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 En expansion

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luna
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MessageSujet: En expansion   Dim 29 Mar - 6:37

Jespère pas reprendre un sujet déjà énoncé.

La théorie du big bang énonce une réalité assez troublante, que j'aimerais mieux comprendre.

L'expansion infinie. Soit qu'un jour l'expansion finira par faire éclater les planètes, étoiles en particules. Les atomes vont éclater et ainsi de suite... pour finir avec rien, un infini vide.

Quelqu'un saurait m'expliquer cette théorie qui découle du big bang ?
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Naos
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MessageSujet: Re: En expansion   Dim 29 Mar - 13:29

Ce modèle est celui du "Big Rip".

Actuellement, l'expansion de l'Univers est somme toute plutôt lente. Ce n'est qu'à grande échelle que l'on peut en apercevoir les effets. Pour illustrer ce propos par des chiffres, il faut savoir qu'une distance de 30 000 milliards de kilomètres s'allonge d'environ 70 kilomètres chaque seconde. De 30 000 milliards (la distance originale) à 70 kilomètres (l'allongement dû à l'expansion), on saisit bien la différence d'ordre de grandeur...

L'expansion cosmique, on a maintenant d'assez bonnes raisons de le penser, s'accélère. Pour décrire comment une expansion peut s'accélérer, je vais encore manipuler des chiffres, mais arbitraires. Imaginons qu'actuellement, une distance de 20 unités grandisse d'une unité au bout d'une durée T. Quand le taux d'expansion double, c'est une distance de 10 unités qui grandit d'une unité. Si le taux d'expansion double encore, l'unité de distance s'ajoutera, au bout d'un temps T, à cinq unités de distance. On remarque qu'avec cette accélération, l'expansion devient de plus en plus évidente, et semble se manifester avec de plus en plus d'intensité et à des échelles de plus en plus petites.

Il n'en faut pas beaucoup plus pour concevoir que des échelles de plus en plus restreintes subissant l'expansion accélérée, les amas de galaxies finiront par se défaire, suivis par les galaxies elles-mêmes qui se disperseront en étoiles, et les systèmes planétaires seront eux aussi démantelés. La gravitation étant la force la plus faible pouvant s'exercer entre les corps célestes, ce sera la première à baisser les armes face à l'expansion accélérée, comme je viens de l'expliquer en prenant des ensembles qui tiennent grâce à la gravitation (comme les amas de galaxies, les galaxies, les systèmes planétaires).

Si l'accélération de l'expansion se poursuit, on en arrive au point où les autres forces sont poussées à bout. Les atomes qui tiennent d'une seule pièce grâce à l'électromagnétisme seront démontés. Le triomphe de l'expansion accélérée vient quand l'interaction la plus intense connue, l'interaction "nucléaire forte" est vaincue. Ce sont alors les noyaux atomiques et les particules qui le composent qui sont séparés.

Le Big Rip se base sur une conception de l'expansion que je ne partage pas au premier abord. A ce que je sache, le taux d'expansion ne dépend pas que de l'échelle qu'on se donne pour raisonner. On dit que les planètes ne s'éloignent pas du Soleil car le taux d'expansion est trop faible et le Système Solaire trop petit ; la gravitation est alors trop forte pour se laisser faire et laisser les distances entre planètes grandir suite à l'expansion. Il se trouve que la gravitation va au-delà d'une simple résistance à l'expansion : il y aurait une réelle et totale inhibition de l'expansion cosmique par la matière. Dès qu'il y a une concentration de matière organisée par la gravitation (un amas de... ce qu'on veut), alors l'expansion est bloquée. Elle peut s'accélérer ou ralentir tout autour, au voisinage d'une concentration de matière l'expansion n'intervient pas.

Pour compléter ce qui est écrit au début et pour résumer ce qui vient d'être expliquée, l'expansion cosmique ne se manifeste pas seulement sur de grandes espaces, mais sur de grands espaces vides. On pourrait toutefois concilier les deux manières de voir les choses en supposant que la capacité qu'à la matière de bloquer l'expansion dans l'espace qui l'entoure (car c'est cela qui se passe actuellement) s'amoindrisse à mesure que la tension d'une expansion accélérée se fait de plus en plus intense. Autrement dit, le Big Rip tel qu'on le décrit habituellement pourrait aussi avoir lieu, mais "plus tard".
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luna
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MessageSujet: Re: En expansion   Dim 29 Mar - 19:47

Merci de m'avoir éclairée.

cela dit, une autre question me vient en tête, question sans doute de « néophyte du sujet »

Comme on voit les galaxies, étoile... le plus loin à des milliards d'année dans le temps, et qu'on voit les balbutiements de certaines galaxies en nuage de gaz chaud, y a-t-il pas là une expansion plus grande au passé là-bas qu'ici à notre présent ?
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Naos
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MessageSujet: Re: En expansion   Lun 30 Mar - 1:51

Tout dépend du nombre de milliards d'années. Pour arrondir, on estime que pendant la moitié de l'histoire de l'Univers (qui s'étend du Big Bang jusque maintenant), l'expansion est allée en ralentissant, à cause du contenu en matière et énergie de l'Univers qui a naturellement tendance à ralentir l'expansion (voire même la faire prendre en sens inverse - celui de la contraction - si ce contenu est suffisamment riche. Les formules de la relativité générale font apparaître cela clairement).

L'expansion était ainsi ralentie mais pas arrêtée, et la matière contenue dans l'Univers n'a pas cessé de se diluer au milieu d'espaces vides de plus en plus larges. Je précise ici que les galaxies et les amas de galaxies ont tendance à former, à très grande échelle, un réseau de mailles et de noeuds entourant des bulles essentiellement vides. Le vide prenant lentement le pas sur la matière, il a fini par prendre le dessus et dicter sa loi, en forçant l'expansion à s'accélérer. L'explication physique de l'accélération de l'expansion est encore inconnue et débattue actuellement. J'insiste toutefois sur le terme "accélération" dans la phrase précédente. En effet, l'explication physique de l'expansion tout court constitue une conséquence directe et naturelle de la relativité générale appliquée à l'Univers entier. En d'autres termes, décrit grâce à cette théorie, l'espace doit obligatoirement gonfler ou rétrécir, mais jamais rester immobile.

Pendant la seconde moitié de l'histoire de l'Univers, celle qui nous mène à aujourd'hui, le taux d'expansion a lentement augmenté. Les galaxies les plus anciennes ont été photographiées telles qu'elles étaient un ou deux milliards d'années après le Big Bang (qui remonte quant à lui à 13,7 milliards d'années), donc à une époque où le taux d'expansion était plutôt élevé par rapport à aujourd'hui, mais en cours de diminution.
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luna
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MessageSujet: Re: En expansion   Lun 30 Mar - 16:50

Merci beaucoup de tes explications, c'est très apprécié.
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Myast
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MessageSujet: Re: En expansion   Lun 30 Mar - 18:49

Question, peut-on avoir une idée de la vitesse exacte de l'expansion de l'univers dans un lieu donné? Je vais aider un peu en précisant un lieu, par exemple, deux galaxies éyant une distance de 100 000années-lumières. Deux galaxies pas très masive, disons 1/20 de la notre. Avec l'énergie initiale, je suppose que nous pouvons le savoir, mais en tenant compte de l'accélération de l'expansion dû à l'on ne sais trop quoi, peut-on avoir un chiffre exact?
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Naos
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MessageSujet: Re: En expansion   Mar 31 Mar - 18:16

Actuellement la constante de Hubble vaut 71 kilomètres par seconde par mégaparsec. Cela revient à dire que chaque seconde, toute distance d'un mégaparsec s'agrandit de 71 kilomètres ; toute distance de deux mégaparsecs s'agrandit de 142 kilomètres, etc.

Si l'Univers est rempli de matière de façon uniforme, la constante de Hubble est constante dans l'espace. Tout l'espace grandit au même taux. Par contre, la constante de Hubble varie dans le temps.
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Myast
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MessageSujet: Re: En expansion   Mer 1 Avr - 1:35

et la constante de hubble se trouve à être l'énergie initiale, qui fait expensionner?jus te une petite question facile de compréhension.
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Naos
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MessageSujet: Re: En expansion   Mer 1 Avr - 2:02

On peut voir les choses comme cela, oui. L'expansion actuelle n'est au fond que le prolongement de ce qui a lieu depuis le Big Bang.
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