samedi 17 septembre 2016

Cosmologie & Géodynamique Interne

Le terme de cosmologie s’est généralisé et recouvre ce qui autrefois apparaissait sous les dénominations distinctes de cosmographie et de cosmogonie. La cosmographie — sans doute la branche la plus «dépouillée» de toute l’astrophysique — étudie la structure géométrique globale de l’espace-temps (courbure et topologie, homogénéité et isotropie, extension finie ou infinie) indépendamment de son contenu

cours Cosmologie & Géodynamique Interne



Problèmes et solutions 
Comprendre la structuration de l’Univers aux grandes échelles, et son origine, constitue un des enjeux les plus actuels de la cosmologie contemporaine. La première difficulté consiste à disposer d’un échantillon représentatif de l’Univers. Nos catalogues de galaxies ou d’autres objets sont d’extension limitée, et le plus souvent situés dans notre environnement.

Des méthodes qui se complètent 
L’exploration et la compréhension de l’Univers impliquent de connaître la répartition des objets qui le peuplent. Si nous n’avons aucun mal à situer une étoile, une galaxie, sur la sphère céleste, comment savoir que telle galaxie est plus distante que telle autre? Et comment mesurer son éloignement? Ce problème, fondamental en astronomie et en cosmologie, est résolu étape par étape. Les réponses ne sont pas encore totalement satisfaisantes

L’expansion de l’Univers et le décalage vers le rouge 
Les objets astronomiques tels que les galaxies et les quasars sont à peu près immobiles par rapport au cadre que constitue l’Univers. Mais le cadre lui-même n’est pas rigide, ni statique: son expansion entraîne les galaxies et les quasars, qui paraissent s’éloigner de nous. Puisque ce cadre n’est pas matériel ce n’est qu’un support géométrique , il nous est impossible d’enregistrer directement son évolution et c’est le mouvement de fuite des galaxies qui la rend apparente. L’expansion de l’Univers, propriété cosmologique fondamentale, est ainsi un fait observationnel. Le fait de reconnaître que cette expansion n’était pas une propriété des galaxies qui la manifestent, mais une propriété du support géométrique cosmique, constitue la démarche de base de la cosmologie de notre siècle.

Les métriques de l’espace-temps 
Nous avons étudié la métrique de l’espace. Du point de vue de la relativité, ou de la cosmologie, l’espace est une section «à temps constant» de l’espace-temps (ce qui ne suffit pas pour le définir, en toute rigueur, car la notion de temps est ambiguë). Écrire des métriques séparées pour l’espace et le temps implique de travailler séparément dans l’espace et dans le temps. Mais ce n’est jamais pertinent en cosmologie. Par exemple, le trajet d’un rayon lumineux ne s’effectue ni à position constante, ni à temps constant.