Demandez à Ethan n ° 49: les inconnus de l'espace rejettent-ils la théorie du Big Bang?
Nous ne connaissons pas la nature de la matière noire ou de l'énergie noire, qui constituent 95% de notre univers. Est-ce à dire que la théorie du Big Bang est mise en doute?
Si votre théorie a des infinis, c'est à ces endroits qu'elle cesse de décrire la réalité. Si le cosmos est né du Big Bang et en même temps sans fin, nous devons croire qu'il est devenu instantanément infiniment grand. Et c'est absurde.
- Jeanne Levin
À certains égards, c'est un miracle que, malgré toutes nos connaissances acquises grâce à la recherche scientifique, nous rencontrons toujours des questions auxquelles nous n'avons pas de réponses. Et chaque semaine, vous essayez de m'éblouir dans ma rubrique hebdomadaire avec vos questions et suggestions. Cette semaine, un lecteur de jlnance demande:Les scientifiques sont sûrs de comprendre l'évolution de l'univers dès le tout début du big bang. Et ils sont sûrs que l'Univers est composé de matière noire, dont la composition est inconnue, et que sa dynamique est contrôlée par l'énergie sombre, qui est également mal étudiée (est-ce une nouvelle force?)
Et comment alors une extrapolation au Big Bang peut-elle être possible, s'il s'agit de matière et si peu est connu au pouvoir dans l'univers?
C'est une question importante à vous poser à chaque fois que vous recevez de nouveaux faits: "Est-ce notre ancienne façon de penser en ce moment?" Voyons.
Il faut rappeler d'où vient la théorie du Big Bang. Historiquement, plusieurs événements ont eu lieu qui ont jeté les bases de la compréhension que nous avons développée maintenant. Les événements sont les suivants:
Une théorie générale de la relativité, une nouvelle théorie de la gravité, a été développée et ses prédictions ont été confirmées. Initialement, il était censé expliquer la précession orbitale de Mercure autour du Soleil, mais il a ensuite prédit un grand nombre de phénomènes, et tous ont été confirmés, y compris la déviation de la lumière des étoiles éloignées par la masse, le décalage vers le rouge gravitationnel, la dilatation du temps due à la gravité et la diminution de l'orbite des voisins. masses, et bien plus encore.
Il a été constaté que les galaxies sont des objets en dehors de la Voie lactée. Initialement, elles étaient considérées comme des nébuleuses, régions de formation d'étoiles, situées à seulement des dizaines de milliers d'années-lumière. Mais la combinaison de vitesses très élevées, qui indiquait l'absence de connexion gravitationnelle avec la Voie lactée, et la différenciation des étoiles individuelles à l'intérieur, nous a permis de conclure qu'elles sont à des millions d'années-lumière.
Les galaxies de l'Univers, situées assez uniformément dans toutes les directions et à toutes les distances, s'éloignent de nous. En combinant le décalage vers le rouge (vitesse d'élimination) et la distance qui les séparent (obtenue en observant les étoiles individuelles), nous sommes arrivés à la loi de Hubble selon laquelle, plus une galaxie est éloignée de nous, plus elle s'éloigne rapidement de nous.
En combinant ces données avec la relativité générale, nous avons constaté qu'au lieu de l'Univers, où toutes les galaxies se dispersent loin de nous, comme de l'épicentre d'une explosion, l'Univers, qui est en expansion, et dans lequel un nouvel espace constant apparaît entre les galaxies, augmentant la distance entre elles. Pour ceux qui s'intéressent aux détails techniques, je dirai que tous les espaces-temps isotropes homogènes (solutions GR qui sont les mêmes dans toutes les directions et distances) doivent contenir soit un espace contractant soit un espace en expansion.
Une des conclusions possibles de ceci (bien que pas la seule) est que dans le passé l'Univers était plus chaud et plus dense, et il se refroidira et se raréfiera avec le temps. C'est l'idée du Big Bang. Cela signifie que l'Univers est en expansion, et le décalage vers le rouge est plus grand, plus éloigné de nous l'objet, car plus tôt il était plus chaud et plus dense.Les longueurs d'onde étaient plus courtes, ce qui signifie qu'il y avait plus d'énergie. La matière et le rayonnement étaient plus proches les uns des autres, et les collisions étaient non seulement plus fortes, mais aussi plus souvent. Si oui, des conclusions très sérieuses en découlent.
1) En termes spatiaux, l'Univers était uniforme. Alors que la gravité devient plus forte si plus de masse est réunie, l'Univers est aujourd'hui plus bosselé qu'auparavant. Donc, une fois qu'il n'y avait pas de superamas galactiques, de galaxies et même d'étoiles. Donc, auparavant, non seulement la différence de densité des différentes régions n'était pas si forte, mais les éléments lourds n'existaient pas, car ils ne sont synthétisés qu'à l'intérieur des étoiles, qui n'existaient pas depuis longtemps.
2) Une fois qu'il était suffisamment chaud pour que les atomes ne puissent pas s'y former. Des collisions assez fortes et fréquentes entre photons et atomes font sortir les électrons de leurs orbites. En extrapolant dans le passé, nous pouvons conclure qu'au début, il était impossible de former un atome stable pour qu'il ne soit immédiatement ionisé par aucun photon.
3) Une fois il était si chaud que même le noyau atomique ne pouvait pas se former. Et, bien que les forces nucléaires soient environ six ordres de grandeur plus grandes que les forces atomiques, l'Univers était à l'origine si chaud et dense, et, par conséquent, il fut un temps où c'était une mer de protons, de neutrons et d'électrons. Puis, en se refroidissant, il est passé par une phase où les protons et les neutrons pouvaient être combinés. Cela aurait dû entraîner l'apparition d'une certaine quantité d'éléments légers et d'isotopes - le deutérium, l'hélium-3, l'hélium-4 et le lithium-7. Leur nombre et leurs proportions sont déterminés par la proportion de baryons (protons et neutrons) par rapport aux photons dans l'univers.Si vous avez de la matière ordinaire (protons, neutrons, électrons) et des rayonnements, et que la théorie du Big Bang est correcte, alors nous pouvons voir des preuves des trois conclusions. Plus précisément, il y aura une lueur résiduelle du rayonnement des premiers stades de l'Univers - presque parfaitement isotrope et homogène, et seulement quelques degrés plus chauds que le zéro absolu.
Des nuages de gaz anciens seront également présents, où les étoiles ne se sont pas formées depuis le Big Bang. Et nous devons être en mesure de déterminer le nombre d'éléments et d'isotopes dès les premiers stades de développement.
Et enfin, nous devrions voir des fluctuations de la lueur résiduelle, bien qu'insignifiantes.
De plus, nous devrions voir une évolution dans la structure et la composition chimique de l'Univers, où les régions plus anciennes et plus proches sont composées de plus grands amas et ont une densité plus élevée d'éléments lourds.Nous n'accepterions pas la théorie du Big Bang si nous n'observions pas tous ces phénomènes - mais nous les observons. Aucune autre théorie ne peut prédire ces choses ni contester la théorie du Big Bang.
Revenons à la question principale: le Big Bang n'a prédit ni l'énergie noire ni la matière noire. Y a-t-il un problème avec cela?Tout ce que j'ai décrit ci-dessus serait vrai, indépendamment de ce que l'on peut trouver d'autre dans l'univers. La seule chose qui change la présence d'énergie sombre et de matière noire est la suivante:
La matière noire affecte certains détails de la formation de la structure. En particulier, car il s'agglutine comme la matière, mais n'interagit pas par collision avec lui-même, ni avec la matière ordinaire, ni avec le rayonnement - sa présence modifie la taille et le nombre de petites galaxies, de grandes galaxies et comment ils sont regroupés. Elle affecte également le spectre de fluctuation du rayonnement cosmique micro-ondes.
Mais même quand il y a cinq fois plus de matière noire que d'habitude, le reste de l'histoire ne change pas.L'énergie sombre affecte la vitesse d'expansion cosmique plus près du moment actuel de la vie de l'univers. Ils ont commencé à deviner son existence en 1933, mais il n'est pas surprenant que cette idée n'ait été prise au sérieux que dans les années 1990: des mesures très précises de distances de l'ordre de dix milliards d'années-lumière sont nécessaires pour commencer à voir son influence sur le développement de l'Univers.
Par conséquent, bien que la matière noire et l'énergie noire représentent une grande partie du contenu énergétique de l'Univers - la matière noire occupe 26%, l'énergie noire - 69% - elles ne représentent pas des difficultés pour la théorie du Big Bang.En principe, dans l'Univers, il pourrait y avoir n'importe quoi ou tout à la fois dans la liste suivante (triés dans l'ordre de la pression positive la plus élevée à la moins négative):- rayonnement sous forme de particules sans masse
- neutrino
- (, , )
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Nous avons des rayonnements, des neutrinos et de la matière, et cela est connu depuis près de cent ans. Et le reste? Il semble que ce soit de la matière noire et une constante cosmologique sous la forme d'une forme spéciale d'énergie noire. Probablement rien de plus.Vous pouvez, bien sûr, le regarder du point de vue du «Big Bang n'a pas prédit cela», mais le Big Bang n'est pas la réponse finale dans l'histoire de l'Univers, mais seulement une partie de l'histoire.
Il y aura toujours quelque chose que nous ne savons pas encore, donc l'inflation cosmique, la matière noire et l'énergie noire ne sont pas un problème pour le Big Bang - elles nous montrent seulement les limites de cette théorie et nous racontent toute l'histoire de l'univers.Source: https://habr.com/ru/post/fr394611/
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