Un point, qui peut \u00eatre structurellement int\u00e9ressant, est de consid\u00e9rer les mesures qui posent probl\u00e8me .<\/p>\n\n\n\n
D’une part, pour les mesures \u00e0 z< 1, cette constante est \u00e9valu\u00e9e en utilisant un ph\u00e9nom\u00e8ne astrophysique<\/strong>, par exemple, le fait que la luminosit\u00e9 intrins\u00e8que (absolue) des supernovas est r\u00e9put\u00e9e constante, ce qui en fait des \u00ab\u00a0chandelles standards\u00a0\u00bb, on utilise alors la distance de luminosit\u00e9 (une observable) et le d\u00e9calage spectral (une autre observable) pour \u00e9valuer cette constante. <\/p>\n\n\n\n D’autre part on \u00e9value cette constante en utilisant un ph\u00e9nom\u00e8ne cosmologique <\/strong>(le rayonnement de fond cosmologique: RFC ou CMB en anglais) dont, par analyse de la r\u00e9partition des inhomog\u00e9n\u00e9it\u00e9s et leur propagation dans le plasma primordial, on d\u00e9duit une taille (physique) de l’univers au moment du d\u00e9couplage (z =1089). Ceci permet alors d’utiliser la distance angulaire puisque l’analyse du RFC donne son \u00ab\u00a0diam\u00e8tre angulaire\u00a0\u00bb par le premier pic de la transform\u00e9e de Fourier spatiale. Avec cette distance angulaire et le d\u00e9calage spectral on peut calculer la constante de Hubble.<\/p>\n\n\n\n Ind\u00e9pendamment d’\u00e9ventuelles erreurs dans les mesures , le fait, que d’un c\u00f4t\u00e9 c’est la mesure d’un ph\u00e9nom\u00e8ne astrophysique <\/strong>(les SN1A,par exemple) et de l’autre d’un ph\u00e9nom\u00e8ne cosmologique<\/strong> (le RFC dont on d\u00e9duit la taille de l’univers), n’est-il pas une piste pour expliquer cette incompatibilit\u00e9?<\/p>\n\n\n\n En effet, par rapport \u00e0 la dynamique globale de l’univers (du big bang \u00e0 nos jours) , la mesure astrophysique n’en concerne qu’une infime partie (z<1) qui n’est pas n\u00e9cessairement repr\u00e9sentative de celle de l’univers dans sa globalit\u00e9. <\/p>\n\n\n\n Il s’agit d’une mesure \u00ab\u00a0locale\u00a0\u00bb, m\u00eame si la distance est grande, ceci voulant dire que des inhomog\u00e9n\u00e9it\u00e9s \u00ab\u00a0locales\u00a0\u00bb (\u00e0 cette \u00e9chelle) par rapport \u00e0 la globalit\u00e9 de l’univers dont les param\u00e8tres r\u00e9gissent la dynamique de l’ensemble de l’univers, peuvent jouer un r\u00f4le significatif localement. <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n En effet l’hypoth\u00e8se, a priori, d’homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 et d’isotropie, \u00e0 grande \u00e9chelle de l’univers n’est pas valid\u00e9e par les mesures (grands relev\u00e9s), et les simulations qui mettent en \u00e9vidence une structure en \u00e9ponge \u00e0 l’\u00e9chelle de l’univers. <\/p>\n\n\n\n La m\u00e9thode \u00ab\u00a0perturbative\u00a0\u00bb utilis\u00e9e pour expliquer comment des \u00ab\u00a0surdensit\u00e9s locales\u00a0\u00bb ont permis la cr\u00e9ation des grandes structures et galaxies avec leurs \u00e9toiles semble s’appliquer \u00e0 l’\u00e9chelle de l’univers (structure en \u00e9ponge) et il est l\u00e9gitime de se demander si cela n’est pas sans influence sur la dynamique globale comme certaines \u00e9tudes le proposent et qu’un ph\u00e9nom\u00e8ne qu’on a trait\u00e9 de mani\u00e8re \u00ab\u00a0perturbative\u00a0\u00bb (sans effet sur la dynamique cosmologique) est vraiment sans effet au niveau global.<\/p>\n\n\n\n Si, \u00e0 ce titre la mesure cosmologique doit mieux refl\u00e9ter la dynamique de l’univers dans sa globalit\u00e9, notons toutefois que, dans cette mesure, les inhomog\u00e9n\u00e9it\u00e9s, mesur\u00e9es par la collaboration Planck, r\u00e9sultent de ph\u00e9nom\u00e8nes ant\u00e9rieurs au RFC (lui-m\u00eame \u00e0 z =1089), mod\u00e9lis\u00e9s par des comportements (entre-autres) de propagation d’ondes acoustiques dans des plasmas, qui au d\u00e9but du ph\u00e9nom\u00e8ne sont dans des conditions extr\u00eames, que nous ne savons, sans doute, pas reproduire.<\/p>\n\n\n\n Ceci introduit un autre param\u00e8tre d’incertitude. En effet, si le LHC peut en cr\u00e9er des quantit\u00e9s infimes de plasma tr\u00e8s chaud, jusqu’\u00e0 quelques TeV, dans le ph\u00e9nom\u00e8ne le plasma constitue l’univers entier et nous n’avons pas la capacit\u00e9 de tester exp\u00e9rimentalement une telle situation. Cela peut faire une diff\u00e9rence!<\/p>\n\n\n\n La relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale stipule que l’univers est totalement d\u00e9termin\u00e9 par la nature physique et r\u00e9partition des ses \u00e9l\u00e9ments \u00ab\u00a0astrophysiques\u00a0\u00bb, en vertu du principe de Mach, principe qui a inspir\u00e9 Einstein dans la construction de sa th\u00e9orie. En particulier il justifiait la nature de l’inertie par l’interaction gravitationnelle entre toutes les masses de l’univers. <\/p>\n\n\n\n Ceci invoque implicitement la gravitation mod\u00e9lis\u00e9e g\u00e9om\u00e9triquement par une vari\u00e9t\u00e9 en relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale. Notons que le mod\u00e8le g\u00e9om\u00e9trique d’un objet n’est pas l’objet qui est de nature physique (il ne sont pas de m\u00eame nature), mais illustre sa ph\u00e9nom\u00e9nologie. <\/p>\n\n\n\n En particulier le mod\u00e8le g\u00e9om\u00e9trique de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale d\u00e9crit de mani\u00e8re tr\u00e8s \u00e9l\u00e9gante (non lin\u00e9aire) la dynamique (ce qui int\u00e9resse le physicien) des objets dans le syst\u00e8me d\u00e9fini par la g\u00e9om\u00e9trie globale. Ceci implique -t-il que les ph\u00e9nom\u00e8nes astrophysiques sont coh\u00e9rents (conduisent aux m\u00eames r\u00e9sultats) avec les ph\u00e9nom\u00e8nes cosmologiques. Par construction, la r\u00e9ponse de la relativit\u00e9 est positive. <\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Mais peut-on le v\u00e9rifier exp\u00e9rimentalement? Ce n’est pas si simple, car les mod\u00e8les d\u00e9duits de la th\u00e9orie et de l’exp\u00e9rience (la th\u00e9orie ne d\u00e9finit pas la constitution astrophysique de l’univers, c’est une donn\u00e9e exp\u00e9rimentale, elle d\u00e9finit le syst\u00e8me (ici l’univers) correspondant \u00e0 ces donn\u00e9es. Il se trouve que dans les univers r\u00e9sultant de l’application de cette m\u00e9thode, on est amen\u00e9 \u00e0 supposer de la mati\u00e8re noire et de l’\u00e9nergie noire (le tout \u00e0 hauteur de 95%), de nature inconnue pour proposer des solutions de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale satisfaisant aux observations.<\/p>\n\n\n\n Ceci peut \u00eatre une piste de r\u00e9flexion pour comprendre les incompatibilit\u00e9s entre les mesures astrophysiques et cosmologiques. <\/p>\n\n\n\n Ind\u00e9pendamment de l’argumentaire d\u00e9velopp\u00e9 au paragraphe pr\u00e9c\u00e9dent, il faut rappeler que l’homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 et l’isotropie suppos\u00e9e de l’univers, (principe copernicien, mais aussi hypoth\u00e8se simplificatrice permettant d’obtenir une solution analytique) n’est valable qu’\u00e0 l’\u00e9chelle de l’univers) mais que localement (\u00e0 l’\u00e9chelle cosmologique z<1), au niveau des lois, ceci ne serait pas totalement v\u00e9rifi\u00e9 (de petites disparit\u00e9s pourraient exister) !<\/p>\n\n\n\n Les observations et simulations montrent, qu’en fait, m\u00eame \u00e0 des \u00e9chelles consid\u00e9rables la mati\u00e8re est concentr\u00e9e sur les filaments et est loin d’\u00eatre parfaitement homog\u00e8ne et isotrope (structure en \u00ab\u00a0\u00e9ponge).<\/p>\n\n\n\n Par exemple nous pourrions \u00eatre dans une bulle locale (taille z <1) de sur-densit\u00e9 ou de sous-densit\u00e9, ce qui, selon les \u00e9quations, impliquerait une diff\u00e9rence de la valeur de la constante de Hubble avec celle calcul\u00e9e \u00e0 une \u00e9chelle beaucoup plus grande.<\/p>\n\n\n\n D’une part, une mesure de la constante de Hubble dans la bulle (z<1) o\u00f9 nous serions, ce qui est effectif pour nous et d’autre part, une mesure de la constante de Hubble , pour l’univers homog\u00e8ne et isotrope (z>>1). <\/p>\n\n\n\n Notons qu’un autre observateur, \u00e0 l’ext\u00e9rieur de la bulle, dans une r\u00e9gion o\u00f9 l’homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 et l’isotropie, avec les param\u00e8tres de l’univers, seraient respect\u00e9es, obtiendrait les m\u00eames r\u00e9sultats avec les mesures astrophysique et cosmologique !<\/p>\n\n\n\n Dans cette hypoth\u00e8se la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale ne serait pas en cause, ce serait une approximation abusive des param\u00e8tres qu’il faudrait invoquer.<\/p>\n\n\n\n Ainsi les deux mesures seraient \u00ab\u00a0correctes\u00a0\u00bb mais se rapporteraient \u00e0 deux ph\u00e9nom\u00e8nes diff\u00e9rents.<\/p>\n\n\n\n La th\u00e9orie (l’\u00e9quation d’Einstein) ne dit pas de quoi l’univers est fait, elle d\u00e9crit simplement sa dynamique en fonction des param\u00e8tres physiques qu’on y introduit.<\/p>\n\n\n\n Ce qu’on peut lui reprocher (\u00e0 juste titre) c’est de ne pas int\u00e9grer les ph\u00e9nom\u00e8nes quantiques, ce qui peut \u00eatre la source de ces probl\u00e8mes. Si cela est r\u00e9alis\u00e9 un jour, un grand pas sera franchi dans notre connaissance de l’univers, car il n’est pas douteux que dans les conditions d’\u00e9nergie extr\u00eame qu’a connu l’univers ils ont jou\u00e9 un r\u00f4le. Notons que cela est marginalement introduit pour expliquer le spectre de puissance du RFC.<\/p>\n\n\n\n Les derniers \u00e9l\u00e9ments recueillis par l’instrument DESI, ouvrent une possibilit\u00e9 d’affaiblissement de cette constante au cours de l’\u00e9volution de l’univers, tel que mod\u00e9lis\u00e9 dans la m\u00e9trique de Robertson-Walker (mod\u00e8le chronologique, voir autres possibles descriptions dans d’autres pages du site).<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Le document ci dessous \u00e0 t\u00e9l\u00e9charger donne les \u00e9l\u00e9ments principaux de l’approche standard pour traiter ce probl\u00e8me, on y trouvera, entre autres formules et \u00e9quations, la d\u00e9finition des termes employ\u00e9s.<\/p>\n\n\n\nIsotropie et homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 en question<\/h2>\n\n\n\n
Fiabilit\u00e9 de la m\u00e9thode cosmologique (Planck)<\/h2>\n\n\n\n
Coh\u00e9rence entre les mesures astrophysiques et cosmologiques?<\/h2>\n\n\n\n
L’inhomog\u00e9n\u00e9it\u00e9 peut-elle \u00eatre invoqu\u00e9e pour expliquer l’incompatibilit\u00e9 ?<\/h2>\n\n\n\n
Et la th\u00e9orie dans tout cela?<\/h2>\n\n\n\n
La constante cosmologique est-elle constante?<\/h2>\n\n\n\n