espace temps. C’est la relativite generale (la théorie de la gravitation ) qui en a besoin. Sachant qu’en même temps, la mesure des ondes gravitationnelles vient de démontrer une fois de plus que cette théorie est efficace.
Pour être encore plus honnête avec Einstein, la relativite générale prévoit l’expansion, c’est la façon dont cela se passe qui fait qu’il manque matière et énergie.
Bref, aussi loin qu’on observe l’univers, il est soumis aux mêmes lois, il est composé de la même matière visible, on y trouve les mêmes objets. C’est l’univers qu’on ne comprend pas sans ajouter du machin noir.
Ce qu’a apporté Albert de révolutionnaire en science, c’est que l’univers, l’espace temps, est un objet d’etude, qui se déforme, qui a des caractéristiques, pas seulement un « vide » sans caractéristique propre si ce n’est d’etre là. C’est cet objet qui est en expansion et c’est cette théorie qui a besoin de machin noir. Pas ce qu’on sait sur les étoiles ou les galaxies.
Pour le le dire autrement, quand on observe ce qui se passe « loin », ce qui s’y trouve est comme ici. Ce qu’on ne comprend pas, c’est comment ça bouge… Gravité et expansion.
Je comprends mieux ce que tu dis. Cependant, tout à l’heure tu disais :
Et maintenant, tu dis :A priori, l’univers observable est isotrope. Sinon les étoiles, les galaxies et tout le tintouin que nous voyons “au loin” seraient très différent de ce que nous voyons “à coté” et auraient des fonctionnement et apparences qui ne seraient pas conforme à nos modèles.
Donc, évidemment, s’ils n’existent pas, nous ne risquons pas de les observer, et d’ailleurs nous ne serions pas là non plus pour observer quoi que ce soit. Ce qui semble poser l’isotropisme comme une évidence.si tu change un iota dans nos modèles physique, ces objets n’existent pas.
Néanmoins, il reste peut-être une possibilité qu’en faisant varier plusieurs grandeurs fondamentales conjointement on obtienne un autre équilibre viable. Autrement dit, dans un passé lointain, la vitesse de la lumière aurait pu être différente si d’autres « constantes » étaient également différentes. Il est peut-être un peu présomptueux d’affirmer que ce n’est pas possible. D’ailleurs ce sont peut-être des conditions différentes qui sont à l’origine de l’apparition de types de matière et d’énergie différentes. La matière «ordinaire» n’est après tout qu’un composant minoritaire du contenu de l’Univers.
Par ailleurs, dans un très lointain passé proche du Big Bang, quand l’Univers avait une densité extrême, l’écoulement du temps devait en être affecté, puisque le temps s’écoule plus lentement dans un puits de gravité. Mais en l’absence d’observateur cela a-t-il seulement un sens ? Se pourrait-il que les premiers instants de l’Univers nous apparaissent plus compressés (dans le temps) qu’ils ne l’étaient alors ? Mais sans point de comparaison, comment savoir ? Et la question a-t-elle seulement un sens ?
Il est clair qu’il faut se méfier des mots. Je ne vois pas ce qui est contradictoire dans les deux citations.
Faire varier plusieurs constante pour arriver à un autre équilibre ? Je ne crois pas que les théoriciens qui s’y sont penchés soient tombés là dessus.
Affirmer que ce n’est pas possible est peut être presomptueux. Mais c’est une hypothèse que rien n’etaye.
Les objets lointain que nous observons sont bien postérieurs à la période ou l’univers était très dense. Quand l’univers était très dense, la seule chose à observer est maintenant le rayonnement fossile. Autre truc prévu par la théorie bien avant d’etre observé, ce qui indique une fois de plus que nos théories sont robustes.
Le Joueur Néophyte dit :En vertu de l'expansion de l'univers, plus cette galaxie est loin et plus vite elle s'éloigne de nous. Et c'est là que le "hic" est apparu : les vitesses obtenues sur les galaxies (les supernovas en fait) ont montré que seule une accélération de l'expansion de l'univers collait avec les mesures. Je simplifie énormément.
Désolé d'avoir été long.
Bonjours,
quelque chose me gène un peut avec cette explication. Ce que j'interprète dans la phrase "plus une galaxie est loin et plus vite elle s'éloigne de nous" c'est : "Dans un lointain passé les galaxie s'éloignaient plus vite qu'actuellement.". Ceci pour moi prouverait au contraire que l'expansion ralenti. Mais comme tu le dit ton explication est très simplifié. Si tu as un lien vers un article plus détaillé (tout en restant accessible) je suis preneur car cette question m'intrigue déjà depuis un petit moment.
Merci
J’ai bien peur qu’il n’y a pas de réponse intuitive et imagée à ta question.
Il faut se lancer dans la compréhension du modèle, de sa mathématique, les équations de Friedman , Hubble… pour comprendre que dans notre modèle actuel, qui est quand même vachement solide et particulièrement fécond (il permet de prédire des phénomènes par calcul et ensuite de constater expérimentalement le phénomène), ben on en conclu ça.
Sinon notre modèle est faux, alors que par ailleurs il est fécond, ce qui est un peu contradictoire. Donc, notre modèle est soit correct, et cherchons les machin noirs, soit imparfait et proposons autre chose qui permet d’expliquer tout ce que nous savons expérimentalement, explique ce que le modèle actuel n’explique pas et permet de redire des trucs nouveaux qu’il est possible de tester.
Tu pose une question qui se tiend. Le décalage vers le rouge a t il pour seule explication possible l’expansion de l’univers ?
D’apres Jean-Marc bonnet-bidaud , un physicien français , la réponse est non. Il a écrit un bouquin là dessus que je n’ai Pas lu.
Pour l’instant, c’est la principale théorie étudiée, celle qui fait presque consensus dans la communauté scientifique, avec matière et énergie noire. Maiss il commence à y avoir des théories ou des propositions autres.
Il y a quelques temps j’ai vu un article proposant que les lois de la gravitation évoluaient en fonction de la distance (grande) ce qui permet de se passer de la matière noire par exemple.
Notons qu’Einstein lui-même ne croyait pas à l’expansion de l’univers et qu’il a même bidouillé ses équations en intégrant une constante pour que cela colle avec un modèle statique. Plus tard, convaincu de son erreur par l’observation des effets Doppler sur les galaxies lointaines il a viré la constante. Aujourd’hui il n’est pas exclu que la constante cosmogonique soit mathématiquement liée à la quantité d’énergie sombre! Ce qui est un peu ironique, non?
C’est très étrange qu’Einstein n’ait pas facilement cru à l’expansion de l’Univers et donc à une origine de celui-ci. Quand on y réfléchit un peu, le modèle stationnaire fait rapidement apparaître des paradoxes difficilement explicables.
shclem dit :Le Joueur Néophyte dit :En vertu de l'expansion de l'univers, plus cette galaxie est loin et plus vite elle s'éloigne de nous. Et c'est là que le "hic" est apparu : les vitesses obtenues sur les galaxies (les supernovas en fait) ont montré que seule une accélération de l'expansion de l'univers collait avec les mesures. Je simplifie énormément.
Désolé d'avoir été long.Bonjours,
quelque chose me gène un peut avec cette explication. Ce que j'interprète dans la phrase "plus une galaxie est loin et plus vite elle s'éloigne de nous" c'est : "Dans un lointain passé les galaxie s'éloignaient plus vite qu'actuellement.". Ceci pour moi prouverait au contraire que l'expansion ralenti. Mais comme tu le dit ton explication est très simplifié. Si tu as un lien vers un article plus détaillé (tout en restant accessible) je suis preneur car cette question m'intrigue déjà depuis un petit moment.
Merci
La géométrie d’un expansion explique très bien pourquoi la vitesse de récession des galaxies plus lointaines est plus grande.
Les bases :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Hubble
En effet, puisque c’est l’univers qui se dilate, plus les objets sont éloignés, plus leur vitesse de séparation est grande. Prenez un élastique et faite des points au marqueurs et etirez l’elastique pour Avoir une démo visuelle.
Pour les pointus, une des publications scientifiques de Perlmutter sur l’énergie sombre (en anglais) :
https://arxiv.org/pdf/astro-ph/9901052.pdf