a201
Le Big Bang jumeau et le problème de l'âge de notre univers.
L'étude des évolutions conjointes de ces deux univers jumeaux correspond aux deux articles suivants :
- J.P. Petit & P. Midy : Astrophysique de la matière fantôme - matière. 3 : L'ère radiative : Le problème de l'« origine » de l'univers. Le problème de l'homogénéité de l'univers primitif. Physique Géométrique A, 6, 1998.
- J.P. Petit & P. Midy : Astrophysique de la matière fantôme - matière. 1. Le cadre géométrique. L'ère de la matière et l'approximation newtonienne. Physique Géométrique A, 4, 1998. ** **
...Nous pouvons définir des échelles de longueur R et R*. Nous étudions l'évolution par rapport au temps t de notre premier univers, supposé être le nôtre (mais éventuellement : t* = - t). En un mot : nous décidons de décrire les évolutions des deux univers avec le même marqueur temporel t.
...Pendant l'ère radiative, nous supposons que R(t) varie comme R*(t). Nous supposons que les deux univers sont fortement couplés. Ainsi, lorsque l'ère radiative prend fin dans les deux univers, l'ère dominée par la matière commence. Examinons tout d'abord cette deuxième période.
...Si les deux densités r et r* sont supposées égales (dans l'ère dominée par la matière, les pressions p et p* sont négligeables, comme dans les modèles classiques de Friedmann), les tenseurs T et T* sont égaux. Alors, les équations du champ se réduisent à :
(142)
S = S* = 0
dont la solution commune est (143)
R = R* = ct
et correspond à une expansion linéaire dans les deux univers. Nous montrons dans l'article cité que cette expansion est instable. L'un des deux univers commence à s'étendre plus vite que l'autre, qui ralentit. *Voir Physique Géométrique A, 4, 1998, section 2.
*(144)
...Les deux lois R(t) et R*(t) s'écartent de leur évolution initiale linéaire commune. Nous supposons que R(t) correspond à notre propre univers. Dans la figure (145), le modèle standard, avec une constante cosmologique nulle.
(145)
...En 1994, la revue Nature a évoqué un problème sérieux concernant l'âge de l'univers, suite aux mesures effectuées par le télescope spatial Hubble sur des galaxies lointaines, où le satellite avait découvert des céphéides.
...Il s'est avéré que les distances de ces galaxies avaient été surestimées. La nouvelle valeur correspondante de la constante de Hubble, augmentée, a réduit l'âge de l'univers à 8 à 9 milliards d'années.
...Jusqu'en 1994, l'âge des étoiles les plus anciennes de notre galaxie, situées dans les amas globulaires, était estimé à environ 15 à 20 milliards d'années.
...Après les mesures effectuées en 1993-1994 par le télescope Hubble, l'univers est devenu plus jeune que ses propres étoiles !
...Quatre ans plus tard, la situation ne semble pas tout à fait aussi critique, pour deux raisons.
-
À la suite des mesures du satellite Hipparcos, la calibration des céphéides a été modifiée.
-
Les théoriciens ont fourni de grands efforts pour réduire l'âge des étoiles les plus anciennes des amas globulaires.
Mais ce problème n'est pas encore clos.
...La figure suivante montre comment le modèle du Big Bang jumeau agrandit systématiquement l'âge de notre univers, par rapport au Modèle Standard (ligne pointillée) pour une valeur donnée de la constante de Hubble Ho.
(146)
...Dans la figure 144, nous voyons comment la matière fantôme propulse notre matière « en avant », accélérant notre processus d'expansion. Inversement, nous pouvons ralentir l'expansion de l'univers fantôme (décrit par rapport à notre temps t, bien sûr). Ainsi, l'univers fantôme agit comme une « constante cosmologique ». Classiquement, on considère que la constante cosmologique correspond à la force répulsive du vide. Dans ce modèle, l'univers fantôme possède une « force répulsive », accélérant notre expansion.
Version originale (anglais)
a201
The Twin Bang and the problem of the age of our universe.
The study of the joint evolutions of these twin universes corresponds to the two following papers :
- J.P.Petit & P.Midy : Matter ghost-matter astrophysics.3 : The radiative era :The problem of the "origin" of the universe. The problem of the homogeneity of the early universe. Geometrical Physics A , 6 , 1998.
- J.P.Petit & P.Midy : Matter ghost-matter astrophysics. 1.The geometrical framework. The matter era and the newtonian approximation. Geometrical Physics A , 4 , 1998. ** **
...We can define length scales R and R*. We study the evolution with respect to the time t of the first universe, supposed to be ours ( but, possibly : t* = - t ). In a word : we decide to describe the evolutions of the two universe with the same time-marker t.
...During the radiative era we assume R(t) varies like R*(t). We assume the two universes to be closely coupled. Then, when radiative era ends in both folds, the matter dominated era starts. Let us first study this second period
...If the two densities r and r* are assumed to be equal ( in matter dominated era the pressures p and p* are negligible, like in the classical Friedmann's models ), the tensors T and T* are equal. Then the field equations reduce to .
(142)
S = S* = 0
whose common solution is (143)
R = R* = ct
and corresponds to a linear expansion in the two universes. We show in the mentioned paper that such expansion is unstable. One of the two universes starts to expand faster than the other, which decelerates. *See Geometrical Physics A , 4 , 1998, section 2.
*(144)
...The two laws R(t) and R*(t) depart from their common initial linear evolution. We assume R(t) corresponds to our own universe. In figure (145) the standard model, with a null cosmological constant.
(145)
...In 1994 the Journal Nature evoked a serious problem about the age of the universe, after measurements performed by the Hubble space telescope on distant galaxies, where the satellite discovered cepheids.
...It appeared that the distances of these galaxies had been overestimated. The corresponding new valueof the Hubble's constant value, enlarged, shortened the age of the universe to 8-9 billions years.
...Until 1994 the age of the oldest stars of our galaxy, located in globular clusters, were estimated to be to some 15-20 billions years old.
...After the measurements in 1993-1994 by Hubble telescope's, the universe became younger than its own stars !
...Four years after, the situation looks not quite so critical, for two reasons.
-
From Hipparcos satellite measurements, the calibration of cepheids was modified.
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The theoreticians made large efforts to shorten the age of the oldest stars of globular clusters.
But this problem isn't closed yet.
...Next figure shows how the Twing bang model enlarges systematically the age of our universe, with respect to the Standard Model (dotted line) for a given value of the Huuble's constant Ho.
(146)
...In figure 144 we see how the ghost matter propels our matter "forwards", accelerating our expansion process. Conversely we can slow down the expansion of the ghost universe (described with respect to *our *time t, of course). So that the ghost universe acts like a "cosmological constant". Classically one considers that the cosmological constant corresponds to the repulsive power of vacuum. In this model the ghost universe owns a "repulsive power", accelerating our expansion.