L’expansion accélérée de l’Univers

Dans la vidéo du jour, on parle de la mise en évidence de l’expansion accélérée de l’Univers…et dans la prochaine on verra les théories qu’on peut mettre dessus !

Un mot sur le « diagramme de Hubble étendu » que j’ai présenté dans la vidéo. Je l’ai obtenu (pour les différents scénarios) à partir d’une petite simulation (faudra que je partage le code quand il sera un peu propre). Et il y a plusieurs points que je peux préciser à ce sujet.

Tout d’abord les publications sur l’expansion accélérée ont tendance à publier le diagramme « distance vs redshift » avec les axes inversés par rapport à ce que j’ai fait, donc avec z en abscisses et la distance en ordonnées.

Ici par exemple le graphique dans l’article de Physics Today de Saul Perlmutter, de la collaboration High Z

Perlmutter, S. (2003). Supernovae, dark energy, and the accelerating universe. Physics today, 56(4), 53-60.

Malgré tout, j’ai choisi de faire l’inverse (distance en abscisses et z en ordonnées) pour que ça soit raccord avec un diagramme de Hubble traditionnel.

A propos de la distance

Ensuite il faut parler de « distance ». En relativité générale, la notion de distance est un peu ambigüe. On peut parler de distance propre, de distance comobile, … ici on parle généralement de distance de luminosité. La distance de luminosité d’un objet est celle qu’on déduit en comparant sa luminosité apparente et sa luminosité intrinsèque (ou sa magnitude comme sur le graphe de Perlmutter). La distance de luminosité est plus grande que la distance propre puisqu’elle prend en compte la dilatation de l’espace et donc l’allongement du trajet de la lumière. On pourrait prendre une autre distance pour faire le diagramme, mais c’est moins raccord avec les mesures expérimentales.

A propos de la vitesse

Sur la question de l’interprétation de l’expansion comme une « vitesse » des galaxies, j’ai évacué rapidement le sujet pour bien souligner que l’interprétation Doppler n’était pas la bonne. Mais si on le souhaite, on peut bien sûr définir une sorte de « vitesse », mais je trouve qu’utiliser le terme est un peu confusant. Il s’agirait plutôt de la dérivée temporelle d’une distance (disons la distance propre entre deux galaxies), mais qu’il ne faut pas interpréter comme « la vitesse d’un truc matériel mesuré dans un référentiel ». Et dans ce cas, si on dit que c’est « juste » la dérivée temporelle d’une distance, alors aucun problème à dépasser la vitesse de la lumière.

Il y a un autre exemple classique de ce phénomène : imaginez un laser très puissant tournant à 1 radian par seconde, et tellement puissant qu’on observe la tâche lumineuse qu’il produit sur un mur à 600 000 km de là. La tâche lumineuse se déplacera sur le mur à une « vitesse » de 600 000 km/s. Pour autant on n’entre pas en contradiction avec la relativité restreinte. Cette « vitesse » est la dérivée temporelle d’une distance, mais pas la vitesse de propagation d’un bout de matière ou d’énergie mesurée dans un référentiel.