[News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

La physique de l'Univers...

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Redbran
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[News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par Redbran » 05/03/2020 - 14:00:17

Un chercheur de l’UNIGE résout une controverse scientifique autour de la vitesse d’expansion de l’Univers en proposant que celui-ci ne soit pas parfaitement homogène à grande échelle.

Image
Au centre, la galaxie Messier 106, située à environ 24 millions années-lumière, sert de référence pour mesurer les distances des supernovae lointaines. © NASA
La Terre, le système solaire, la Voie lactée entière ainsi que les quelques milliers de galaxies les plus proches de nous évoluent dans une vaste «bulle» de 250 millions d’années-lumière de diamètre, dans laquelle la densité de matière moyenne est moitié moins grande que celle du reste de l’Univers. Telle est l’hypothèse proposée par un physicien théoricien de l’Université de Genève (UNIGE) pour résoudre un casse-tête qui divise la communauté scientifique depuis une décennie: quelle est la vitesse d’expansion de l’Univers ? Jusqu’à présent, au moins deux méthodes de calcul indépendantes parvenaient à deux valeurs qui diffèrent l’une de l’autre d’environ 10% et dont l’écart est statistiquement irréconciliable. L’approche, présentée dans la revue Physics Letters B, permet de gommer cette divergence et ce, sans faire appel à une quelconque «nouvelle physique».

Depuis le Big bang survenu il y a 13,8 milliards d’années, l’Univers est en expansion. Le premier à l’avoir suggéré est le chanoine et physicien belge Georges Lemaître (1894-1966) et le premier à l’avoir mis en évidence est Edwin Hubble (1889-1953). L’astronome américain a découvert en 1929 que toutes les galaxies s’éloignent de nous et ce d’autant plus vite que leur distance est grande. Cela suggère qu’il a existé dans le passé un moment où toutes les galaxies se trouvaient au même endroit, un moment qui ne peut correspondre qu’au Big bang. De ces travaux sont issues la loi dite de Lemaître-Hubble et, surtout, la constante de Hubble (H0) qui représente le taux d’expansion de l’Univers. Les meilleures estimations de H0 se situent actuellement autour de 70 (km/s)/Mpc (ce qui signifie que l’Univers s’étend de 70 km par seconde plus vite tous les 3,26 millions d’années-lumière). Le problème, c’est que deux méthodes de calcul s’opposent.

Supernovæ sporadiques

La première est basée sur le fond diffus cosmologique, ce rayonnement microonde qui nous vient de partout et qui a été émis au moment où l’Univers est devenu assez froid pour que la lumière puisse enfin circuler librement (environ 370 000 ans après le Big bang). À partir de ces données précises fournies par la mission spatiale Planck, compte tenu du fait que l’Univers est homogène et isotrope et en utilisant la théorie de la relativité générale d’Einstein pour dérouler le scénario, on obtient pour H0 la valeur de 67,4. La seconde méthode de calcul se base sur les supernovæ qui apparaissent sporadiquement dans les galaxies lointaines. Ces événements très lumineux fournissent à l’observateur des distances très précises. Cette approche a permis de déterminer une valeur pour H0 de 74.

«Depuis plusieurs années, ces deux valeurs n’ont cessé de gagner en précision tout en restant différentes l’une de l’autre, explique Lucas Lombriser, professeur au Département de physique théorique de la Faculté des sciences de l’UNIGE. Il n’en fallait pas plus pour provoquer une controverse scientifique et même susciter l’espoir excitant que l’on avait peut-être affaire à une «nouvelle physique». Pour réduire cet écart, Lucas Lombriser a, quant à lui, imaginé que l’Univers n’est pas si homogène qu’on le prétend. Cette affirmation peut paraître évidente à des échelles relativement modestes. Il ne fait aucun doute que la matière est distribuée autrement dans une galaxie qu’en dehors. Il est plus difficile en revanche d’imaginer des fluctuations dans la densité moyenne de matière calculée sur des volumes des milliers de fois plus grands qu’une galaxie.

«Bulle de Hubble»

«Si nous nous trouvions dans une sorte de gigantesque «bulle» dans laquelle la densité de matière serait significativement inférieure à celle que nous connaissons pour l’Univers entier, alors cela aurait des conséquences sur les distances de supernovæ et, finalement, sur la détermination de H0», explique Lucas Lombriser.

Il faudrait seulement que cette «bulle de Hubble» soit assez grande pour comporter la galaxie qui sert de référence pour la mesure des distances. En fixant pour cette bulle un diamètre de 250 millions d’années-lumière, le physicien a calculé que si la densité de matière à l’intérieur était de 50% inférieure à celle du reste de l’Univers, alors on obtenait une nouvelle valeur pour la constante de Hubble qui soit, enfin, en accord avec celle obtenue grâce au fonds diffus cosmologique. «La probabilité qu’il existe une telle fluctuation à cette échelle est de 1 sur 20, voire de 1 sur 5, précise Lucas Lombriser. Ce n’est donc pas un fantasme de théoricien. Il y a beaucoup de régions comme la nôtre dans le vaste Univers.»

Contact:
- Lucas Lombriser - Professeur assistant au Département de physique théorique - Faculté des sciences - Lucas.lombriser at unige.ch

Source: Université de Genève

protagoras
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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par protagoras » 05/03/2020 - 15:08:09

Bonjour,
Deux remarques :
- Il ne faut pas oublier que c'est le Russe Alexander Friedman qui a, le premier, trouvé une solution exacte à l'équation d'Einstein, solution qui démontrait l'expansion de l'Univers. Peu de temps après, l'abbé belge Georges Lemaître trouva lui aussi cette solution et indépendamment de Friedman.
Rendons à César ….
https://fr.wikipedia.org/wiki/Équations_de_Friedmann.

- Dans l'article concernant ce physicien de Genève, il n'est question que de l'expansion de l'Univers. Auquel cas, l'hypothèse de ce physicien tient la route.
Mais on a découvert aussi que cette expansion s'accélére et là, tout change car la mesure de cette accélération est de nature totalement différente de celle donnant la constante de Hubble !
La mesure de l'accélération de l'expansion est basée sur la vitesse d'éloignement, non par rapport à nous mais entre elles, de deux supernovae de type Ia situées bien au delà de cette bulle de 250 millions d'années lumière de rayon et la densité de cette bulle n'a aucune influence sur la vitesse d'éloignement entre elles des deux supernovae.

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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par fabdel202 » 05/03/2020 - 21:15:14

Bonjour,
Une petite coquille sur la légende de la photo à corriger :
La galaxie M106 se trouve à 24 MILLIONS d'années-lumière de nous

Isabelle
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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par Isabelle » 05/03/2020 - 21:39:58

Corrigée merci :)

Revelli
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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par Revelli » 06/03/2020 - 13:11:19

Bonjour,

En quoi une différence de densité de matière dans notre bulle de Hubble joue-t-elle sur la mesure de l'augmentation de la vitesse d'expansion de l'Univers?

Si notre bulle de Hubble est différente du reste, il n'y a donc pas de raison que les autres bulles de Hubble soient quant à elle homogènes en densité de matière!

protagoras
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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par protagoras » 06/03/2020 - 16:30:12

Revelli a écrit :
06/03/2020 - 13:11:19
Bonjour,

En quoi une différence de densité de matière dans notre bulle de Hubble joue-t-elle sur la mesure de l'augmentation de la vitesse d'expansion de l'Univers?

Si notre bulle de Hubble est différente du reste, il n'y a donc pas de raison que les autres bulles de Hubble soient quant à elle homogènes en densité de matière!
Bonjour,
Si j'ai bien compris cet article, un peu trop vague à mon gout, la réponse à votre question passe par la Relativité générale et aurait peu de chance d'être comprise. De plus, cette réponse serait nécessairement assez longue et de surcroît inutile si cette hypothèse (et non une solution comme annoncée!) n'est pas confirmée

Pendesinialessandro
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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par Pendesinialessandro » 06/03/2020 - 17:00:46

Bonjour
….. le Big bang survenu il y a 13,8 milliards d'années, l'Univers est en expansion. Le premier à l'avoir suggéré est le chanoine et physicien belge Georges Lemaître (1894-1966) ……Dit l’article

(Comme Protagoras affirme dans son commentaire ; see plus haut), c’est évidemment le Russe Alexandre Friedmann qui a l’antériorité sur l’idée théorique d’univers en expansion (sans lien avec les observations du décalage vers le rouge, qu’il n’avait pas). En témoignent tout simplement ses articles publiés en 1922 et 1924. Le Belge Georges Lemaître a décrit la même vision d’un Univers dynamique c’est-à-dire en expansion, mais quelques années plus tard, en 1931…..
A noter que c’est l’espace qui est en expansion accélérée (comme un ballon qui gonfle en chacun de ses points), et non les galaxies qui s’éloignent les unes des autres....
Prétendre que l’Univers soit dans un état d’expansion perpétuelle, sans fin, est quitter le domaine du réel. Le concept d’éternité n’appartient pas à la physique. Il est impossible de vérifier que « jamais » cette expansion ne s’arrêtera : « jamais » n’est pas physique.
NB : A l’état actuel de nos connaissances, rien ne prouve que la dilatation, ou expansion de l’espace soit isotrope et partout la même. ;)

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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par protagoras » 06/03/2020 - 17:46:45

Pendesinialessandro a écrit :
06/03/2020 - 17:00:46
Bonjour
….. le Big bang survenu il y a 13,8 milliards d'années, l'Univers est en expansion. Le premier à l'avoir suggéré est le chanoine et physicien belge Georges Lemaître (1894-1966) ……Dit l’article

(Comme Protagoras affirme dans son commentaire ; see plus haut), c’est évidemment le Russe Alexandre Friedmann qui a l’antériorité sur l’idée théorique d’univers en expansion (sans lien avec les observations du décalage vers le rouge, qu’il n’avait pas). En témoignent tout simplement ses articles publiés en 1922 et 1924. Le Belge Georges Lemaître a décrit la même vision d’un Univers dynamique c’est-à-dire en expansion, mais quelques années plus tard, en 1931…..
A noter que c’est l’espace qui est en expansion accélérée (comme un ballon qui gonfle en chacun de ses points), et non les galaxies qui s’éloignent les unes des autres....
Prétendre que l’Univers soit dans un état d’expansion perpétuelle, sans fin, est quitter le domaine du réel. Le concept d’éternité n’appartient pas à la physique. Il est impossible de vérifier que « jamais » cette expansion ne s’arrêtera : « jamais » n’est pas physique.
NB : A l’état actuel de nos connaissances, rien ne prouve que la dilatation, ou expansion de l’espace soit isotrope et partout la même. ;)
Bonjour,
Tout à fait d'accord.
Evoquer un temps infini dans le passé aussi bien que dans le futur est en dehors de la physique. La physique est la Science du mesurable et le nombre y règne en maître.
De plus, combien d'erreurs n'ont elles pas fait couler beaucoup d'encre en considérant, même implicitement, l'infini comme un nombre ?
Pour ce qui concerne les galaxies avec un z > 0, elles ne bougent pas par rapport à l'espace, mais elle s'éloignent les unes des autres tout comme s'éloignent les unes des autres des taches sur un ballon que l'on gonfle, mais ces taches sont fixes par rapport à la surface du ballon.
Enfin, juste une remarque. Georges Lemaître, un des tout premiers à avoir compris l'immense portée de la Relativité générale n'a jamais fait intervenir le mysticisme dans ses travaux bien qu'abbé.
En effet, la Science est une chose et la religion une autre. La vérité cherchée et parfois trouvée d'un côté, et révélée de l'autre.

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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par Pendesinialessandro » 06/03/2020 - 21:07:16

……Georges Lemaître, un des tout premiers à avoir compris l'immense portée de la Relativité générale n'a jamais fait intervenir le mysticisme dans ses travaux bien qu'abbé…….

OK on est bien d’accord, tout en soulignant que Lemaître est une exception qui confirme la règle, et –malheureusement- pas la règle…Hélas
Giordano Bruno a été brulé vif pour avoir affirmé que « nous ne sommes peut-être pas les seuls dans l’Univers…. D'autres planètes pourraient être aussi habitées »…
Le « Dessein Intelligent », les récits bibliques (alias mythes) mais pas seulement qu’on essaye d’inculquer notamment dans certaines écoles à des personnes fragiles, insuffisamment préparées en dit long sur l’objectif de certaines religions monothéistes….

En effet, la Science est une chose et la religion une autre. La vérité cherchée et parfois trouvée d'un côté, et révélée de l'autre……

Il convient de bien distinguer « la religion de la vérité » et « la vérité de la religion »….

-La science ne se laisse pas caricaturer : du jeu scientifique les faux-semblants sont exclus.
-La validité de tout modèle scientifique ne peut découler que de la validation d’hypothèses rationnelles, d’une expérimentation solide et de résultats reproductibles à volonté par tous ceux qui le désirent.
Une science –ou « Vérité » grand V, dont on a réfuté les hypothèses peut fort bien être considérée comme une science, mais comme une science qui a tort.

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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par protagoras » 07/03/2020 - 6:20:42

Pendesinialessandro a écrit :
06/03/2020 - 21:07:16
……Georges Lemaître, un des tout premiers à avoir compris l'immense portée de la Relativité générale n'a jamais fait intervenir le mysticisme dans ses travaux bien qu'abbé…….

OK on est bien d’accord, tout en soulignant que Lemaître est une exception qui confirme la règle, et –malheureusement- pas la règle…Hélas
Giordano Bruno a été brulé vif pour avoir affirmé que « nous ne sommes peut-être pas les seuls dans l’Univers…. D'autres planètes pourraient être aussi habitées »…
Le « Dessein Intelligent », les récits bibliques (alias mythes) mais pas seulement qu’on essaye d’inculquer notamment dans certaines écoles à des personnes fragiles, insuffisamment préparées en dit long sur l’objectif de certaines religions monothéistes….

En effet, la Science est une chose et la religion une autre. La vérité cherchée et parfois trouvée d'un côté, et révélée de l'autre……

Il convient de bien distinguer « la religion de la vérité » et « la vérité de la religion »….

-La science ne se laisse pas caricaturer : du jeu scientifique les faux-semblants sont exclus.
-La validité de tout modèle scientifique ne peut découler que de la validation d’hypothèses rationnelles, d’une expérimentation solide et de résultats reproductibles à volonté par tous ceux qui le désirent.
Une science –ou « Vérité » grand V, dont on a réfuté les hypothèses peut fort bien être considérée comme une science, mais comme une science qui a tort.
Bonjour,
Comme je me lève dès "potron minet", je vous réponds déjà.
Je suis totalement d'accord avec vous et votre texte est un ballon d'oxygène par ces temps où le charlatanisme tient le dessus du panier.
Bien entendu, je préfère la vérité découverte à la vérité révélée : Par qui ?
Bien sûr, on peut chicaner sur le mot "vérité".
Mais nous les scientifiques savons très bien qu'il n'existe pas de théories "vraies", il n'existe que des théories validées expérimentalement et/ou observationnellement dans leur domaine d'application.
Newton a parfaitement raison pour des vitesses faibles par rapport à celle de la lumière et pour des champs de gravitation faibles.
Les Américains sont allés sur la Lune avec Newton et n'ont pas eu besoin d'Einstein.
Mais sur Terre, pour le GPS, on a besoin de la sublime théorie de la Relativité générale d'Einstein !
Quoi qu'il en soit, je suis totalement d'accord avec le super-platonicien qu'est Max Tegmark : "La mathématique EST l'Univers".
Mais ceci est une autre histoire comme disait un certain R. Kipling.
Bien à vous et au plaisir de vous lire.

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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par Pendesinialessandro » 13/03/2020 - 11:37:36

Bonjour
Une petite précision :
Quand j’affirme : « noter que c’est l’espace qui est en expansion accélérée (comme un ballon qui gonfle en chacun de ses points), et non les galaxies qui s’éloignent les unes des autres.... » Ce qui –évidemment- semble un oxymore, car il prête à confusion ! Il est certain que les galaxies s’éloignent de nous proportionnellement à l’expansion de l’espace, mais pas par leur mouvement propre. Dans cet éloignement les galaxies conservent leur taille et leur configuration au cours de l’expansion, ne se « dilatent » pas… Elles s’éloignent de nous avec une vitesse qui augmente proportionnellement à leur distance. Dit autrement, une galaxie 2 fois plus lointaine s’éloigne de nous 2 fois plus vite.
Certains se demanderons: "mais alors pourquoi la galaxie d’Andromède ne s’éloigne-t-elle pas de la nôtre, mais bien le contraire ?" Parce que (et le rapprochement d’Andromède vers notre galaxie en est la preuve directe), l’amas constitué par les galaxies proches, que l’on appelle amas local, ne participe pas à l’expansion de l’Univers.

……Quoi qu'il en soit, je suis totalement d'accord avec le super-platonicien qu'est Max Tegmark : "La mathématique EST l'Univers"…..

Il existe des règles de calcul qu’il suffit de suivre pour obtenir des résultats. En mathématiques, on est parfois contraint de faire des suppositions assez étranges, faute de quoi on risque d’obtenir des résultats qu’il est impossible d’interpréter : ils sont mathématiquement justes, mais n’ont (apparemment) aucun sens ! D'où la limite cognitive humaine.....
La reine des sciences, les mathématiques, science considérée exacte, parfaite : eh bien, en regardant les théorèmes d'incomplétude de Gödel, nous savons qu'aucun système cohérent ne peut être utilisé pour prouver sa propre cohérence…

Les lois de la physique, ainsi que les mathématiques, elles viennent de rien. Sont des propositions formulées par des humains ; elles sont d’un autre ordre que les « lois de la nature », pour la raison que le monde réel (ou réalité, qui existe bel et bien) n’est pas assimilable au monde de la théorie. ;)

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Re: [News] Le mystère de l’expansion de l’Univers trouve une solution

Message par protagoras » 13/03/2020 - 13:03:30

Pendesinialessandro a écrit :
13/03/2020 - 11:37:36
Bonjour
Une petite précision :
Quand j’affirme : « noter que c’est l’espace qui est en expansion accélérée (comme un ballon qui gonfle en chacun de ses points), et non les galaxies qui s’éloignent les unes des autres.... » Ce qui –évidemment- semble un oxymore, car il prête à confusion ! Il est certain que les galaxies s’éloignent de nous proportionnellement à l’expansion de l’espace, mais pas par leur mouvement propre. Dans cet éloignement les galaxies conservent leur taille et leur configuration au cours de l’expansion, ne se « dilatent » pas… Elles s’éloignent de nous avec une vitesse qui augmente proportionnellement à leur distance. Dit autrement, une galaxie 2 fois plus lointaine s’éloigne de nous 2 fois plus vite.
Certains se demanderons: "mais alors pourquoi la galaxie d’Andromède ne s’éloigne-t-elle pas de la nôtre, mais bien le contraire ?" Parce que (et le rapprochement d’Andromède vers notre galaxie en est la preuve directe), l’amas constitué par les galaxies proches, que l’on appelle amas local, ne participe pas à l’expansion de l’Univers.

……Quoi qu'il en soit, je suis totalement d'accord avec le super-platonicien qu'est Max Tegmark : "La mathématique EST l'Univers"…..

Il existe des règles de calcul qu’il suffit de suivre pour obtenir des résultats. En mathématiques, on est parfois contraint de faire des suppositions assez étranges, faute de quoi on risque d’obtenir des résultats qu’il est impossible d’interpréter : ils sont mathématiquement justes, mais n’ont (apparemment) aucun sens ! D'où la limite cognitive humaine.....
La reine des sciences, les mathématiques, science considérée exacte, parfaite : eh bien, en regardant les théorèmes d'incomplétude de Gödel, nous savons qu'aucun système cohérent ne peut être utilisé pour prouver sa propre cohérence…

Les lois de la physique, ainsi que les mathématiques, elles viennent de rien. Sont des propositions formulées par des humains ; elles sont d’un autre ordre que les « lois de la nature », pour la raison que le monde réel (ou réalité, qui existe bel et bien) n’est pas assimilable au monde de la théorie. ;)

Bonjour,
Je vous cite :"Les lois de la physique, ainsi que les mathématiques, elles viennent de rien. Sont des propositions formulées par des humains ; elles sont d’un autre ordre que les « lois de la nature », pour la raison que le monde réel (ou réalité, qui existe bel et bien) n’est pas assimilable au monde de la théorie."

C'est là un argument défendu par certains épistémologues qui ne fait pas l'unanimité.
Par exemple, les célèbres mathématiciens/physiciens Roger pentose et Alain Connes et d'autres n'y souscrivent pas du tout.
Pour ma part, je leur donne raison car comment expliquer l'extraordinaire adéquation de la mathématique à la physique ?
Et si on découvre la mathématique tout comme on découvre les lois de la physique, comment établir raisonnablement un distingo entre les lois de la physique et celles de la Nature ?
Comment expliquer la très grande précision des prédictions de la mécanique quantique sans donner à ses lois une réalité physique ?
Ce n'est pas parce que "l'équation" d'un électron n'est pas l'électron que cette équation ne décrit pas le réel.
Et puis, comment ne pas être d'accord avec le critère d'Einstein :
"Si, sans aucunement perturber un système, on peut prédire avec certitude son état à un instant ultérieur alors ce système correspond à un élément de réalité".
Je serais plutôt d'accord avec Max Tegmark, avec lequel je corresponds épisodiquement, makgré son attitude d'hyperplatonicien !.
Enfin, je crois que la reine des sciences est bel et bien la métamathématique, gardienne efficace du Temple de la mathématique.
Bien sûr, tout ceci, venant de vous ou de moi, aurait besoin d'être plus développé.
Pourquoi pas ?
Cordialement.

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