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Courbure de notre Univers

Message non luPublié :lundi 7 décembre 2015 à 22:35
par Tutiou
Hello !

Il y a une question récurrente que je vois souvent : quelle est la courbure de notre Univers. On parle bien de la courbure de l'espace-temps de l'Univers ou c'est autre chose ? Est-ce que ça caractérise la forme de notre Univers ? (sorte de bouée dont j'ai oublié le nom par exemple)

J'entends souvent qu'on suppose que notre Univers est plat. Qu'est-ce que ça veut dire, que c'est un Univers à la Pac Man ou que c'est une comme une feuille de papier qui grandit et grandit encore avec l'expansion ?

Bref, j'arrête avec mes questions pour l'instant, je m'emmêle trop les pinceaux !

Re: Courbure de notre Univers

Message non luPublié :mardi 8 décembre 2015 à 07:01
par Edji
Salut.

On dit qu'il est plat car la géométrie euclidienne peut s'y appliquer. C'est à dire que des parallèles restent parallèles et que des perpendiculaires restent à 90°. Ce qui n'arriverait pas dans un univers courbe.

Sinon, la forme dont tu veux parler (la bouée) est un tore je pense.

D'autres théories donnent une forme chiffonnée à l'univers (topologie non connexe). Ou bien celle d'un dodécaèdre de Poincaré. Mais, le plus couramment admis est qu'il est plat.

Quand on parle de courbure de l'espace-temps, c'est en rapport avec la gravité. C'est "local" en fait. Le résultat de l'influence gravitationnelle d'une planète, d'une étoile ou d'un trou noir par exemple sur le "tissu" de l'espace-temps. On donne l'image d'un drap tendu sur lequel on aurait posé une boule. Le tissu se tend en une sorte de cône. C'est une courbure de l'espace-tissu... en 2D en quelque sorte. Pour le cosmos, il faut imaginer le même principe dans les 3 dimensions. Et comme espace et temps sont liés... Voilà.

Tout ceci est un gros résumé hein.

Re: Courbure de notre Univers

Message non luPublié :mardi 8 décembre 2015 à 16:10
par bongo
Tutiou a écrit :Il y a une question récurrente que je vois souvent : quelle est la courbure de notre Univers. On parle bien de la courbure de l'espace-temps de l'Univers ou c'est autre chose ? Est-ce que ça caractérise la forme de notre Univers ? (sorte de bouée dont j'ai oublié le nom par exemple)
C’est un peu impropre de parler de la courbure de l’univers, alors que c’est une propriété locale. En fait c’est un terme pour désigner un modèle : FLRW (Friedmann Lemaître Robertson Walker), qui suppose que l’univers à partir d’une certaine échelle est homogène, et donc on modélise les propriétés globales de l’univers à ces échelles, et on ne regarde pas les échelles plus petites (notamment la formation des sous-structures, telles que les amas de galaxies, les galaxies etc..).
La courbure globale, ce n’est pas autre chose que la densité comparée à la densité critique.

Dire que l’univers a une courbure :
- Positive, c’est dire que l’univers a une densité au dessus de la densité critique
- Nulle, c’est dire que l’univers a la densité critique
- Négative : c’est dire que l’univers a une densité inférieure à la densité critique

Cela ne caractérise absolument pas la forme de l’univers étant donné que c’est juste une propriété locale, en moyenne, la courbure en chaque point de l’univers vaut cette valeur.
Après, cela contraint évidemment les topologies possibles, qui elles correspondent aux formes globales.
Par exemple pour une courbure nulle, il existe plusieurs topologies possibles, notamment le plan infini, le tore que tu as cité, ou bien d’autres surfaces orientables ou non.
Tutiou a écrit :J'entends souvent qu'on suppose que notre Univers est plat. Qu'est-ce que ça veut dire, que c'est un Univers à la Pac Man ou que c'est une comme une feuille de papier qui grandit et grandit encore avec l'expansion ?
Plat = courbure nulle, mais cela prête à confusion, il valait mieux dire euclidien.
Donc l’univers pourrait être une parallélépipède qui grandit.

Re: Courbure de notre Univers

Message non luPublié :mardi 8 décembre 2015 à 21:41
par Tutiou
Merci à vous pour ces précisions. Donc ma question est "impropre" et on parle de densité critique pour désigner la courbure globale.

La densité critique est une densité de l'Univers ?

Re: Courbure de notre Univers

Message non luPublié :mercredi 9 décembre 2015 à 10:25
par bongo
La densité critique, c'est comme une masse critique quand tu observes un mobile s'éloignant de la terre.
En effet, vu sa vitesse, si la masse de la terre est suffisante, elle retient le mobile, sinon le mobile s'échappe à l'infini. On appelle masse critique, la limite.

De même, compte tenu de la dynamique de l'univers (taux d'expansion etc...), il y a une densité critique au delà de laquelle l'expansion s'arrêtera, en deçà de laquelle l'expansion continuera indéfiniment...

Donc non la densité critique n'est pas la densité de l'univers... c'st un seuil critique qui pilote l'évolution future de l'univers.

Re: Courbure de notre Univers

Message non luPublié :mercredi 9 décembre 2015 à 21:26
par Tutiou
Super, je me coucherai moins bête !

Par contre, densité critique n'a donc rien à voir avec la notion de densité (masse dans un certain volume), si je comprends bien (sauf s'il y a plein de trucs derrière qui n'ont pas été mentionnée), si ?