EXPANSION de l'UNIVERS

-expansion de l'univers

Le bing bang est supposé être le départ d’une expansion (et non pas une explosion) de l'espace-temps.Cela signifie que chaque coordonnée d'un point quelconque de l'espace s'est étirée soudain d'une certaine valeur (ainsi que le ferait un ballon de baudruche en phase de gonflement)

Mais, à partir de chaque nouveau point de l'espace ainsi créé par ce multi-étirement, un nouveau gonflement s'est à nouveau produit et encore et encore, répétitivement en chaque point des nouveaux volumes ainsi nouvellement formés. Il n'y a pas de centre à ce phénomène, c'est une extension permanente entre deux points nouveaux ou anciens

Donc le support des unités de longueur s'est pareillement étiré à chaque instant (le mètre-étalon de l'origine du monde était nettement plus petit que celui de l'instant suivant) et ce qu'on pouvait mesurer à un certain moment de la vie de l'univers n'avait pas la même valeur qu'à un instant antérieur ou ultérieur, puisque l'unité de mesure entre 2 époques, était évolutive) 

 

DEFINITIONS

-le facteur d'échelle cosmique -- symbolisée F’é--

exprime la variation de l'unité des longueurs par rapport au temps (dlu / dt)

-le taux d'expansion -- symbolisée hex--

représente l'évolution du facteur d'échelle, sous forme du rapport (adimensionnel)

hex= F'ét / F'é0

où F’é0 est le facteur d'échelle juste après le Big bang (donc pris comme base unitaire) et F'ét le facteur d'échelle au temps t

-le taux d'expansion actuel, désigné sous le nom de paramètre de Hubble

-- symbolisée h–et adimensionnel-

représente la valeur de hex à notre époque (F'ét actuel)

-la constante de Hubble

-- symbolisée H0 –et dimensionnelle, sa dimension étant l'inverse d'un temps-

est une notion liée au paramètre de Hubble, mais elle est plus facile à mesurer

C'est par convention H= / 1 centième de seconde

 

CONSIDERATIONS

1.La valeur du facteur d'échelle est quasiment impossible à chiffrer, puisqu'on n'a aucun repère ni comparatif, pour en proposer un étalonnement.

On suppose toutefois que sa valeur initialement énorme (au Big bang) ensuite rapidement baissé pendant une courte phase nommée inflation.Cette diminution étant exponentielle et isotropique. Les estimations de valeur du facteur d'échelle pendant cette période, sont proposées depuis109jusqu'à 1027

Puis il aurait diminué asymptotiquement, pour être devenu, de nos jours, légèrement supérieur à 1.

Une piste d'évaluation du facteur d'échelle est celle de l'étude du REDSHIFT (DÉCALAGE VERS le ROUGE)

On suppose que le décalage des longueurs d'onde, tel qu'il existe en ce moment sous le phénomène dit effet Doppler, s'est appliqué aux longueurs et à leurs variations liées au facteur d'échelle

-rappel du phénomène Doppler

Posons queλest la longueur d'onde réelle d'une source émettrice de lumière (une étoile par exemple) et λo la longueur d'onde de ce même rayonnement perçue par l’observateur terrestre. Si vet vsont respectivement la vitesse de la source et celle de la phase (célérité) de l'onde lumineuse :

λ/ λs= (1 - v/ vcdonc quand vs augmente, on constate un décalage vers les plus petites λ (rouge) de la source--le rapport / λs) est nommé "redshift"--

En généralisant la notion de redshift, on peut supposer qu'elle soit applicable au rapport (hex= F'ét / F'é0) où F'éest le facteur d'échelle actuel et F'é0 celui de l'origine du monde

 

Certains évoquent parallèlement que le temps pu subir une expansion du même genre -depuis le big bang- mais avec un facteur d'échelle différent de celui affectant les longueurs (mais on tombe alors dans une incertitude complète)

 

2.La valeur du taux d'expansion hex est évolutive dans le temps puisque (F'ét) le facteur d'échelle du moment, est variable

Si hex est > 1, on dit que l’univers est dans une PHASE d’expansion

Si hex est = 1, l’univers est dans une PHASE de stagnation (ou stabilité)

Si hex est < 1, l’univers est considéré dans une PHASE de rétractation.

En fait, il n'existe aucun moyen de savoir quelle est la valeur des facteurs d'échelles et on peut donc échafauder n'importe quelle hypothèse sur les correspondances et variations entre le passé ou l'avenir du monde !

On suppute toutefois que h est actuellement très légèrement croissant (l'expansion s'accélère d'autant plus qu'il y a plus de matière dans l'univers, comme le souligne l'équation de R.W. et comme le laisse aussi penser la valeur de la constante de Hubble ci-après)

Certains prétendent cependant que sa vitesse d'évolution est anisotrope, ce qui ne facilite pas les visions de l'avenir du monde !

Cette anisotropie est cependant flagrante, car les zones de l'espace-temps sont très diversifiées selon les densités de matière qu'elles contiennent (fortes dans les galaxies, très faibles dans les zones sans étoiles, irrégulières dans les zones de collisions ou les zones de trous noirs...) 

Le taux actuel de h(le paramètre de Hubble) est estimé à 2,33.10-20 valeur S.I.+

Mais on le trouve souvent estimé à 0,70, ce qui provient de l'utilisation d'un système d'unités aberrant où l'unité de longueur est le mégaparsec (Mpc) valant 3,085.1022 mètres et où l'unité de fréquence est le kilomètre/s et par mégaparsec, valant 3,24.10-20 s-1)

3..La valeur de la constante de Hubble (H0)

H0 exprime la récession des galaxies (c.à.d. leur éloignement réciproque, sans référence à un quelconque centre commun)

H0 = / 1 centième de seconde

d’où la valeur relevée actuellement >> H0(s-1)= 2,33.10-18 unités S.I.+

Nota : la valeur de H0 est exprimée usuellement avec des unités dites "galactiques" --ces unités sont issues d'un système d'unités n'ayant rien à voir avec les unités courantes, car l'unité de longueur y est le mégaparsec (Mpc) valant 3,085.1022 mètres et l'unité de fréquence y est le (kilomètre/s et par mégaparsec, valant 3,24.10-20 s-1)

Alors avec ces bâtardes unités galactiques, on trouve

H0(la constante de Hubble) estimée à 70(ce qui correspond à 2,33.10-18 s-1)

 

 

INFERENCES

On définit la distance de Hubble (lH) comme la distance de l’étoile visible la plus ancienne, carsituée au maximum perceptible d'où l'on sait recevoir une lumière

C'est en fait le rayon de l’univers >>> l= c / H0  soit # 1,3.1026 mètres)

On en tire également l'âge de l'univers, supposé en très faible expansion >>

tU= 1 / H0 = 4,40.1017 secondes   soit # 13,8 milliards d'années

Nota : comme l’univers s’est étendu pendant que la lumière des origines nous parvenait, on estime --en supposant une variation raisonnable (sic) de l’expansion égale à 3,25,-- que l’univers aurait en fait 13,8 x 3,25 = 45 milliards d’années

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