[News] Découverte du plus massif amas de galaxies de l'Univers connu

[Adrien]

Le télescope spatial XMM-Newton fonctionnant dans le rayonnement X de l'Agence spatiale européenne (ESA) vient de découvrir l'amas de galaxies le plus massif connu dans l'Univers. Cette découverte confirme également l'existence de l'énergie sombre. Cet amas, connu sous le doux nom de 2XMM J083026 +524133, a été découvert de façon fortuite par l'observatoire spatial européen XMM-Newton. Les astronomes estiment que sa masse est similaire à un millier de fois la masse de notre p...

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[Maulus]

je comprend pas la relation entre sa taille et la présence d'énergie sombre...

[znort]

matière sombre a la limite oui mais énergie sombre responsable de l'expansion je vois pas non plus

[melo]

je comprend pas la relation entre sa taille et la présence d'énergie sombre...

taille ? c'est pas plutôt sa masse ? sinon la plupart du temps ces news nous sont livrés de facto avec pas (ou peu) d'explications complémentaires ...

[Miette]

je comprend pas la relation entre sa taille et la présence d'énergie sombre...

Il me semble que c'est surtout lié à son age :
plus on s'eloigne du big bang, plus les amas galactiques devraient etre massifs sauf si on suppose l'existence d'une énergie sombre responsable de l'accélération de l'expansion de l'Univers.
Le fait d'observer un objet aussi massif ayant de façon unik, grosso modo, la moitie de l'age de l'univers ; suppose que ce gonflement provoqué par l'energie sombre contrarie la formation de ces supers structures, puisqu'on en a pas observé dans notre univers proche et donc recent.

[gzav]

Sauf que ton raisonnement fonctionne aussi avec une expansion non-acceleree, cela depend de la densite de matiere initiale.

[Ze Venerable]

pareil que Maulus

moins important,

Avec une température avoisinant les 100 millions de degrés, ce qui le rend très lumineux dans le rayonnement X, la détection de sa contrepartie dans le visible n'a pas été aisée.

Pourquoi chercher à le regarder dans le visible, cet intervalle du spectre est plus "dense en information" sur la source ?

C'est peut-être exagéré de dire que ça confirme l'énergie sombre

[Maulus]

je comprend pas la relation entre sa taille et la présence d'énergie sombre...

Il me semble que c'est surtout lié à son age :
plus on s'eloigne du big bang, plus les amas galactiques devraient etre massifs sauf si on suppose l'existence d'une énergie sombre responsable de l'accélération de l'expansion de l'Univers.
Le fait d'observer un objet aussi massif ayant de façon unik, grosso modo, la moitie de l'age de l'univers ; suppose que ce gonflement provoqué par l'energie sombre contrarie la formation de ces supers structures, puisqu'on en a pas observé dans notre univers proche et donc recent.

ah oui c'est des amas galactiques qui sont quand même influencés par l'expansion !
mais alors si sa taille est plus grande que prévue quel est le rapport avec l'énérgie sombre et l'expansion accélèrée ? je vois pas bien...

[klinfran]

moi je le trouve pas bête ce raisonnement de miette, ça ne peut pas marcher avec une expansion qui n'accélère pas, car ça s'apparenterait à une "vitesse", or la gravité accélère les objets, des objets s'éloignant de façon régulière ne pourraient se détacher que si cette "vitesse" d'expansion/ditance à l'objet était plus grande que la vitesse de libération au point donné.

[Miette]

[...]ah oui c'est des amas galactiques qui sont quand même influencés par l'expansion !
mais alors si sa taille est plus grande que prévue quel est le rapport avec l'énérgie sombre et l'expansion accélèrée ? je vois pas bien...

Justement un objet de cette masse était prévu, me semble-t'il, pour cet age là...
Maulus, l'astrophysique n'est pas ma specialité, juste mon dada, je vais essayer d'etre claire rapport à ce que j'en comprends (et sous toutes réserves de plantage intégral).

Einstein et sa relativité générale definissent les équations des ondes gravitationelles (à savoir quel est le champs de force de la gravité). De ces équations découlent que l'expansion de l'univers depends de sa masse [entre autres constantes].
A l'épok, comme on pouvait évaluer la masse de l'univers (supposant que la densité de masse du ciel est la même partout, étant donné que le big bang a explosé à l'identique dans toutes les directions car il n'y a pas de fluctuations (enfin recemment on a vu de légeres differences mais c pris en compte ds les calculs les plus récents, et total ca ne casse pas trois pattes à un canard et reste anecdotik pour ce raisonnement) on a pu calculer que l'univers est en expansion infinie.
Ce résultat genait beaucoup Einstein dans les coins, car il allait à l'encontre du principe (fort ancien dans la pensée humaine de stabilité (trankilité, lol)) de l'univers. Donc, pour que l'univers soit stable, pour que sa masse ne soit pas en extansion, il a ajouté une constante à ses calculs pour les rendre ok avec une soit-disant stabilité de l'univers. Nous sommes dans les années 1910/1920, c la constante d'einstein...
Dans les années 50, Mr. Hubble, doté des 1er vrais telescopes puissants, oberve un décalage systématique dans le rouge de toutes les galaxies, quelqu'en soit la direction. Comme dans l'effet dopler, la lumière est rouge et non jaune car elle s'eloigne du point d'observation (la terre). Il en conclu, fort logiquement, que l'univers est en extansion. On en déduit que la constante d'einstein n'existe pas puiske l'univers n'est pas stable !
Selon les équations de la relativité generale, l'extansion à l'infini de l'univers est dépendante de sa masse. La question est donc d'estimer la masse de l'univers (entre autre pour savoir si un jour il aura une fin, c'est pourkoi on cherche a savoir s'il est en extansion acceleré ou simple, va-t'il finir rattanité sur lui même ou perdu dans le néant ?).

Vive les années 80 : il se trouve actuellement qu'entre la masse de l'univers calculé pour le Big Bang (grosso modo, on extrapole selon ce qu'on connait de l'interaction des particules élémentaires) et la densité actuelle des galaxies, il existe des differences très notables. Des premiers instants après le Big Bang (théorisé) aux observations actuelles, on argumentevcette difference comme étant due à l'énérgie noire (ou masse noire, c pareil, e=mc2)

J'en reviens à ce que je disais précedemment, sur l'observation d'un amas tellement massif qui a a peu pres la moitie de l'age de l'univers; et le fait que nous n'en observions pas de plus recent, et l'expansion de l'univers...

Sauf que ton raisonnement fonctionne aussi avec une expansion non-acceleree, cela depend de la densite de matiere initiale.

oui gzav, ca fonctionne aussi avec une expansion simple et j'ai precisé expansion "acceleré" car je l'ai lu ailleurs concernant cette news (je ne sais plus où, mais puis rechercher...)
je suppose (!?!) que de cette observation on a réestimé la masse-energie total de l'univers il y a 7,7 milliards d'années, et donc réevalué à la hausse la vitesse de l'expansion de l'univers actuel (rien ne se perd, rien ne se crée;-).

[klinfran]

ah non non non je suis archi pas d'accord, si l'expansion est simple ça veut dire que deux masse qui étaient déjà groupées grace à la gravité, le seront toujours plus tard puisqu'il n'y a pas d'augmentation de l'expansion, donc on devrait trouver des énormes amas jeunes, or on en trouve pas.
Je vois pas ce que vous avez tous avec es ondes gravitationnelles, la relativité générale, c'est fait pour décrire la gravitation, les ondes en sont juste une perturbation, pas le phénomène essentiel.
Je me demande toujours comment on connait la masse si on ne connait que la densité mais pas la taille de l'univers.
Pour l'énergie noire qui serait aussi la masse noire, heu tu ne veux pas parler de matière noire? Parce que c'est pas du tout pareil, en plus si E=mc², on a dans ce cas une matière à masse négative.

[Miette]

Pour l'énergie noire qui serait aussi la masse noire, heu tu ne veux pas parler de matière noire? Parce que c'est pas du tout pareil, en plus si E=mc², on a dans ce cas une matière à masse négative.

heuu matiere oui

[klinfran]

ah ben c'est pas du tout pareil matière noire et énergie noire, l'énergie noire serait responsable de l'expansion, alors que la matière noire elle aurait plutôt tendance à augmenter artificiellement les effets de la gravité, il s'agit de "vrai matière", puisqu'elle est localisée, ce qui n'est pas le cas de l'énergie noire, tiens d'ailleurs c'est bizarre ça. Quoi qu'il en soit, elles n'ont pas du tout le même effet.
L'énergie noire n'est pas exactement une énergie négative je crois.

[bongo1981]

Einstein et sa relativité générale definissent les équations des ondes gravitationelles (à savoir quel est le champs de force de la gravité). De ces équations découlent que l'expansion de l'univers depends de sa masse [entre autres constantes].

Pas tout à fait, en fait la théorie de la relativité générale est une théorie de la gravitation, en effet, en 1905, est née la relativité restreinte. Or, la loi de la gravitation universelle de Newton ne respecte pas un des postulats de la relativité (finitude de la vitesse de propagation de signaux).
C'est pourquoi Einstein a cherché à généraliser la relativité restreinte aux mouvements accélérés, qui peuvent être assimilés au mouvement de corps dans un champ de gravitation.

Il se trouve que ces équations peuvent être résolu dans le vide, en l'absence de sources, hormis la solution triviale (espace-temps de Minkowski), il y a des solutions progressives (ondes gravitationnelles).

A l'épok, comme on pouvait évaluer la masse de l'univers (supposant que la densité de masse du ciel est la même partout, étant donné que le big bang a explosé à l'identique dans toutes les directions car il n'y a pas de fluctuations (enfin recemment on a vu de légeres differences mais c pris en compte ds les calculs les plus récents, et total ca ne casse pas trois pattes à un canard et reste anecdotik pour ce raisonnement) on a pu calculer que l'univers est en expansion infinie.
Ce résultat genait beaucoup Einstein dans les coins, car il allait à l'encontre du principe (fort ancien dans la pensée humaine de stabilité (trankilité, lol)) de l'univers. Donc, pour que l'univers soit stable, pour que sa masse ne soit pas en extansion, il a ajouté une constante à ses calculs pour les rendre ok avec une soit-disant stabilité de l'univers. Nous sommes dans les années 1910/1920, c la constante d'einstein...

A l'époque, personne ne pensait que l'univers évoluait, tout le monde le pensait statique. Einstein a résolu ses équations pour l'univers tout entier, et a trouvé deux solutions possibles :
- un univers en expansion
- un univers en contraction
Cela ne dépend que de la densité d'énergie de l'univers, mais pour Einstein ce n'est pas possible.
Pour bâtir la relativité, il savait que le tenseur d'énergie impulsion sert de source aux équations. Pour exprimer sa conservation, sa dérivée covariante est nulle.
Il devait donc trouver un tenseur de dérivée covariante nulle : il y en a 2 :
- le tenseur métrique
- le tenseur d'Einstein
Toute combinaison linéaire de ces deux tenseurs a une dérivée covariante nulle. le coefficient devant le tenseur métrique est la constante cosmologique. (il avait besoin de dérivées secondes de la métrique, c'est pourquoi il n'a pas considéré cette constante).
Finalement Einstein a vu que la constante cosmologique pouvait servir à contrecarrer l'expansion ou la contraction.

Dans les années 50, Mr. Hubble, doté des 1er vrais telescopes puissants, oberve un décalage systématique dans le rouge de toutes les galaxies, quelqu'en soit la direction. Comme dans l'effet dopler, la lumière est rouge et non jaune car elle s'eloigne du point d'observation (la terre). Il en conclu, fort logiquement, que l'univers est en extansion. On en déduit que la constante d'einstein n'existe pas puiske l'univers n'est pas stable !

Juste une inexactitude, c'est en 1929 que Hubble fait cette découverte.

Selon les équations de la relativité generale, l'extansion à l'infini de l'univers est dépendante de sa masse. La question est donc d'estimer la masse de l'univers (entre autre pour savoir si un jour il aura une fin, c'est pourkoi on cherche a savoir s'il est en extansion acceleré ou simple, va-t'il finir rattanité sur lui même ou perdu dans le néant ?).

Pas exactement.
En fait l'évolution de l'univers dépend de sa densité d'énergie. Dans tous les cas l'expansion ralentit.
La question est est-ce que la masse totale de l'univers va sufir pour arrêter complètement l'expansion et provoquer une contraction, ou bien l'expansion se poursuit à l'infini ??
La découverte de l'accélération de l'expansion fut une grande surprise en 1998.

(c'est comme lorsque l'on lance une balle en l'air, si l'on lance assez fort, la balle peut s'échapper à jamais de l'attraction terrestre, mais dans tous les cas elle doit ralentir, elle gravit un puits de potentiel).

Vive les années 80 : il se trouve actuellement qu'entre la masse de l'univers calculé pour le Big Bang (grosso modo, on extrapole selon ce qu'on connait de l'interaction des particules élémentaires) et la densité actuelle des galaxies, il existe des differences très notables. Des premiers instants après le Big Bang (théorisé) aux observations actuelles, on argumentevcette difference comme étant due à l'énérgie noire (ou masse noire, c pareil, e=mc2)

Disons que les observations de WMAP montre que l'univers est plat (donc densité = densité critique).
Or le recensement actuel des sources lumineuses montre que dans l'univers il n'y a que 2% de cette densité (si l'on compte les nuages de gaz sombre, l'on arrive péniblement à 5%).
Il se trouve que les galaxies tournent plus vite sur elles-même qu'elle ne le devrait. Il existe de la matière noire, dans une quantité 4 fois plus abondante que la matière normale, ce qui fait 20% et donc au totale 25%, mais il reste toujours les 75%.

Il se trouve que l'énergie sombre, que l'on ne comprend pas tout à fait à part dans la constante cosmologique... celle-ci agit comme une gravitation répulsive.

J'en reviens à ce que je disais précedemment, sur l'observation d'un amas tellement massif qui a a peu pres la moitie de l'age de l'univers; et le fait que nous n'en observions pas de plus recent, et l'expansion de l'univers...

Je pensais à cela également, depuis le temps d'autres amas auraient dû se regrouper, or ce n'est pas le cas.

Sauf que ton raisonnement fonctionne aussi avec une expansion non-acceleree, cela depend de la densite de matiere initiale.

Je pense que d'un point de vu intuitif, il n'y a pas trop de différence, mais dans les détails, il doit y avoir des données statiques montrant que s'il n'y avait pas d'énergie sombre, alors il devrait y avoir tant d'amas de telle taille. Or aujourd'hui l'on ne trouve que des amas de relative petite taille.

[Maulus]

l'énergie sombre c'est l'énergie necessaire pour justifier le rebond d'expansion accélérée que l'on observe grâce aux chandelles cosmique que sont les supernovae de type 1a.

Les redshifts de ces chandelles devrait être constant en fonction de leur éloignement, hors il augmente trop vite.

conclusion il y a une énergie responsable de cette accélération de l'expansion.

la matière noire n'est qu'une partie de matière baryonnique ou non qui influence sur la rotation des galaxies, à des échelles galactiques donc.

l'énergie sombre elle influence la matière à un niveau encore supérieur, celui des amas de galaxies. elle apparaît dans des mesures de temps et d'espace à l'échelle des structures en filament de matière qui compose l'univers.

c'est là que je ne comprend pas.
comment justifier de l'effet de l'énergie sombre sur un amas de matière aussi grand soit-il ?
à partir du moment ou il subsiste un lien gravitationnel entre les objets d'un amas, l'impact de l'énergie sombre est négligeable !

c'est peut être alors une analyse qui se situe dans l'âge primordial de l'univers à l'époque ou cet amas c'est formé... et à ce moment là je ne comprend pas la logique...

[bongo1981]

c'est là que je ne comprend pas.
comment justifier de l'effet de l'énergie sombre sur un amas de matière aussi grand soit-il ?
à partir du moment ou il subsiste un lien gravitationnel entre les objets d'un amas, l'impact de l'énergie sombre est négligeable !

A partir du moment où l'objet est assez grand tu ne peux plus négliger les effets de l'énergie sombre.
Par exemple des calculs ont montré que si l'expansion continuait de la même façon (en prenant en compte l'énergie sombre), l'amas de la Vierge ne devrait plus être visible dans plusieurs milliards d'années.

[Maulus]

après la lecture du post de bongo, je trouve plutôt logique que la taille des amas galactiques soit resté faible entre 8 et 13 milliards d'années.
En effet, si l'expansion accélère, l'effet de la gravité à grande échelle est d'autant moins efficace !

Cet amas massif datant du milieux de l'âge de l'univers signifie peut être qu'il y a eu un bouleversement dans de l'expansion de l'univers !

[Maulus]

c'est là que je ne comprend pas.
comment justifier de l'effet de l'énergie sombre sur un amas de matière aussi grand soit-il ?
à partir du moment ou il subsiste un lien gravitationnel entre les objets d'un amas, l'impact de l'énergie sombre est négligeable !

A partir du moment où l'objet est assez grand tu ne peux plus négliger les effets de l'énergie sombre.
Par exemple des calculs ont montré que si l'expansion continuait de la même façon (en prenant en compte l'énergie sombre), l'amas de la Vierge ne devrait plus être visible dans plusieurs milliards d'années.

si les liens gravitationnels restent fort entre les objets de l'amas, c'est illogique... surtout qu'ils tendent à ce renforcer de plus en plus si l'inflation accélérée ne ratrappe pas l'effet de l'expansion biensur !

[bongo1981]

si les liens gravitationnels restent fort entre les objets de l'amas, c'est illogique...

Et si le lien gravitationnel est faible ?

surtout qu'ils tendent à ce renforcer de plus en plus si l'inflation accélérée ne ratrappe pas l'effet de l'expansion biensur !

Attention tu mélanges plusieurs notions, l'inflation c'est la phase d'expansion accélérée qui a duré quelques milliardièmes de secondes à peine (1e-20 seconde quelque chose comme ça). Cette expansion s'est faite bien plus vite que la vitesse de la lumière.

[Maulus]

oui désolé j'ai mélangé les termes...
si les liens gravitationnels sont faibles alors l'amas se délite sous l'impulsion de l'expansion.
ce qui explique que plus l'expansion est rapide, plus les liens gravitationnels doivent êtres forts pour maintenir la cohésion de l'amas.
par conséquent, plus le temps passe, plus les amas de matière sont petits.

[klinfran]

et donc c'est pas pareil si l'expansion n'accélèrait pas non? On pourrait avoir des gros amas récents?
Bongo toi qui a l'air calé, une petite question: l'énergie noire entre dans les équations comme une véritable énergie? or toutes les énergies (à ma connaissance, je n'ai pas trouvé de contre exemple) sont reliées à des forces, et d'ailleurs tu dis toi même

Il se trouve que l'énergie sombre, que l'on ne comprend pas tout à fait à part dans la constante cosmologique... celle-ci agit comme une gravitation répulsive.

Mais quand on met 10 protons dans une enceinte, ils se repoussent, jusqu'à stabilité, mais ne créent pas de l'espace, or la il serait question d'en créer, comment cette énergie se débrouille pour faire ça, ce mécanisme découle directement de la RG?

[Victor]

Re question pour Bongo qu'en est il des symétries? Entre autres matière/antimatière... Ceci du point de vue gravitationnel... Y aurait-il un truc qui nous échappe dans les comportement des particules exotiques face à la gravitation ?

[bongo1981]

et donc c'est pas pareil si l'expansion n'accélèrait pas non? On pourrait avoir des gros amas récents?

Certainement, mais d'un point de vue statistique, il y en aurait beaucoup moins. Je pense qu'il est difficile de s'en faire une idée intuitive, il faudrait comparer des modèles et comparer aux échantillons observés, ça serait plus parlant.

Bongo toi qui a l'air calé, une petite question: l'énergie noire entre dans les équations comme une véritable énergie?

Je n'en sais pas beaucoup plus que vous
Disons que si tu demandes aux équations de la relativité générale une expansion accélérée, ils répondront que c'est possible avec une constante cosmologique non nulle (je ne sais plus le signe).

Si tu veux les équations de la relativité s'écrivent :


Les 2 premiers termes constituent le tenseur d'Einstein (le tenseur de Ricci, le tenseur de courbure, l'invariant de courbure).
Lambda est la constante cosmologique. Ecrite de cette façon, on peut considérer lambda comme une caractéristique de l'espace-temps.
Si l'on passe le terme de l'autre côté, l'on peut interpréter ce terme comme une densité d'énergie.

or toutes les énergies (à ma connaissance, je n'ai pas trouvé de contre exemple) sont reliées à des forces, et d'ailleurs tu dis toi même.

Il se trouve que l'énergie sombre, que l'on ne comprend pas tout à fait à part dans la constante cosmologique... celle-ci agit comme une gravitation répulsive.

Mais quand on met 10 protons dans une enceinte, ils se repoussent, jusqu'à stabilité, mais ne créent pas de l'espace, or la il serait question d'en créer, comment cette énergie se débrouille pour faire ça, ce mécanisme découle directement de la RG?

C'est exact, écrite de la sorte dans les équations d'Einstein, et si cette constante correspond bien aux restes des 70% d'énergie manquante, il se pourrait que cette énergie soit bien reliée à la géométrie de l'espace-temps, et se manifesterait de cette manière.

[bongo1981]

Re question pour Bongo qu'en est il des symétries? Entre autres matière/antimatière... Ceci du point de vue gravitationnel... Y aurait-il un truc qui nous échappe dans les comportement des particules exotiques face à la gravitation ?

Je ne sais pas ce que tu entends par particules exotiques, mais pour l'heure la gravitation n'a pas de description quantique.

Aujourd'hui la gravitation agit de la même façon sur une particule ou sur une anti particule (attractive).

Il se pourrait que la gravitation quantique apporte des surprises... (une violation de symétrie T par exemple, mais dans un taux très très faible).

[Miette]

Merci de ces precisions Bongo, c'est agréable une vulgarisation intelligible je suis contente d'avoir participé à cette discussion !

si j'ai bien tt compris, les equations d'einstein calculent soit une contraction, soit une expansion simple (decelerée) de l'univers. Suite a Hubble, dans les années 30, [et non 50, dslée j'ai écris mon post à l'arrach, sérieusement, mais de mémoire ] on opte pour l'expansion.
Grande fut la surprise ds les années 90 d'observations qui tendait à prouver au contraire des equations de la relativité générale, une acceleration de cette expansion. Acceleration que l'on peut résoudre en la supposant/théorisant due à un facteur que l'on nomme énergie sombre, sorte de gravité négative (et donc rien à voir avec la matière noire)

n.b: d'un point de vue purement mathématique, tt ces resolutions d'équations tendent à se complexifier... et on va vers le néant plus que vers le rattatinage...

Anyway, merci de tt tes commentaires
Miette