Ciel et espace décembre 2007 cosmology@home

Le projet Cosmology@home est en bêta test depuis maintenant un mois. Le projet gagne de plus en plus en popularité, en témoigne cet encadré publié dans le numéro de décembre de Ciel et espace (numéro 451) :

La Cosmologie a besoin de vous
 
Aprés Seti@home, voici Cosmology@home ! Tout comme le programme de recherche de signaux radio extraterrestres, ce nouveau projet de cosmologie de l'université de l'illinois se propose d'utiliser les ressources disponibles sur votre ordinateur. L'objectif est de confronter différents modèles théoriques à un panel d'observations. Pour participer à ce programme, rendez vous sur http://cosmologyathome.org

Puisque l'on parle de Ciel et Espace, n'oubliez pas de faire un tour sur la web radio qui est un vrai régal.

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Benjamin Wandelt, professeur de physique et d'Astronomie à l'université de l'illinois et responsable du projet Cosmology@home, reste toujours aussi actif pour répondre aux questions des participants sur le forum. Voici par exemple la traduction d'un de ces échanges.

Question de Sou'westerly :
L'énergie sombre ne pourrait-elle pas être l'énergie contenue dans la dimension de l'espace temps elle-même? Je demande cela car selon ma vision simpliste de l'espace temps, je vois la gravité liée à l'effet de distorsion de l'espace temps comme suit :

espace temps



L'espace temps résiste à cette distorsion liée à la gravité, en d'autres termes l'espace temps se veut plat.

La masse de l'univers va provoquer une courbure de l'espace temps, mais s'il n'y avait pas assez de temps pour permettre à la courbure de croître à cette taille, il y aurait une énergie potentielle stockée dans l'espace temps, comme on pourrait l'observer avec un ressort. Serait-ce votre énergie sombre? Lorsque la courbure de l'univers est plus importante que celle nécessaire pour équilibrer la gravité, l'effet ferait "déplier" l'espace temps provoquant une accélération de l'expansion de l'univers, car c'est l'essence même de la force de réaction à la pesanteur.

Manifestement, il y a une faille dans cette réflexion, Einstein y aurait-il pensé lors de son explication de la constante cosmologique. Je voudrais donc savoir si il est possible de comprendre la faille à l'intérieur de ma vision de l'espace à une dimension ?

Dave.

Réponde de Benjamin Wandelt :

L'une des façons de modéliser l'énergie sombre consiste à prendre en considération l'énergie propre du vide. Einstein a introduit ce concept sous la forme d'une nouvelle constante de la nature, la constante cosmologique. Cependant lorsqu'il en eu l'idée, il l'utilisa non pas pour expliquer l'accélération de l'Univers (dont il n'avait pas connaissance), mais la présenta comme un moyen de stopper dans la théorie l'effondrement de l'Univers.

Einstein pensait que l'Univers était statique et éternel. La relativité générale, sans la constante cosmologique prédisait un Univers en évolution (en expansion ou en contraction). Ceci rentrait en contradiction avec le point de vue philosophique d'Einstein et il a constaté qu'en ajoutant un terme à ses équations, il pouvait parfaitement équilibrer l'Univers entre d'un coté l'effondrement et de l'autre l'expansion. Einstein a décrit cette introduction de la constante cosmologique comme "la plus grande gaffe" de sa vie, car cela lui a empêché de prévoir l'expansion de l'Univers plus tard observée par Hubble.

Interpréter l'énergie sombre comme une énergie du vide pose deux importants problèmes conceptuels :
  1. Bien que l'énergie du vide soit prédite par la physique des particules, la quantité prévue est  inconsidérément supérieure à l'énergie sombre, et 
  2. même si nous venons de dire que la constante cosmologique est une nouvelle constante de la nature sans essayer de l'expliquer à l'aide de la physique des particules, cela ne peut que très difficilement être une explication valable. Le travail de la physique théorique consiste à expliquer les choses avec un plus grand nombre de lois fondamentales, et par conséquent de réduire le nombre de paramètres ; ne pas accumuler les paramètres.

J'en explique plus à ce sujet dans mon article publié sur 2physics.com.

Amitiés,
Ben

PS: En relisant votre question, je pense avoir répondu à une question différente de celle que vous avez posée. Les équations de la relativité générale nous disent de quel façon l'espace temps réagit à la masse et à l'énergie. Ce que vous décrivez devrait avoir un effet pour l'effondrement d'une surdensité, lorsque la répartition des masses se modifie et devient plus dense. Il est possible de résoudre les équations de façon précise dans le cas d'un univers infini qui abrite une région plus dense en effondrement. Dans ce cas, on n'observe aucune accélération de l'Univers dans son ensemble. Donc, si je comprends ce que vous suggérez, cela exigerait une modification des équations d'Einstein et, donc, une entorse à la relativité générale. Ensuite, il faudrait veiller à ce que cette modification de la théorie soit conforme aux observations très précises de la  relativité générale dans le système solaire. Mais il semble que votre question est de savoir si votre idée fait déjà partie de la relativité générale, et si je la comprend correctement, la réponse est "non".