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Crise de la cosmologie

Un colloque intitulé « Crisis in Cosmology I » s’est tenu à Monçao (Portugal) en 2005. De nombreuses critiques du Big Bang ont été formulées, et quelques explications alternatives des observations ont été proposées.


L’origine de la théorie du Big Bang est l’observation des décalages vers le rouge des raies spectrales des astres. En observant des astres proches, Hubble a montré que leur "rougissement" est proportionnel à leur distance. En appliquant la loi de Hubble à des astres très rougis, et en supposant que ce rougissement soit dû à un effet Doppler, on trouve que l’Univers devait être très petit il y a environ 13 milliards d’années. De nombreuses observations contredisent la théorie initiale du Big Bang, par exemple :

- On observe des éléments lourds dans des astres très lointains ( donc très jeunes lorsqu’ils ont émis leur spectre), alors qu’on pensait que ces éléments étaient produits dans de vieilles étoiles. Un nouveau processus de génération de ces éléments a dû être inventé.
- Dans les spectres d’astres appelés "quasars" (quasi-stars), la raie de l’hydrogène "Lyman alpha" et quelques autres raies apparaissent avec des rougissements périodiques. Il faut supposer que ces raies sont absorbées par des nuages d’hydrogène situés entre l’astre et nous, pour obtenir de nombreux décalages spectraux proportionnels à la distance. Pour donner des raies fines, ces nuages doivent être assez minces, contraints par une "matière noire" inventée à cet effet et mystérieuse ; pis, du fait des périodicités, les nuages se trouvent sur des sphères, de sorte que la Terre est à nouveau le centre du monde...
- Certains atomes émettent des ensembles de raies nommés "multiplets" ; toutes les raies d’un multiplet ont ainsi la même origine, mais les variations relatives des fréquences des multiplets émises par des quasars ne sont pas strictement égales, comme elles le seraient par un effet Doppler ou d’expansion de l’Univers.
- Halton Arp a observé des alignements de quasars avec une galaxie. Le nombre de ces alignements est trop grand pour qu’ils résultent d’un hasard, par projection des images des astres sur la voûte céleste : ces astres sont alignés dans l’espace. Mais le rougissement d’une de ces galaxies est beaucoup plus faible que le rougissement des quasars associés, qui ont ainsi nécessairement un "rougissement intrinsèque" non lié à la distance. Par ailleurs, les objets observés au voisinage de quasars sont beaucoup plus rouges que des objets analogues situés ailleurs.

La plupart des participants au colloque jugent qu’il faut ajouter beaucoup trop d’hypothèses ad hoc à la théorie du Big Bang pour qu’elle puisse être considérée comme fiable. Pour obtenir une théorie alternative, deux problèmes doivent être résolus :

- Il faut trouver une théorie de l’évolution des astres. Des recherches faisant appel à l’évolution de plasma en présence de champs magnétiques ont été présentées ; la complexité du problème n’en permet pas une exposition simple.
- Il faut trouver un mécanisme de rougissement susceptible d’être confondu avec un effet Doppler par interaction de la lumière avec la matière au cours de sa propagation. On a longtemps cherché un tel effet sans penser aux interactions "paramétriques".

Les interactions paramétriques entre des faisceaux de lumière réfractés simultanément par une matière transparente obéissent à deux critères :
- elles sont "spatialement cohérentes", de sorte que les faisceaux de lumière restent bien définis, les images restent nettes.
- la matière qui permet des interactions revient à son état initial après une interaction ; les lois de la thermodynamique sont respectées.

L’interaction paramétrique la plus connue ne fait intervenir qu’un faisceau de lumière, c’est la réfraction. On connaît surtout le résultat d’autres effets paramétriques : génération de faisceaux de fréquences doubles ou triples de la fréquence d’un faisceau laser, plus généralement combinaisons de fréquences. Mais, à l’exception de la réfraction, ces effets ne sont observés qu’avec des appareillages complexes et des sources laser.

En 1968, deux auteurs ont indépendamment observé des variations de fréquence par transfert d’énergie entre faisceaux de lumière. Les impulsions laser qui transmettent l’information (téléphone, Internet...) dans les fibres optiques sont rougies au cours de leur propagation par transfert d’énergie vers le rayonnement thermique ambiant. La théorie de ces expériences (souvent involontaires et gênantes) s’applique à la lumière naturelle, mais seulement dans des milieux très particuliers : en pratique, un gaz raréfié contenant de l’hydrogène atomique excité.

Tous les problèmes de rougissement cités ci-dessus s’expliquent immédiatement par la présence d’hydrogène atomique excité :
- Une grande partie des spectres des quasars, dite "forêt Lyman", est constituée de raies fines dont les fréquences se déduisent du spectre de l’hydrogène atomique ; ces raies sont simplement engendrées par la propagation de la lumière dans de l’hydrogène atomique, à une température de quelques dizaines de Kelvins.
- Pour interpréter aussi le reste des spectres des quasars, il suffit de supposer qu’un quasar est un "micro-quasar" plongé dans un nuage d’hydrogène. Les micro-quasars sont des astres bien connus dans les galaxies ; ce ne sont pas des astres énormes, seulement des résidus de vieilles étoiles.
- Comme tout effet optique, les effets paramétriques sont sujets à une dispersion : il est normal que les variations relatives de fréquence observées dans les multiplets de raies émis par les quasars ne soient constants qu’en première approximation.
- L’excitation d’hydrogène par l’ultraviolet lointain émis par les quasars rend ce gaz susceptible de transférer de l’énergie entre faisceaux d’ondes électromagnétiques, rougissant la lumière. Une intensité ultraviolette plus grande au voisinage des quasars qu’au voisinage des galaxies rougit plus les spectres des quasars que ceux des galaxies. Il n’est évidemment pas indispensable que les astres soient alignés comme dans les systèmes d’Arp.
- Le "vent solaire" est un flux de protons et d’électrons émis par la couronne solaire (il est à l’origine des aurores boréales). Au delà de 5 unités astronomiques (UA : distance de la Terre au Soleil), électrons et protons du vent solaire se combinent en hydrogène atomique excité, qui autorise un transfert d’énergie de la lumière solaire vers les ondes radio et le rayonnement thermique ambiant.

Ce transfert a deux conséquences observées :
- Les fréquences des signaux radio reçus des sondes lointaines (Pioneer 10 et 11 en particulier) sont trop élevées, ce qui a l’apparence d’une "accélération anormale" de ces sondes
- Les fluctuations du rayonnement thermique à 2,7 K sont liées à l’écliptique car le vent solaire est émis de façon anisotrope par le Soleil.


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8 réactions à cet article    


  • (---.---.234.34) 24 janvier 2006 15:40

    « En appliquant la loi de Hubble à des astres très rougis, et en supposant que ce rougissement soit dû à un effet Doppler, on trouve que l’Univers devait être très petit il y a environ 13 milliards d’années. »

    Quand on lit des choses comme ça dès le premier paragraphe, on ne peut pas prendre au sérieux le reste de cet article... l’auteur est peut-être compétent en spectroscopie (si son CV est réel), mais certainement pas en cosmologie ! dommage pour quelqu’un qui prétend la remettre en question !

    - l’explication usuelle du décalage vers le rouge observé en cosmologie ne passe absolument pas par l’effet Doppler. Il s’agit d’un « décalage gravitationnel » résultant de la relativité générale et aucunement lié à une vitesse (ce qui est le cas de l’effet Doppler-Fizeau)

    - ça n’a aucun sens de dire que c’est « en appliquant la loi d’Hubble » qu’on conclut que l’Univers était bien plus dense autrefois. Cette conclusion ressort de la simple hypothèse de l’expansion de l’Univers, laquelle repose sur de nombreux arguments observationnels (abondance des éléments primordiaux, rayonnement cosmologique, etc) passés sous silence par cet article aucunement objectif et bourré de fausses affirmations (comme par exemple celle sur l’origine de l’hypothèse de la matière noire).

    Bref, il serait faux de dire que la cosmologie moderne ne soulève pas des questions très pertinentes sur ce qu’on croyait connaître de l’Univers et de son contenu, remettant en cause diverses choses qu’on pensait savoir, mais plutôt que de prétendre rétablir la vérité en accumulant les affirmations fondées, il serait bon de savoir rester humble et objectif quand on ne connaît pas réellement la cosmologie.


    • JMB (---.---.217.171) 24 janvier 2006 16:51

      Les rougissements de spectres qui sont à l’origine de la théorie du Big Bang peuvent être interprétés de diverses façons ; initialement, il s’agisait d’effet Doppler. Je ne veux pas discuter des diverses formulations de cette théorie, simplement indiquer qu’une interprétation élémentaire des rougissements explique plus d’observations que la théorie du Big Bang sans hypothèse autre que la présence d’hydrogène ...

      Donnez des arguments sérieux pour contester une théorie ; avant de contester un curriculum vitae, renseignez-vous... Je peux même préciser que j’ai été premier vice-président d’une section du CNU


    • deep_turtle (---.---.98.202) 25 janvier 2006 10:29

      Monsieur JMB ne veut entendre aucune des nombreuses objections qui lui ont été faites sur les forums de discussion où il a présenté ses idées, je doute qu’il sera plus ouvert ici, dans un espace qui lui semble dédié.


    • Bernard Lempel (---.---.197.138) 25 janvier 2006 10:47

      Non et non ! Le redshift cosmologique n’a rien à voir avec un quelconque « décalage gravitationnel » Aucun partisan du bigbang ne le prétend. Il s’agit d’un effet dû à l’expansion de l’univers, ce qui entraine l’équivalent d’en effet Doppler Fizeau.

      Oui et Non ! La densité de l’univers est effectivement liée à l’expansion supposée de l’univers. Les arguments observationnels tels que la nucléosynthèse primordiale et du fond cosmologique ne sont pas aussi convaincants que vous semblez le penser. Pour le premier, des anomalies d’abondances existent, il suffit de lire la documentation spécialisée. Monsieur Jacques Moret-Bailly a évoqué à juste titre l’abondance en éléments lourds dans certains quasars que l’on suppose cosmologique compte tenu de leurs redshifts. J’y ajouterai que cela se retrouve dans des galaxies géantes qui existent déjà à moins d’un milliard d’années après le bigbang. Pour le CMB (Fond cosmologique) je vous renvoie à cet article de Richard Lieu et Jonathan Mittaz - Université de Princeton, très technique : http://xxx.lanl.gov/PS_cache/astro-ph/pdf/0308/0308305.pdf Lequel pourrait s’avérer être le coup de grace pour l’interprétation actuelle du CMB.

      Non et Non ! Les observations concernant la matière noire sont trop contradictoires et trop ad hoc pour que l’on puisse en tirer argument : Ad Hoc parce qu’elles s’appuient sur des faits mal interpretés : 1- La rotation des galaxies spirales au sujet de laquelle on oublie de citer l’anomalie centrale. 2- Les Lentilles gravitationnelles associées aux amas de galaxies, dont on calcule une masse qui ne correspond pas à la relation masse-luminosité de ces amas. 3- Le CMB dont les fluctuations sont de 5 ordres de grandeur trop faibles pour expliquer la formation des galaxies et auquel on attribue une masse noire ad hoc pour en compenser la faiblesse ! 4- L’absence de tout échantillon de matière noire. Et ceci malgré tous les efforts des astrophysiciens depuis pas mal de decennies. 5- Il existe d’autres interprétations à la rotation bizarre des galaxies. En particulier MOND.

      Pour finir, Je vous confirme que Monsieur Jacques Moret-Bailly n’est pas autre chose que ce qu’il dit être. J’ai eu l’honneur de le renconter lors d’un colloque d’astrophysiciens. Ce qu’il affirme en ce qui concerne les décalages spectraux pourraient être une explication simple et rationnelle à un phénomène que MM J.P. Vigier et J.C.Pecker ont appelé autrefois « la fatigue de la lumière ». Monsieur Jacques Moret-Bailly n’est pas le seul à proposer l’hypothèse quantique, je vous renvoie à ce site : http://laserstars.org/ Bonnes lectures.


    • (---.---.234.34) 25 janvier 2006 12:44

      « Le redshift cosmologique n’a rien à voir avec un quelconque « décalage gravitationnel » »

      n’hésitez pas à lire un livre ou un article (un vrai, pas un truc écrit par un certain JMB) de cosmologie un jour avant de continuer à dire n’importe quoi... pour prétendre s’exprimer sur la cosmologie et la relativité générale, vaut mieux les avoir étudiées...


    • Bernard Lempel (---.---.197.138) 25 janvier 2006 14:16

      Vous avez dis : « n’hésitez pas à lire un livre ou un article (un vrai, pas un truc écrit par un certain JMB) de cosmologie un jour avant de continuer à dire n’importe quoi... pour prétendre s’exprimer sur la cosmologie et la relativité générale, vaut mieux les avoir étudiées... »

      Réponses : 1- Je n’ai rien dis en ce qui concerne la Relativité. C’est vous qui interpretez !

      2- Citez donc vos sources au lieu de rester aussi vague !

      3- Dans mon intervention je vous ai donné très clairement deux de mes sources. Vous pourriez avoir la courtoisie d’en faire autant, tout le monde aurait appris quelque chose, même vous.

      B. Lempel


    • JMO 10 février 09:38

      Je ne sais pas si cette critique m’est adressée, mais je dois répondre car la critique de la théorie du big bang et du Lambda-CDM est difficile, se heurtant à un tabou.
      Voici donc le problème :
      G. Burbidge et Karlsson ont étudié quasars et montré que les rougissements Z (variations relatives de fréquence) des spectres des éléments lourds sont , pour la plupart très voisins de Z(n)=nK, où K est la constante de Karlsson 0.061. Ces auteurs ont essayé d’étudier les spectres des quasars, avec peu de succès car ils ne sont pas parvenus à expliquer des rougissements élevés. La solution vient du fait que l’entier n ne prend que les valeurs d’une série 3, 4, 6, ... un peu étonnante . Il vaut mieux écrire la loi équivalente Z(p,q)= p(3K)+q(4K), où pet q sont des entiers non négatifs. On remarque alors que les rougissements remarquables 3K et 4K amènent les fréquences Lyman beta et gamma de l’atome H en Lyman alpha, ce qui introduit l’atome H dans le rougissement : la lumière des quasars est rougie en traversant de l’hydrogène atomique « froid » (entre 3000 et 50000K), non excité s’il y a de l’énergie qui pompe des atomes de l’état fondamental 1S à l’état excité 2P. Les atomes 2P rougissent ainsi la lumière par une interaction formée de plusieurs effets Raman impulsionnels stimulés, interaction qui cesse si une raie absorbée empêche le pompage. On obtient ainsi une première famille de raies fines. Une seconde famille résulte de l’excitation de l’hydrogène qui augmente le coefficient B d’Einstein à la fréquence alpha jusqu’à ce que un flash de-excite brutalement le gaz et absorbe par une compétition de modes le rayon observé où il a la fréquence alpha. On obtient par des oscillations de relaxation, des raies à peu près équidistantes en fréquence. Les flash sont observés de la Terre sous la forme de flamboiements (flares en anglais). Cette interprétation des spectres des quasars présente de nombreux avantages : elle n’utilise qu’une spectroscopie étudiée (à plus petite échelle !) dans les laboratoires. Réduisant les distances déduites de la loi de Hubble près des astres chauds, elle réduit le rayon des galaxies spirales qui n’ont plus besoin de matière noire. Comme la réfraction, les rougissements ont une dispersion chromatique, pas de variation de la constante de structure fine. L’accroissement des distances de Hubble près des astres chauds forme des bulles dans les cartes des galaxies, etc.
      La spectroscopie cohérente est plus efficace que le big bang !

      Pourquoi refuser d’en discuter ? De la discussion jaillit la lumière car nul n’est infaillible.


    • JMB (---.---.158.141) 22 mars 2006 09:13

      Dans un commentaire sur l’article de Wikipedia "décalages vers le roug, Deep Turtle écrit :

      « L’effet CREIL est-il à éliminer ? Ses promoteurs le défendent en arguant de sa réalité physique. Il est coriace à critiquer, et jusqu’à maintenant, personne n’a trouvé (à ma connaissance) de faille dans sa théorie. Il n’est donc pas encore éliminé. Encore faut-il, que si sa théorie est bonne, il s’applique en astronomie. Il faut pour cela que de l’hydrogène excité se trouve sur la trajectoire de la lumière. Comme on ne connaît pas la répartition de cet hydrogène, on ne sait pas doser l’effet. Conclusion : point d’interrogation pour l’effet CREIL. »

      Ce commentaire est rassurant car ainsi son auteur ne critique plus les referees des revues de physique qui ont ont publié la théorie de l’effet CREIL.

      Il ne reste plus qu’à trouver de l’hydrogène dans l’univers. Evidemment il y en a sûrement moins que de matière et d’énergie sombres ou noires...

      Il faut ensuite le chauffer pour le dissocier. Où trouver de l’énergie ? La température de surface des quasars dépasse 1000000 K ; c’est trop ! Un peu plus loin, bien sûr, c’est un peu moins chaud. On trouve même des raies Lyman alpha dont l’absorption produit ce maudit hydrogène 2P qui permet de transférer de l’énergie de la lumière, rougie, vers les fréquences radio...

      Quel ennui acec ce vent solaire formé de protons et électrons qui ont la mauvaise idée de se combiner au delà de 5 unités astronomiques en formant de l’hydrogène 2S métastable. En rougissant la lumière du soleil, ce maudit hydrogène augmente les fréquences émises par les sondes Pioneer 10 et 11 ; quelle horreur, il vaut tellement mieux bouleverser la mécanique céleste !

      NON, le CREIL expliquerait trop d’observations et nous priverait de mystères de l’Univers. Que les matières noires ou sombres sont agréables...

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