1
Întregul dosar, în format pdf, compilat de un cititor, Alain Schamp (decembrie 2007)
Problema vârstei universului.
Desigur, încercăm să legăm logic aceste diferite lucrări. Argumente legate de descrierea evoluției acestor doi cosmoși gemeni ne conduc, de exemplu, la concluzia că densitatea medie a materiei-fantomă trebuie să fie mai mare decât cea a materiei.
Pentru a „trata" sistemul celor două ecuații de câmp cuplate, descriem cele două foi de univers prin metrici numite Robertson-Walker. Este vorba despre metrica riemanniană care integrează cele două ipoteze de omogenitate și izotropie, deci ea este cea care, în cazul unui singur univers, conduce la soluțiile lui Friedmann.
Introducem doi
factori de scară
R(t) și R*(t).
Acestea sunt dimensiunile caracteristice legate de fiecare dintre cele două universuri.
Problema privește condițiile inițiale. Se presupune „că la foarte început" (dar acest cuvânt va fi reluat și comentat ulterior) parametrii celor două universuri sunt identici (
r = r
- , p = p*). În aceste condiții
T = T *
iar ecuațiile de câmp devin:
S = S
- = 0
Soluția este atunci:
R = R* = ct
O expansiune liniară în ambele universuri.
Obiecție imediată: ce facem cu nucleosinteza, cu sinteza heliului, de exemplu? O expansiune liniară ar fi mult prea lentă. Dacă mergem înapoi în timp, ca în modelul standard, ajungem la condiții în care temperatura este suficientă pentru a corespunde fuziunii hidrogenului în heliu (și a hidrogenului-fantomă în heliu-fantomă).
În modelul standard, modelul lui Friedman, rapiditatea expansiunii, în faza primordială, este cea care îngheață reacția și împiedică transformarea întregului hidrogen în heliu.
Să ne rezervăm răspunsul la această întrebare pentru mai târziu, spunând pur și simplu că modul de evoluție este diferit după cum predomină materia sau radiația. Să începem prin a ne ocupa de „faza materiei", când contribuția radiației devine neglijabilă (în modelul standard aceasta corespunde lui t = 500.000 de ani).
Se arată atunci că acest mod de expansiune liniară
R = R* = ct
este instabil. Unul dintre cele două universuri își vede expansiunea accelerând, în timp ce ea încetinește în al doilea. [A se vedea pe site:
Geometrical Physics A ,
4
, 1998, secțiunea 2.
]
Presupunem că este propriul nostru univers cel care își vede expansiunea accelerând.
Am văzut mai sus că constanta lui Hubble era legată de tangenta la curba R(t). În modelul standard, cu o constantă cosmologică luată egală cu zero:
Cu acest nou model, avem:
Cu linie întreruptă, curba care ar corespunde modelului standard. Se observă, față de acesta, o îmbătrânire a universului. De fapt, în această instabilitate a celor două expansiuni conjugate, universul-fantomă se comportă ca și cum ar propulsa înainte universul nostru, care, dimpotrivă, îl frânează.
Universul-fantomă se comportă.... ca o constantă cosmologică. Efectul său este similar cu acel misterios „pouvoir répulsif du vide".
A fost odată un timp când mulți oameni credeau că mercurul urcă în barometre pentru că natura avea oroare de vid.
Astăzi vidul nu mai este oribil: a devenit respingător
Această teorie a celor două
universuri în interacțiune oferă o interpretare care are avantajul de a fi mai puțin ezoterică, nimeni neștiind ce este oroarea de vid.
Cu toate acestea, universul care tinde să accelereze rămâne destul de aproape de legea liniară, ceea ce face să se poată envisaja o gamă destul de largă de scenarii de expansiune care s-ar potrivi cu această problemă a vârstei celor mai bătrâne stele din galaxia noastră.
Cum să alegem între cutare sau cutare scenariu de expansiuni conjugate
R(t) și R*(t)
, legate prin două ecuații diferențiale cuplate? [A se vedea pe site:
ecuațiile (37-a) și (37-b) din Geometrical Physics A,
4
,
1998.]
Înapoi la sub-sumarele acestei inițieri în cosmologia gemelară
Pagina următoare