Cosmologie et astrophysique

Énergie noire et expansion accélérée

Utilisez le graphe schématique du facteur d'échelle $a(t)$ pour voir comment la fraction de matière $\Omega_m$ modifie l'histoire de l'expansion dans un modèle $\Lambda$ CDM plat, où $\Omega_\Lambda=1-\Omega_m$ et $p_\Lambda=-\rho_\Lambda c^2$ .

Recherche

Matériel

Graphe schématique d'histoire d'expansion $a(t)$
Curseur « fraction de matière Ωₘ »
Commande « angle de vue » et canevas déplaçable
Bouton « Pause »

Protocole

Lire la courbe d'expansion
Partez de la valeur par défaut de $\Omega_m$ et suivez la courbe $a(t)$ du passé à aujourd'hui. La pente de $a$ est le taux d'expansion : l'ère dominée par la matière donne $a\propto t^{2/3}$ , tandis que l'énergie sombre produit une croissance tardive quasi exponentielle.
Balayer la fraction de matière
Faites glisser le curseur $\Omega_m$ ; le modèle étant plat, $\Omega_\Lambda=1-\Omega_m$ s'ajuste automatiquement. Pour $\Omega_m$ proche de 1 la courbe décélère sans cesse, alors qu'un petit $\Omega_m$ la fait rebondir vers le haut — signature d'une expansion accélérée $\ddot a>0$ .
Comparer les univers
Réglez $\Omega_m=1.0$ (matière seule) puis une valeur basse comme 0,3, proche des estimations actuelles. Décrivez comment le futur de $a(t)$ diffère, et reliez l'accélération à une composante de pression négative, $p_\Lambda=-\rho_\Lambda c^2$ .

Simulation

Histoire de l’expérience

En 1998, deux équipes étudiant les supernovae lointaines de type Ia — la High-z Supernova Search Team menée par Adam Riess et Brian Schmidt, et le Supernova Cosmology Project mené par Saul Perlmutter — annoncèrent que l'expansion de l'univers accélère au lieu de ralentir. Ce résultat leur valut le prix Nobel 2011 et ressuscita la constante cosmologique d'Einstein comme candidat « énergie sombre » le plus simple. Des preuves indépendantes s'accumulèrent vite : le fond diffus cosmologique mesuré par WMAP (2003) et Planck (2013) favorise un univers plat, et la croissance des grandes structures correspond à un modèle plat avec environ

\Omega_m\approx0.3

\Omega_\Lambda\approx0.7

. La nature de l'énergie sombre — constante ou évolutive — reste une question ouverte explorée par des relevés comme DESI et Euclid.

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