Question:
Pourquoi avons-nous la constante cosmologique?
frodeborli
2014-01-10 03:07:36 UTC
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Puisque la constante cosmologique n'est pas nécessaire pour expliquer que l'univers semble être en expansion, pourquoi l'avons-nous?

Quels autres facteurs nous font avoir cette constante?

Contexte: Sans la constante cosmologique, les étoiles éloignées devraient être affectées par un grand redshift. La quantité de décalage vers le rouge est fonction de leur distance par rapport à nous. Cela est dû à la dilatation du temps gravitationnel. Nous regardons 13 milliards d'années dans le passé, où l'univers était très dense. Ces étoiles devraient subir une gravité extrême, provoquant un décalage d'Einstein.

Puisque nous avons la constante cosmologique, nous recherchons maintenant d'autres explications pour le décalage vers le rouge.

La constante cosmologique est absolument nécessaire pour expliquer la nature précise de l'expansion de l'univers (accélération de l'expansion). Voir le prix Nobel de physique 2011 (http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2011/press.html).
Si vous vous déplaciez dans un trou noir à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, vous ne seriez probablement pas en mesure de l'observer venir jusqu'à ce que vous soyez proche de l'horizon des événements. Le rayon de l'horizon des événements dépend de votre vitesse, de votre point de vue. Si un objet lumineux devant vous se déplaçait également dans le trou à 1 / 10ème de la vitesse de la lumière, il aurait toujours un décalage vers le rouge accéléré par rapport à vous, mais en fait vous pourriez vous écraser dessus avant qu'il n'atteigne le centre du noir. trou. Est-ce plausible? Si tel est le cas, un univers réduit ne pourrait-il pas afficher ces effets?
Si l'univers s'effondrait, vous verriez le blueshifting des galaxies pas le redshifting.
@astromax En raison du Doppler, peut-être. Mais je crois que l'effondrement ne se comporterait pas comme une pâte à biscuits dégonflante. Les régions centrales de l'espace subiraient une traction vers l'extérieur, plus que compenser la traction vers l'intérieur que la coque extérieure devrait subir. Je pense que cela contribuerait à un redshift supplémentaire, car les régions extérieures deviendront plus denses, en plus du décalage vers le rouge initial en raison de la distance. Fondamentalement, je pense que la dynamique nous ferait voir le redshift.
C'est une pensée incorrecte. Si l'univers s'effondre, les coordonnées de l'espace diminueront nécessairement avec le temps. Toutes les galaxies, à l'exception des plus proches, seraient décalées vers le bleu et non vers le rouge.
D'accord, que se passe-t-il si le tissu de l'univers ne s'effondre pas, mais que toute la matière que nous voyons s'effondre à cause de la gravité?
Cela se produit localement (la raison pour laquelle nous avons des choses telles que des groupes de galaxies et des amas de galaxies), mais l'expansion de l'espace sur de grandes distances l'emporte sur la gravité.
Eh bien, je ne crois pas à l'expansion de l'espace à moins de le comprendre. Je crois que c'est une illusion d'optique. Quelqu'un doit m'expliquer pourquoi on ne verrait pas le redshift dû à un univers passé dense en fonction de la distance à ce que l'on observe. Ou au moins, dites-moi que nous le voyons et que nous l'avons pris en compte lorsque nous recherchons un décalage vers le rouge en raison de l'expansion.
Je ne comprends pas vraiment votre confusion tout à fait honnêtement, mais je peux vous recommander des endroits où aller pour savoir pourquoi nous observons ce que nous faisons.
Deux réponses:
#1
+8
Sandesh Kalantre
2014-01-10 10:17:55 UTC
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  • Raison 1:

Regardons les équations de Friedmann sans la constante cosmologique.

$$ \ frac { \ dot {a} ^ 2} {a ^ 2} = \ frac {8 \ pi G \ rho} {3} - \ frac {kc ^ 2} {a ^ 2} $$

Le terme sur la LHS est juste la constante de Hubble au carré $ H ^ 2 $ qui peut être mesurée la mesure directe de la vitesse de récession des galaxies

Le terme de densité peut être considéré comme une combinaison de $ \ rho_ {matière } + \ rho_ {matière noire} $ qui peuvent tous deux être mesurés directement; $ p_ {matière} $ par observation de la matière dans notre galaxie et d'autres galaxies tandis que $ \ rho_ {matière noire} $ par les courbes de rotation des galaxies.

La constante de courbure $ k $ peut être estimée aujourd'hui par les mesures d'anisotropie dans le CMBR.

Il s'avère que les paramètres ne correspondent pas et nous avons besoin de plus d'énergie de masse dans l'univers (presque 2-3 fois ce que nous avions estimé).

Vient ainsi l'énergie noire ou fondamentalement la constante cosmologique. La constante cosmologique ou l'énergie noire ne sont que deux façons de regarder l'équation, soit comme une simple constante, soit comme une forme d'énergie de masse (bien que nous ayons de solides raisons de croire cette dernière).

Et c'est notre image de l'univers aujourd'hui: enter image description here

  • Raison 2:

Or, historiquement, la constante cosmologique était nécessaire pour un raison totalement différente.

La deuxième équation de Friedmann sans la constante cosmologique semble:

$$ \ frac {\ ddot {a}} {a} = - \ frac {4 \ pi G} {3} \ left (\ rho + \ frac {3p} {c ^ 2} \ right) $$

Maintenant, cela prédit pour un type normal de matière, l'univers doit décélérer. ($ \ Ddot {a} <0 $)

Maintenant, les gens ont mesuré le redshift des supernovae de type 1a et ont découvert le résultat assez paradoxal que l'univers était accéléré dans son expansion.

enter image description here

Puisque la matière normale ne peut pas expliquer ce type ou ce comportement, nous devons à nouveau regarder l'énergie noire (ou la constante cosmologique) .Et ainsi avec les inconvénients cosmologiques tant l'équation devient:

$$ \ frac {\ ddot {a}} {a} = - \ frac {4 \ pi G} {3} \ left (\ rho + \ frac {3p} {c ^ 2} \ right) + \ frac {\ Lambda c ^ 2} {3} $$

Ainsi $ \ ddot {a} >0 $ est possible.

Par conséquent, la constante cosmologique est nécessaire pour expliquer à la fois le taux d'expansion actuel et l'expansion accélérée.

Donc finalement l'expansion accélérée peut être expliquée et aujourd'hui nous avons le modèle $ ΛCDM $ de l'univers.

Références :

1: http://en.wikipedia.org/wiki/Friedmann_equations

2: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/univacc.html

3: http://en.wikipedia.org/wiki/Lambda -CDM_model

Je crois que l'univers peut décélérer, voire s'effondrer en ce moment, mais cet effondrement le ferait apparaître visuellement comme s'il se développait à un rythme accéléré - en raison du taux quadratique du déplacement gravitationnel. Comme un univers creux dans une coquille dense. Cela est dû au fait que notre propre région devient moins dense par rapport aux régions les plus éloignées. Ces équations contredisent-elles cette affirmation lors de la suppression de la constante cosmologique?
Concernant les courbes de rotation des galaxies; comment connaître la température de l'espace vide en fonction de la distance à nous? Pouvons-nous être sûrs que l'univers n'était pas plus brillant dans le passé (en d'autres termes éloigné de nous)? Plus de photons en déplacement dans une région devraient contribuer aux courbes de rotation dans cette région.
Qu'entendez-vous par ceci "Je crois que l'univers peut décélérer, voire s'effondrer à ce moment, mais cet effondrement le ferait apparaître visuellement comme s'il se développait à une vitesse accélérée - en raison du taux quadratique de la gravitation décalage?"
Les courbes de rotation sont obtenues soit en utilisant les vitesses des étoiles réelles ou les lignes dans l'hydrogène atomique, en gros la ligne de 21 cm.Il existe d'autres moyens de détecter la matière noire, par exemple la matière noire peut également provoquer une lentille gravitationnelle. .wikipedia.org / wiki / Bullet_Cluster
Puisque l'univers semble en expansion, cela devrait signifier que les étoiles éloignées nous affectent moins avec la gravité en fonction du temps. Les étoiles lointaines, en revanche, devraient paraître plus affectées par la gravité en fonction du temps (en raison de la distance). Je suppose alors un décalage de dilatation du temps. Si, en plus de cet effet, l'univers s'effondre - et la gravité se propage à c - les régions éloignées devraient être plus affectées par la gravité que proches, subissant un effet similaire au mur du son - mais pour la gravité. La somme de cela devrait représenter ce que nous appelons la constante cosmologique, je crois.
En d'autres termes; la constante cosmologique peut simplement être une fonction de transformation, utilisée pour cartographier notre réalité perçue dans notre cadre de référence, à la réalité actuelle.
#2
-2
Christian Hollstein
2014-05-14 12:07:23 UTC
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Je propose le modèle suivant:

L'univers est déjà constitué d'un trou noir central géant attirant notre voie lactée et toutes les autres galaxies. Le décalage vers le rouge observé peut être expliqué par la loi de gravitation 1 / r²: les galaxies qui sont plus proches que la nôtre du trou noir central ont des vitesses plus élevées vers lui que nous. Nous les voyons donc s'éloigner de nous. Les galaxies qui sont plus éloignées du trou noir central que le nôtre ne se déplacent pas aussi vite vers lui que nous. Donc, en les regardant, nous les voyons aussi s'échapper de nous. Le trou noir et la distance qui nous sépare de celui-ci sont si grands que le gradient de champ est assez faible, nous ne ressentons donc aucune force de marée. L'ajustement de la loi 1 / r² de Newton par les équations de champ de relativité générale d'Einstein ne fait pas une grande différence pour ce modèle. Le schéma général du mouvement des galaxies les uns par rapport aux autres reste le même.

Comment ces affirmations peuvent-elles être vérifiées? Voici l'algorithme principal. Il peut être implémenté et exécuté même sur un PC:

Prenez tous les spectres de quasar enregistrés dans les catalogues de quasar connus. Normaliser leurs spectres à zéro décalage vers le rouge. Comparez chaque signature spectrale entre elles. Essayez une compensation raisonnable des différences en fonction de la poussière ou d'autres effets d'ajout de bruit. Si vous en trouvez deux identiques ou similaires, vérifiez les positions des quasars respectifs. Si leurs positions angulaires diffèrent de plusieurs degrés, vous avez des preuves. Parce que vous avez trouvé le même quasar deux fois: une fois vu en ligne directe (courbe), et une fois sa lumière enveloppée par le champ gravitationnel du trou noir central. une galaxie massive dans notre ligne de mire vers eux) des effets de lentille gravitationnelle. Dans ces cas, leurs positions apparentes différaient de quelques secondes ou minutes d'arc. Un certain nombre de quasars jumeaux avec des différences de position angulaires significatives (plusieurs degrés) ou même sur des sites opposés de l'univers serait une preuve du modèle ci-dessus

J'ai suivi une ligne de pensée similaire à celle de vous, et je pense également qu'en raison de 1 / r ^ 2, vous verriez un redshift uniforme. En tombant vers le trou, vous verriez un décalage rouge accéléré dans toutes les directions. J'ai poussé un peu plus loin la ligne de pensée: une fois que vous avez traversé l'horizon des événements, les forces de marée déchireront tout en éléments primaires - électrons, neutrons ou autre. Lorsque ce mélange se rapproche du centre absolu - ils seront moins affectés par les forces de marée et peuvent commencer à former de l'hydrogène, des étoiles et de nouveaux trous noirs - à l'intérieur du premier trou noir.
Le problème avec la recherche de deux quasars identiques est que vous allez les regarder à des distances très différentes - un jeune quasar et un plus ancien. Vous pourriez aussi imaginer que si la voie lactée tombait vers un trou noir géant, vous nous verriez directement «derrière» nous. La voie lactée en miroir semblerait être sur une trajectoire de collision avec nous. L'idée est venue comme une explication alternative au "Grand Attracteur" et au fait que la Galaxie d'Andromède semble être sur une trajectoire de collision avec nous, bien plus rapidement que la masse des galaxies ne peut en expliquer.
J'ai également posé des questions à ce sujet dans le passé sur http://marilynvossavant.com/forum/viewtopic.php?t=376
-1 Il ne pouvait pas y avoir de trou noir central car l'univers n'a pas de centre. Voir cette question: http://astronomy.stackexchange.com/questions/669/what-is-in-the-center-of-the-universe
@called2voyage Comment pouvez-vous être complètement certain qu'il n'y a pas de centre? Existe-t-il certains moyens de savoir que l'univers n'est PAS à l'intérieur d'un autre trou noir? Que toute la matière que nous voyons a été déchirée lors de la traversée de l'horizon des événements d'un trou noir dans un univers "antérieur", et que maintenant ont formé de nouvelles étoiles après des milliards d'années à l'intérieur de ce super trou? Je suis simplement curieux de savoir comment quelqu'un peut être certain et rejeter cette idée. Parce qu'un trou noir a certainement un centre vu de l'extérieur.
@frodeborli Un autre trou noir créant notre univers n'exigerait pas que notre univers ait un centre.
@called2voyage D'accord, c'est juste. Imaginer un univers à l'intérieur d'une singularité, nécessite que tout soit au même endroit vu de l'extérieur - mais vu de l'intérieur, affecté par la dilution du temps et d'autres effets GR ne nécessite peut-être pas de centre.
J'ai lu l'article appelé2voyage auquel fait référence. Il fait valoir complètement à partir du modèle de big bang / univers en expansion. Peut-être que c'est arrivé il y a longtemps. Mais cela n'exclut pas un univers qui s'effondre aujourd'hui avec un décalage vers le rouge observé dans l'ensemble. Voie lactée / Décalage bleu d'Andromède / Grand Attracteur: C'est peut-être juste une "petite" turbulence dans notre groupe local de galaxies. À grande échelle cosmologique, je ne mettrais pas trop de poids sur le décalage bleu observé entre nous et notre quartier


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 3.0 sous laquelle il est distribué.
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