Question:
Comment est actuellement modélisé l'effet gravitationnel des galaxies en dehors de l'univers visible sur les galaxies de l'univers visible?
Alex R
2020-03-07 23:56:11 UTC
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Étant donné les modèles de l'univers actuellement acceptés,

  • Quelle est la masse en dehors de l'univers visible?

  • Qu'est-ce que l'effet gravitationnel de cette masse sur l'univers visible?

La question Quelle est la force de l'étirement gravitationnel que nous subissons depuis le bord de l'univers? est peut-être lié, mais il se concentre sur un effet d'étirement avec lequel je ne suis pas familier.

Une réponse à la question connexe Dans quelle mesure l'Univers est invisible pour nous, et comment cela affecte-t-il nos théories? déclare:

il ne semble pas y avoir de grandes concentrations de masse en dehors de l'univers observable, car elles seraient considérées comme un biais pour le mouvement des galaxies et des groupes de galaxies, ce qui soutient également que le reste de l'univers est au moins très proche de ce que nous pouvons observer directement

Mais cela parle de l'absence de grandes concentrations de masse , alors que je demande de manière plus générique comment la masse en dehors du l'univers visible est reflété dans les modèles actuels.

Deux réponses:
pela
2020-03-09 02:28:40 UTC
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Nous ne savons pas…

Nous ne savons pas combien d'Univers il y a en dehors de notre Univers observable.

L'Univers observable semble avoir une géométrie "plate" ( au sens 3D, pas en 2D). S'il est vraiment globalement plat, cela continue indéfiniment, c'est-à-dire qu'il y a une masse infinie. Cependant, tout comme la Terre semble plate à petites échelles, il se pourrait très bien que l'Univers ait une autre géométrie à des échelles plus grandes que celles que nous pouvons observer.

Un article récent ( Di Valentino et al. 2019) a revendiqué des preuves d'une géométrie "positivement courbée", ce qui implique que l'Univers n'est que (très grossièrement et avec des incertitudes élevées) trois fois plus grand que ce que nous voyons (voir cette réponse et les commentaires pour le calcul). Cependant, les auteurs en ont sélectionné un parmi plusieurs ensembles de données de Planck Collaboration (2018), et les preuves ne sont pas convaincantes.

… et nous ne le faisons pas. attention

Cependant, peu importe si l'Univers est fini ou infini, nous ne prenons en compte la masse en dehors de l'Univers observable dans aucun calcul. Cette masse ne nous affecte en aucun cas. La gravité voyage à la vitesse de la lumière et n'a donc pas encore eu le temps de nous atteindre. Plus important encore, en raison de la loi carrée inverse, la gravité sur tout objet est de loin dominée par les sources proches.

Eh bien, nous nous en soucions un peu

Il y a un sens dans lequel vous peut dire que la gravité est prise en compte, cependant: Les soi-disant «simulations cosmologiques» visent à simuler la formation et l'évolution de la structure à grande échelle et des galaxies de tout l'Univers. Bien sûr, nous ne pouvons pas simuler l'Univers entier, donc à la place nous en simulons une grande partie; suffisamment grand pour qu'un autre morceau de taille similaire ne soit pas statistiquement différent de celui-ci (de préférence plusieurs centaines de millions d'années-lumière de chaque côté).

Une galaxie proche du bord de la boîte de calcul, disons son côté gauche, ne ressent pas seulement la gravité des galaxies sur la droite. Cela ferait «imploser» l'univers simulé. Nous utilisons plutôt une astuce de calcul appelée "conditions aux limites périodiques", ce qui signifie qu'une particule qui passe par le côté gauche de la boîte entre immédiatement par le côté droit. Et une galaxie proche du côté gauche ressent la gravité de la matière se trouvant près du côté droit.

virgo

Instantané du Simulations de la Vierge ( Jenkins et al. 1998), où j'ai carrelé la boîte en plusieurs exemplaires, en insistant sur les limites périodiques.

Sonne comme une version 3D de l'ancien jeu vidéo Asteroids ... une géométrie toroïdale. Cela fonctionne-t-il pour un univers 3D?
@JimGarrison Inconnu de la plupart, la première simulation cosmologique était un jeu d'arcade Atari.
J'en étais accro :)
Rob Jeffries
2020-03-09 13:31:24 UTC
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Vous n'avez pas besoin de le modéliser si vous supposez que l'univers est homogène et isotrope. Si c'est le cas, alors toute coque uniforme de matériau n'a absolument aucun effet gravitationnel sur quoi que ce soit à l'intérieur de la coque. C'est vrai en physique newtonienne et en GR.

https://physics.stackexchange.com/a/43640/43351

Ce n'est toujours pas le cas savoir si l'univers est infini, mais il est presque certainement au moins plusieurs fois plus grand que l'univers observable (en supposant l'homéogénéité). Donc, la réponse à la quantité de masse au-delà de l'univers observable pourrait être n'importe quoi de $ \ sim 10 $ fois ce qui est dans l'univers observable à l'infini.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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