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Constante cosmologique

Astronomie : Constante cosmologique

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La constante cosmologique, symbole Λ (capitale grecque lambda), a été «inventée» par Einstein peu de temps après la publication de sa théorie de la relativité générale (GR). Il apparaît à gauche des équations du champ d'Einstein.

Einstein a ajouté ce terme parce qu'il pensait, avec tous les autres astronomes et physiciens de l'époque, que l'univers était statique (la constante cosmologique peut créer un univers rempli d'énergie statique de masse, ni en expansion ni en contraction). Cependant, il a très vite compris que cela ne fonctionnerait pas, car un tel univers serait instable… et deviendrait rapidement un environnement en expansion ou en contraction! Peu de temps après, Hubble (en réalité Vesto Slipher) découvrit que l'univers est en train de s'étendre, de sorte que le besoin d'une constante cosmologique a disparu.

Jusqu'en 1998.

Cette année-là, deux équipes d’astronomes ont indépendamment annoncé que les lointaines supernovae de type Ia n’avaient pas la luminosité apparente qu’elles devraient avoir, dans un univers composé presque entièrement d’énergie de masse sous forme de baryons (matière ordinaire) et de matière noire froide.

L'énergie noire avait été découverte: l'énergie noire est une forme d'énergie de masse qui a une densité constante dans l'univers et peut-être aussi dans le temps; contre-intuitivement, il accélère l'expansion de l'univers (c'est-à-dire qu'il agit un peu comme un anti-gravité). La forme la plus naturelle d'énergie noire est la constante cosmologique.

De nombreuses recherches ont été menées pour tenter de déterminer si l’énergie noire est en fait une simple constante cosmologique, ou si c’est la quintessence, ou autre chose. Jusqu'ici, les résultats des observations du CMB (par le WMAP, principalement), de BAO (oscillations acoustiques du baryon, par sondages approfondis des galaxies) et de la supernovae à haut redshift (par de nombreuses équipes) sont cohérents avec l'énergie sombre comme constante cosmologique. .

Donc, si la constante cosmologique est (a) masse-énergie (densité), elle peut être exprimée en kilogrammes (par mètre cube), n'est-ce pas? Oui, et la meilleure estimation actuelle est de 7, 3 x 10 -27 kg m 3 .

Le tutoriel Cosmology Tutorial (UCLA) de Ned Wright et le Cosmology Primer de Sean Carroll (California Institute of Technology) couvrent non seulement la constante cosmologique, mais aussi la cosmologie! Qu'est-ce qu'une constante cosmologique de la NASA? est une excellente intro d'une page.

L'univers d'aujourd'hui a beaucoup d'histoires mettant en vedette la constante cosmologique! En voici quelques-uns qui vous mettront en appétit: Univers au format WMAP: Règles de LCDM, OK?, La Constante cosmologique d'Einstein prédit l'énergie sombre et Aucune «grande déchirure» dans notre avenir: Chandra fournit un aperçu de l'énergie noire.

Il existe de nombreux épisodes de casting d'astronomie qui incluent une discussion sur la constante cosmologique… ils sont parmi les meilleurs: Le fond du Big Bang et du micro-ondes cosmique, Les numéros importants dans l'univers et le Questions Show du 18 mars 2009.

Sources:
http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_accel.html
http://super.colorado.edu/~michaele/Lambda/lambda.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmological_constant

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