30 | juillet | 2012 | Les 7 du Québec

Cosmologie modèle standard:

Voici donc l’histoire officielle de la cosmologie avec mes « réticences » en italique. Il est possible que j’aie complètement tort; mais mon questionnement me semble valable. Le texte « officiel » est celui de Wikipedia.

Les deux principales caractéristiques de l’univers observable sont que celui-ci est homogène et isotrope à grande échelle, et qu’il est en expansion. Le but de la cosmologie est donc de proposer un modèle décrivant un tel univers, et expliquant les structures qui s’y sont formées. En pratique, la dynamique de l’expansion de l’univers est régie par la relativité générale, ou éventuellement une autre théorie relativiste de la gravitation ².

(Je ne conçois pas que la gravitation ait quoi que ce soit à faire avec l’expansion. L’expansion est conséquente du Big bang, époque où la gravitation ne pouvait exister puisqu’elle aurait empêché l’univers de prendre de l’expansion. Donc, placer la gravitation au moment du Big bang est illogique sinon, ridicule).

Celle-ci (la gravitation) prédit que si l’univers est, comme on l’observe, homogène et isotrope, alors celui-ci possède en général une dynamique (il est soit en expansion, soit en contraction).

(Je ne vois pas le lien qui permet de dire que ceci est une « prédiction » de la gravitation. La gravitation ne peut prédire une expansion; c’est également ridicule).

L’expansion observée de l’univers indique que celui-ci était plus dense et plus chaud par le passé. Un certain nombre d’indications, notamment l’abondance des éléments légers (issus de la nucléosynthèse primordiale), indique que cette phase chaude a atteint au moins une température de 1 milliard de degrés : c’est le Big Bang.

(Le Big bang n’est pas une question de température; c’est une question de la « production » de l’espace-temps. La température n’est qu’une conséquence de la densité d’énergie à cette époque).

L’univers actuel comporte un grand nombre de structures comme les étoiles, les galaxies, les amas de galaxies et les super amas : à grande échelle, il est homogène, mais est plutôt irrégulier à petite échelle.

(Encore une fois, ceci est contestable car à très grande échelle l’univers n’est pas vraiment homogène, au sens d’absence d’anisotropies (distribution de la matière en filaments dans l’univers à grande échelle).

L’observation de l’univers 380 000 ans après le Big Bang, par l’intermédiaire du fond diffus cosmologique montre par contre que l’univers était à cette époque bien plus homogène qu’il ne l’est aujourd’hui.

(C’est une façon de voir qui n’est pas très compatible avec la réalité) :

Cette image de COBE, est celle de l’univers âgé de 380,000 ans. Si vous faites se manifester l’expansion des parties bleues sans restriction gravitationnelle et celle des parties rouges avec la restriction gravitationnelle, vous obtiendrez, 13,6 milliards d’années plus tard, une distribution identique à celle des filaments de l’image précédente.

Le mécanisme d’instabilité de Jeans permet d’expliquer que les objets astrophysiques puissent éventuellement se former à partir d’une répartition de matière initialement peu inhomogène, l’effet attractif de la gravité ayant tendance à aider des régions plus denses que leur environnement à attirer la matière voisine. C’est donc progressivement que les grandes structures de l’univers se sont formées. Les détails de ce processus de formation des grandes structures dépendent par contre de nombreux paramètres, en particulier les propriétés des formes de matière qui emplissent l’univers.

(Je ne suis pas d’accord pour accepter que la gravitation existant dans les parties rouge de l’image plus haut, puisse avoir une influence sur les parties bleues. La gravitation d’Einstein est une théorie « locale » et non « universelle » comme celle de Newton).

L’objectif d’un modèle cosmologique réaliste est donc de proposer un scénario qui permette de rendre de compte le plus précisément possible de l’ensemble des observations. L’on distingue essentiellement deux étapes :

Celle qui relève de la cosmologie primordiale qui doit expliquer :

comment pendant le Big Bang l’univers a pu se trouver dans l’état très homogène que l’on observe par le fond diffus cosmologique,
(380,000 ans après le Big bang, l’homogénéité est disparues, on le voit très clairement sur l’image de COBE. L’homogénéité dont on parle est celle de l’image donnée par le fond diffus de 1960 qui n’était pas assez précise :
)
pourquoi à cette époque de petites irrégularités existaient déjà,
(Sur COBE, les « irrégularités » sont aussi importantes que les « régularités »)
comment les différentes formes de matière que nous connaissons (matière baryonique (c’est-à-dire les atomes), neutrinos,photons) ont pu être issus du Big Bang ;
(Elle ne sont pas issues du Big bang, elle sont une évolution de ce qui est issu du Big bang. Croire que la matière et les différentes formes d’énergie sont issues toutes ensemble du Big bang est aussi valable que la notion du super atome initial de Lemaître. C’est ridicule dans le « processus » du modèle standard qui donne un début à l’univers).

Celle qui relève plus de la cosmologie observationnelle, qui doit expliquer :

la répartition actuelle des galaxies, amas de galaxies et super amas révélée par les catalogues de galaxies,
(Cette explication est simple et réside dans l’apparition de la gravité APRÈS le Big bang)
les propriétés physiques de ceux-ci (taille, masse, température, etc),
(La température est conséquente de la pression ambiante du moment; la masse est conséquente de la densité ambiante du moment et la taille est conséquente du niveau d’expansion du moment; tout cela n’a rien de « mystérieux »).
l’évolution de leur répartition que l’on observe en comparant la répartition actuelle de ces objets à celle qu’ils avaient par le passé en observant les époques plus anciennes de l’histoire de l’univers.
(On a vu l’évolution de la répartition de la matière en comparant les deux images plus haut et en y faisant « jouer » la gravitation dans les parties rouges. Notez que inverser les couleurs ne change rien au résultat).

Pour cela, un certain nombre d’observations sont à disposition :

la mesure de l’abondance des éléments légers : il est établi que quand la température de l’univers descend en dessous d’un milliard de degré, protons et neutrons qui existent alors se combinent pour former parfois quelques noyaux d’atomes à faible numéro atomique :deutérium, hélium et lithium : c’est la nucléosynthèse primordiale. L’abondance relative de ces éléments dit « légers » dépend des conditions physiques qui régnaient à cette époque ;
(Époque de la nucléosynthèse qui est loin d’être celle du Big bang).
le fond diffus cosmologique, qui offre une photo de l’univers à l’époque où celui-ci est devenu suffisamment peu dense pour que la lumière puisse s’y propager librement (époque dite de la recombinaison, environ 380 000 ans après le Big Bang) ;
les observations des galaxies, amas de galaxies et super amas situés à différentes distances et donc vus à différentes époques,(Extrêmement important de prendre conscience de la relation distance/ durée)
la mesure de l’influence gravitationnelle de ceux-ci sur leur environnement par les effets de lentille gravitationnelle
(Qui se limite aux parties rouge de l’image de COBE. On peut évidemment observer cette influence dans une partie rouge comme dans une autre; mais la partie bleue intermédiaire n’en est pas affectée).
la mesure de l’absorption par de la matière non concentrée dans les galaxies du rayonnement des quasars lointains (forêt Lyman-α),
la mesure du taux d’expansion de l’univers (la constante de Hubble), ainsi que de son évolution au cours du temps par l’intermédiaire de la distance de luminosité de certains objets comme les supernovae de type Ia.
(Le taux d’expansion de l’univers, à ce moment-là, devient une « moyenne d’expansion » puisque celle des parties bleues est beaucoup plus rapide que celle des parties rouges de l’image de COBE; et, encore là, il faut calculer l’expansion entre deux supernova qui ne sont pas dans la même « partie rouge »; sinon on obtient exclusivement le taux d’expansion de cette partie rouge seulement).

Dans un avenir plus ou moins éloigné, il est envisageable d’observer d’autres phénomènes qui permettraient de sonder d’autres aspects de l’univers observable :

Le fond cosmologique de neutrinos, qui correspond à l’équivalent du fond diffus cosmologique, mais pour les neutrinos. Celui-ci a été émis bien plus tôt dans l’histoire de l’univers, une fraction de seconde après le Big Bang.
(Je dirais : au moment même du Big bang. Il est nécessaire d’y avoir une particule qui « concrétise » le mouvement de l’expansion à l’époque).
Le fond cosmologique d’ondes gravitationnelles, qui représente des ondes gravitationnelles primordiales issues de l’époque où des effets de gravité quantique se produisaient dans l’univers. Il permettrait de sonder l’univers à des époques encore plus anciennes.
(Il est difficile d’accepter la présence d’ondes gravitationnelle dans la partie de l’univers qui est dit : « plat »; c’est une impossibilité à moins que ces ondes gravitationnelles n’aient aucune influence sur l’espace-temps. Ce qui est contraire aux observations).

J’espère que vous avez remarqué que mes commentaires répondent très bien au principe du rasoir d’Occam en évitant de compliquer la situation sans, pour autant éviter les évènements observés à cette époque de l’histoire de l’univers.

Amicalement

André Lefebvre