Trou dans l'Univers

[Guerric de Crombrugghe 0]

Aussi incroyable que cela puisse paraitre! Voilà de quoi donner un nouveau souffle à l'astrophysique...

Deux articles qui parlent d'eux-même : http://www.sciencedaily.com/releases/2007/08/070823164846.htm http://news.yahoo.com/s/ap/20070824/ap_on_sc/universe_hole
Et des dizaines d'autres : http://www.google.be/search?hl=fr&q=hole+in+the+universe+one+billion&btnG=Recherche+Google&meta=

[dg2 2 033]

Ce n'est pas vraiment un trou, mais une region peu dense. Ce qui est atypique dans cette region, c'est son extension surprenamment grande.

[Antares88 0]

Une observation passionante et déroutante en effet !

C’est en réalité la confirmation d’une découverte qui date de 2004. Cette anisotropie dans la densité de matière de l’Univers avait été permise par l’interprétation des mesures des inhomogénéités de l’Univers primordial par le satellite WMAP.

Dans un univers qui serait dominé par une constante cosmologique, ce phénomène s’explique sans difficultés et, du même coup, constitue une confirmation supplémentaire de l’existence de l’énergie sombre. En effet, dans un Univers en expansion accélérée, le puits de potentiel gravitationnel peut être modifié d’une façon telle que les photos issus du rayonnement fossile voient leur fréquence modifiée. Cette modification correspond à un changement de température qui peut-être détectée…

Ce qui est très surprenant c’est la taille de la zone froide dans ce cas précis. Grâce au satellite Planck, nous verrons sans doute plus clair…

[PascalD 4 364]

J' ai entendu cet aprèm, sur Farce Info, de la bouche d' un chroniqueur qui préfèrera peut-être garder l' anonymat, que ça y est, le modèle du Big Bang est foutu et l' Univers n' est plus homogène, à cause de ce petit trou.

Apparament, c' est même plus la peine de lancer Planck (de toute façon, les sondes, ça sert à rien, et ça grève le budget des vols habités).

A+
--
Pascal.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 22-09-2007).]

[vaufrèges 0]

Plus de Big Bang ??

M..de ! On va encore avoir le ChiCyg sur le dos...

[Joël Cambre 1]

Et... Y a de l'eau dans ce trou???

[PascalD 4 364]

tu m' étonnes, Vaufrèges ...
Joël : Non, c' est un trou désert, froid, et sec.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 22-09-2007).]

[dg2 2 033]

Plus de Big Bang ? Super Fulgur l'a vraiment dit ?

[SBrunier 13]

Non...
j'ai dit que çà posait un problème par rapport au canon cosmologique : le principe d'homogénéité et d'isotropie... é pi j'ai dit aussi que çà pouvait aussi donner des indications sur l'Univers à plus grande échelle que celle de l'horizon... é pi j'ai dit aussi que tous ces trucs devaient être confirmés...

S

[PascalD 4 364]

oui, bon, j' ai peut-être exagéré un peu ?
"ça pourrait remettre en cause l' ensemble du modèle actuel de l' Univers" (à peu près) ...

Sauf erreur, ce truc est relativement proche. Sa probabilité d' apparition est faible, d' après ce que j' ai compris, mais ça se situe dans une région pour laquelle l' approximation d' homogénéité est discutable (i.e., on décrit la métrique de cette région par perturbation de la métrique "homogène/isotrope" FLRW). Me semble avoir vu passer des papiers qui prétendent prédire ce genre de grandes hétérogénéité (mot clé : Backreaction) . Mais je me goures peut-être.
[edit]ce truc là par exemple (mais bon, à le relire ça semble plutot spéculatif) :http://arxiv.org/abs/hep-th/0612142

"Trou blanc, ce trou ..." dixit SB. Si ça se trouve, j' ai aussi raté une contrepèterie ?

Allez PUB! (cliquer sur le Podcast de Samedi 22): http://master.radio-france.fr/chaines/france-info/chroniques/etoile/in dex.php?m=3&chro_diff_id=380000521

A+
--
Pascal.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 23-09-2007).]

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 23-09-2007).]

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 23-09-2007).]

[ChiCyg 0]

Serge, déc...es pas - dis leur que c’est pas moi qui t’es filé cette cochonnerie - d’abord on a eu que des rapports très lointains et, de plus, tu me semblais très, très protégé

Vaufrèges, t’inquiétes, j’exècre l’hypermédiatisation des "découvertes" quasi quotidiennes, trop facile de surfer sur ces annonces fracassantes. En revanche, ce qui m’intéresse c’est l’interprétation qui est donnée de ce "trou" et ses conséquences. J’aimerais bien vous lire sur ce sujet.

[dg2 2 033]

Ce trou, ou plutôt cette zone de faible densité, a été soupçonné dans les données de WMAP en 2003-2004 et confirmé récemment par un sondage profond effectué dans le domaine radio. C'est cette dernière confirmation qui a donné lieu aux communiqués de presse qui ont remis cette histoire sur le devant de la scène grand public. Sans doute est-ce le titre de "Un trou dans l'univers" qui a généré autant d'attention, car le phénomène en lui-même, bien qu'étant un peu inattendu, ne mérite pas une telle médiatisation par rapport à d'autres observations un peu curieuses (avez-vous par exemple entendu parler de l'"Axe du Mal" que des cosmologues facétieux avaient donné à l'époque de la guerre en Irak à une structure bizarre vue dans les données de WMAP ?).

À l'heure actuelle, la seule chose que l'on sache avec certitude, c'est qu'il existe une direction dans laquelle le flux lumineux reu dans je ne sais plus quelle longueur d'onde est significativement moindre qu'ailleurs, ce que l'on interprète (logiquement) comme étant un déficit d'étoiles et de galaxies dans cette région. Cette interprétation est confirmée par le fait que la température du fond diffus cosmologique (qui est un rayonnement d'arrière plan ici) connait une fluctuation importante dans cette même direction. Il existe en effet un effet physique connu sous le nom (barbare) d'effet Sachs-Wolfe intégré qui prédit une telle corrélation entre fond diffus cosmologique et zone de vide. En fait, ce vide est très intéressant, car il offre sans doute la preuve la plus explicite de la réalité de cet effet, qui d'habitude n'est mis en évidence que de façon statistique. Même si personne ne doute que l'effet Sachs-Wolfe intégré existe, il est toujours appréciable d'en avoir un bel exemple (qui incidemment apporte une preuve supplémentaire si besoin était de l'existence de l'énergie noire, car sans énergie noire, pas d'effet Sachs-Wolfe intégré).

Ce qui n'est pas su à l'heure actuelle, c'est la distance de de vide et donc sa taille réelle. Il pourrait s'agit d'un vide relativement modeste et proche de nous, ou d'un vide plus important et plus éloigné. Plusieurs éléments semblent favoriser la seconde hypothèse, mais il n'est guèrre utile de trop gloser dessus, car assez vite la spectroscopie permettra de mieux cerner les caractéristiques de ce vide. Il existe pour l'instant des méthodes statistiques qui permettent d'évaluer la taille la plus probable de ce vide, mais elles sont difficiles à préciser. En particulier, elles utilisent implicitement l'hypothèse que la totalité de l'anomalie de température de WMAP est due à ce vide, alors qu'il se pourrait que celui-ci ne contribue qu'en partie à cette fluctuation. Si cela devrait être le cas, alors le vide serait significativement moins grand que ce qui est estimé (estimé, pas mesuré) à l'heure actuelle.

Une fois que l'on a évalué la taille du vide, l'on peut (doit) s'interroger sur la plausibilité de l'existence d'une telle structure. Là encore c'est assez difficile, car, sans entrer dans les détails techniques, il n'existe pas de moyens simples de calculer la probabilité qu'un vide de cette taille existe dans la région accessible à nos observations. De tels vides ne peuvent être décrits qu'à l'aide de méthodes numérique assez lourdes (on dit qu'on est dans le régime non linéaire des perturbations), ce qui rend leur étude dépendante de la fiabilité des codes numériques, aux-mêmes difficilement calibrables sur les observations dans ce domaine. Un des problèmes est que ces vides sont relativement rares, et seules des simulations numériques de très grande taille permettent d'en fabriquer un ou deux, ce qui rend l'établissement de statistiques fiables forcément fort incertaines. Bref au final, il est difficile d'évaluer à quel point une telle structures, avec les propriétés qu'on lui prête serait vraiment étonnamment rare. Il semble vraisemblable qu'à mesure que l'on se penchera sur la question, celui-ci deviendra moins atypique que ce qui était initialement pensé.

Il faut aussi se méfier de ce type d'analyse a posteriori : si par exemple la première voiture que je vois le matin en sortant dehors porte l'immatriculation 303 JN 13, je pourrais affirmer qu'étant donné les dix millions de véhicules circulant en France, il n'y avait qu'une chance sur dix millions pour que je vois cette immatriculation là en premier (ce qui est plus ou moins vrai), mais cela ne signifie pas qu'aujourd'hui est un jour particulièrement spécial du seul fait de ceci.

Ceci étant, les statistiques sur la présence de vides dépendent de deux choses assez radicalement différentes : d'une part les propriétés intrinsèques de l'univers, comme son contenu matériel et la théorie de gravitation qui est à l'oeuvre (selon toute vraisemblance la relativité générale), et d'autre part la structure des inhomogénéités qui existent dans l'univers. Un modèle cosmologique propose de décrire ces deux aspects : à la fois le contenu matériel "moyen", et la structure des inhomogénéités. Cependant, ces deux aspects sont relativement décorrélés sur le plan théorique. De ce fait, il est parfaitement possible qu'il y ait en réalité un excès inattendu de fluctuations dont la taille correspond à celle de ce vide, sans le moins du monde affecter tout le reste. Certes, on ne voit pas pourquoi cela devrait être le cas, mais on ne peut l'exclure. Incidemment, il fut un temps pas si lointain (10 ans) environ, où l'on soupçonnait, sur fois d'autres données que ce fût le cas. Des donnés plus propres avaient par la suite enterré cette hypothèse.

Un exemple trivial pour illustrer cela : supposez que muni de votre connaissance en hydrodynamiques vous essayiez de prédire la structure de la houle à la surface de l'océan, avec un succès certain. Si un jour vous êtes témoin d'un tsunami, cela ne signifie pas que votre modèle de la houle soit incorrect, que les propriétés de l'eau soient différentes de celles que vous pensez, ou que les lois de l'hydrodynamique soient à revoir. Cela signifie qu'il existe un autre phénomène plus rare qui se superpose à celui que vous essayez de modéliser.

[PascalD 4 364]

Merci dg2 pour cette longue explication. Si ce n' est pas trop demander,j' aimerais bien une explication sur le paragraphe suivant (notamment la dernière phrase "car sans énergie noire, pas d' effet Sachs-wolfe intégré" :

quote:

---

En fait, ce vide est très intéressant, car il offre sans doute la preuve la plus explicite de la réalité de cet effet, qui d'habitude n'est mis en évidence que de façon statistique. Même si personne ne doute que l'effet Sachs-Wolfe intégré existe, il est toujours appréciable d'en avoir un bel exemple (qui incidemment apporte une preuve supplémentaire si besoin était de l'existence de l'énergie noire, car sans énergie noire, pas d'effet Sachs-Wolfe intégré).

---

Si j' ai bien compris, l' effet en question est caractérisé par un redshift(ou blueshift) supplémentaire des photons qui traversent une zone dont le potentiel gravitationnel évolue entre l' entrée et la sortie des photons.

Il est clair que dans le cas d' un modèle avec contribution d' énergie noire, la métrique change entre l' entrée et la sortie pourvu que la zone traversée soit suffisament grande, mais dans le cas d' un univers parfaitement homogène, ça sera le cas dans toutes les directions, et l' effet serait inobservable ?
Dans le cas d' une zone de densité plus faible, on imagine que la contribution d' une constante cosmologique serait "plus dominante", et donc que la zone de faible densité serait davantage soumise à l' expansion que les zones adjacentes de densité plus fortes.

Mais pourquoi n' en va-t-il pas de même dans le cas d' une constante cosmologique nulle ?

Le taux d' expansion d' une zone de densité plus faible n' est-il pas différent de celui d' une zone de densité "moyenne", même dans le cas d'un modèle à constante cosmologique nulle ?

Le redshift de l' effet sachs-wolfs dépends du taux d'expansion, ou de l' accélération de celui-ci ?

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 24-09-2007).]

[dg2 2 033]

Quand vous écrivez l'équation qui détermine le potentiel gravitationnel, vous avez la combinaison de deux effets : un effet, qui creuse le potentiel gravitationnelparce que la matière tombe dans une région (plus de matière, donc champ gravitationnel plus élevé et puits de potentiel plus profond), et un effet n'existant que dans un univers en expansion qui vous dit que le potentiel s'atténue du fait que l'allongement des distances causé par l'expansion (en gros, la profondeur du puits de potentiel dépend de sa taille, qui varie au cours du temps). En présence de matière ordinaire ou de matière noire, il se trouve que ces deux effets se compensent exactement. Cette compensation est je crois fortuite, et ne cache rien de profond physiquement, mais elle existe et joue un rôle important quand on étudie la formation des structures.

Ainsi, même si un amas (ou un vide) se forme, le potentiel gravitationnel reste constant (au moins dans le régime linéaire). C'est cela qui explique la relative homogénéité des vitesses de dispersion des galaxies dans les amas, du reste.

Par contre, avec de l'énergie noire, vous n'avez plus compensation des deux effets, et les puits de potentiels sont de moins en moins profonds au cours du temps car c'est le second effet qui l'emporte. Incidemment, c'est ce phénomène qui explique pourquoi il est de plus en plus difficile de former des structures en présence d'énergie noire : en gros, la dilution due à l'expansion est trop forte pour que la matière ait le temps de se rassembler.

[vaufrèges 0]

Ben, merci dg2 et Pascal, cela me semble clair et plaide, s'il en était encore besoin, en faveur de la présence d'énergie sombre et de ses effets concrets et dominants sur de grandes distances.

Si j'ai bien compris, pour la taille et la distance de ce "vide", on en est au stade des "estimations" et, de plus, on ignore s'il s'agit d'une structure banale...ou atypique.

Bref, on a du boulot

[PascalD 4 364]

Merci dg2. Donc, si je vous comprends bien, aucun effet d' ordre 2 n' est significatif dans ce genre de scénario ? (tels que ceux décrits par ce papier, par exemple : http://arxiv.org/abs/0704.1734 )

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 24-09-2007).]

[dg2 2 033]

Bonjour PascalD,

non, a priori, ces idées n'ont strictement rien à voir avec ce vide là.

[PascalD 4 364]

Bon. Quand vous dites "strictement rien à voir", c'est dans le sens où il s' agit d'une modélisation différente de celle utilisée pour ce genre de structure ? Ou bien que ce papier se place dans le cadre d' une théorie de gravitation modifiée ? Ou est-ce un problème d' échelle ?
Bien que classé dans "quantum cosmology", ça me semblait décrire les conséquences de l' utilisation du calcul perturbatif pour décrire les structures à grande échelle. Sauf erreur, l' Univers décrit par une métrique exactement FLRW est dépourvu de structure.

Concernant l' axe du mal (Axis of Evil), qui semble être une anisotropie des différents multipoles (décomposition harmonique du CMB) alignée avec le plan galactique, il y a du neuf depuis 2005 ?
http://www.citebase.org/abstract?id=oai%3AarXiv.org%3Aastro-ph%2F0502237

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 24-09-2007).]

[dg2 2 033]

C'est un probleme d'echelle. Tant que l'on considere des perturbations plus petites que l'horizon, il n'y a aucun probleme mathematique dans le traitement des perturbations, ce qui est le cas de ce vide la. Par contre on peut se demander si dans une configuration ou l'univers ne serait pas homogene a tres grande echelle, mais apparaitrait homogene a plus petite echelle (en l'occurence celle de l'univers observable), les inhomogeneites invisibles car trop grandes n'auraient quand meme pas une influence gravitationnelle mesurable. La question n'est pas resolue avec certitude, mais il semble que les calculs initiaux de la personne qui a lance l'idee soient faux, se basant sur des approximations dont on peut montrer dans certains cas particuliers qu'elles ne sont pas valables. L'histoire a neanmoins fait grand bruit (ne me demandez pas pourquoi), mais le soufflet est finalement retombe assez vite.

Pour ce qui est de l'axe du mal, la nouvelle mouture des donnees de WMAP l'a fait disparaitre, donc il est probable que celui-ci ait ete du a un mauvais traitement des avant-plans de la carte d'anisotropies. Il subsiste cependant des anomalies sur la carte (dont le fameux point froid, consequence de la presence de ce grand vide), que l'on a aujourd'hui du mal a expliquer. Tout porte a croire que ces anomalies n'entachent pas la science qui est faite avec ces donnees (on utilisent la structure de la carte a bien plus petite echelle pour extraire les parametres cosmologiques), mais il y a sans doute des choses a comprendre a ce niveau la.

[PascalD 4 364]

OK, c' est très clair. Merci pour toutes ces explications.

[ChiCyg 0]

quote:

---

Ben, merci dg2 et Pascal, cela me semble clair et plaide, s'il en était encore besoin, en faveur de la présence d'énergie sombre et de ses effets concrets et dominants sur de grandes distances.

---

vaufrèges, j'aime beaucoup le "s'il en était encore besoin"
Je trouve cette histoire assez symptomatique, en laissant de côté l'effet d'annonce qui fera peut-être plouf ...

Voilà une observation qui pourrait remettre en cause deux des hypothèses de base du modèle standard l'homogénéité et l'isotropie de l'univers : le modèle standard les utilise en particulier parce que, sans ces hypothèses, c'est trop complexe. On part donc d'un univers homogène dans lequel les petites inhomogénéités sont traitées comme des perturbations, mais si ces perturbations deviennent trop perturbantes, comme le dit dg2, on ne sait plus faire.

On pourrait s'interroger sur la fiabilité des interprétations des mesures de WMAP (ce que fait en partie dg2) présenté comme ayant fourni une "mesure" des paramètres cosmologiques d'une précision inégalée : âge de l'univers, proportion de matière noire, d'énergie noire, constante de Hubble, platitude de l'univers, inflation, ... En fait, WMAP mesure des différences de température entre différents points du ciel à 5 longueurs d'onde (23, 33, 41, 61 et 94 GHz). La grande difficulté est de distinguer la contribution "cosmologique" et les sources d'avant-plan : à 23, 33 et 41 GHz les rayonnements synchrotron et libre-libre sont plus importants que le FDC, sans parler de la contribution des sources "ponctuelles" (étoiles, galaxies, ... qu'il est difficile d'éliminer). Le traitement des données de WMAP est une "reconstruction" : on suppose a priori que le CMB est un corps noir parfait et on ajuste les données sur cette base pour éliminer les contributions d'avant-plan. Une "reconstruction" n'est jamais exempte d'artefacts (comme en traitement d'image).

Je n'irais pas jusqu'à poser la question de l'origine cosmologique du FDC (s'il n'est pas cosmologique, il semble facile d'expliquer qu'il y ait moins de flux là où il y a moins de galaxies)

J'y vois, encore une fois, le caractère infalsifiable du modèle standard : toute nouvelle observation est incorporée dans le modèle à l'aide de nouvelles hypothèses. Il y a peu, WMAP confirmait la validité de l'hypothèse d'homogénéité de l'univers, maintenant, foin de cette hypothèse, il confirmerait "l'effet Sachs-Wolfe intégré" et par là une nouvelle preuve de l'énergie noire (s'il en était encore besoin ).

Deux attitudes : celle de vaufrèges ou de PascalD, admiratifs des nouvelles avancées de la science, la mienne, plus pessimiste, avec le sentiment que la cosmologie s'enfonce (et enferme notre vision de l'univers) dans une "impasse sans fin".

[vaufrèges 0]

Tu gloses ChiCyg, tu gloses...
Mais c'est vrai que je t'avais provoqué sciemment.
Comme s'il en était encore besoin...

A ce stade, il serait sans doute plus sage d'appliquer la recommandation de dg2, je le cite :

"... Il pourrait s'agit d'un vide relativement modeste et proche de nous, ou d'un vide plus important et plus éloigné. Plusieurs éléments semblent favoriser la seconde hypothèse, mais il n'est guère utile de trop gloser dessus, car assez vite la spectroscopie permettra de mieux cerner les caractéristiques de ce vide"..

S. Brunier aussi estime que avant d'aller plus loin ..."tous ces trucs devaient être confirmés..."

Lorsque ces précisions seront apportées, on pourra peut-être aller plus loin dans l'analyse.
Mais manifestement, comment imaginer qu'on y trouve les "moyens" d'invalider toutes les autres observations, en particulier celles de WMAP qu'il me parait quand même un peu "extrémiste" de vouloir contester en bloc.

On pourrait surtout faire le pari de se trouver finalement face à un phénomène banal..

Donc, de là à tirer des conclusions générales sur l'univers, son homogénéité et son isotropie ... Il y a un grand pas que, même toi ChiCyg, on ne t'autorisera pas à franchir !

Il n'en demeure pas moins une certitude : l'info rapportée par dg2, l'observation de l'effet Sachs-wolfe intégré et sa nécessaire corrélation avec l'existence de l'énergie noire.

N'en déplaise aux pessimistes de ton espèce, ami ChiCyg...

[ChiCyg 0]

vaufrèges, tu écris :

quote:

---

Mais manifestement, comment imaginer qu'on y trouve les "moyens" d'invalider toutes les autres observations, en particulier celles de WMAP qu'il me parait quand même un peu "extrémiste" de vouloir contester en bloc.

---

Ce n’est pas tout à fait ce que j’écris … Pour WMAP, je souligne simplement, que contrairement à ce qu’on pourrait croire, il s’agit de mesures extrêmement difficiles dans leur traitement et leur interprétation avec plein de biais possibles dont la suppression des sources "proches" n’est pas le moindre.

On pourrait peut-être s’accorder là dessus à moins que ton énigmatique phrase suivante ne vienne mettre à bas l’ébauche du plan de paix :

quote:

---

Il n'en demeure pas moins une certitude : l'info rapportée par dg2, l'observation de l'effet Sachs-wolfe intégré et sa nécessaire corrélation avec l'existence de l'énergie noire.

---

Délabyrinthes ta pensée : de quelle certitude s’agit-il :
de l’observation de l’effet ?
ou du fait que l’effet Sachs-Wolfe intégré, par définition, suppose l’existence d’énergie noire ?

Pour ta culture, n’oublie pas de lire les deux interviews de deux philosophes des sciences dans le dernier Ciel et Espace : c’est pas de la vulgarisation, c’est de la philosophie on a même le droit de ne pas être d’accord

[Ce message a été modifié par ChiCyg (Édité le 26-09-2007).]

[vaufrèges 0]

"on a même le droit de ne pas être d’accord"

- Ces philosophes ont parfaitement raison, la preuve.... Je ne suis pas d'accord avec toi !!

"Délabyrinthes ta pensée : de quelle certitude s’agit-il"

- Des deux mon capitaine ! de l'observation de l'effet, et des conséquences de cette observation... Relis dg2 ton gourrou..

Pour t'absoudres, tu vas me conjuguer " avoir délabyrinthé" à l'imparfait du subjonctif..

[Ce message a été modifié par vaufrèges (Édité le 26-09-2007).]

[PascalD 4 364]

quote:

---

Je n'irais pas jusqu'à poser la question de l'origine cosmologique du FDC (s'il n'est pas cosmologique, il semble facile d'expliquer qu'il y ait moins de flux là où il y a moins de galaxies)

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Etant tout de même raisonnablement uniforme (une fois qu' on a retiré les sources proches et le dipôle), si tu pouvais toi aussi délabyrither cette remarque ... (parce que pour moi, naïvement, je me dis que : s' il n' est pas cosmologique, c' est qu' il vient de l' avant plan [lapalisse ?], donc il semble facile d' expliquer qu' il y a autant de flux même s' il y a moins de galaxie )

A+
--
Pascal.