Un peu de physique...

Equation d'état de l'Univers

Le modèle standard de la cosmologie est basé sur une combinaison de ces différents scenarii. Aux tout premiers moments de l'Univers, celui-ci est rempli de radiations et de matière relativiste. C'est donc le modèle décrivant un univers de radiations qui est privilégié. Comme nous l'avons vu, le rayonnement se dilue très rapidement à mesure que l'Univers s'étend. Par ailleurs, la vitesse des particules chute et celles-ci finissent par devenir non relativistes. Dès lors, l'univers de poussières prend le pas.

Entre ces deux modèles aux caractéristiques très différentes il existe toute une palette de situations intermédiaires. Elles sont caractérisées par une équation d'état :

Nous avons démontré dans le post précédent le résultat remarquable suivant :

Ceci conduit à écrire :

Il vient :

ce qui conduit à la formule suivante pour le facteur d'échelle :

Si l'on connaît les valeurs de a(t) et de H à un instant t0 quelconque, on peut écrire :

Dès lors que w est supérieur à -1 on se trouve dans les conditions d'un Big-bang. En l'absence de constante cosmologique on peut réécrire les équations de Friedmann de la façon suivante :

a(t) étant toujours positif, on voit que l'expansion est accélérée si w est compris entre -1 et -1/3 et qu'elle est décélérée dans le cas contraire.

 

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