THÉORIE SUR UNE HYPOTHÈSE COSMOLOGIQUE
Introduction: Dans le modèle standard, l'origine de l'univers est rejetée dans une singularité. Cette phase primordiale, où les lois de la physique sont caduques, conduit la science à un renoncement terrible et définitif.
La terre plate, le système solaire géocentrique,... autant d'apparences que l'esprit humain a dû reconnaître comme telles pour obtenir une approche toujours plus précise du réel. L'explosion gigantesque qui façonne notre univers en expansion ne peut-elle se dérouler d'une manière différente de celle actuellement envisagée ?
La présente note n'a d'autres prétentions que de que de formuler quelques idées générales susceptibles de constituer le point de départ d'une hypothèse cosmologique conforme aux observations ; en particulier, la grande conquête intellectuelle du XX siècle d'un univers en évolution, n'est pas remise en cause.
Chapitre 1: Postulats cosmologiques
- Universalité et constance des lois de la physique y compris la relativité générale.
- Principe de logique : les systèmes structurés obéissent à des lois semblables et seuls les systèmes ouverts sont représentatifs du réel, d'où proposition d'une cosmologie non fermée conceptuellement.
Chapitre 2 : Fondements observationnels
- Expansion parabolique du système des amas de galaxies et évolution de l'univers
- Rayonnement thermique universel à 2,735 kelvins
- Nucléosynthèse primordiale des éléments légers
- Courbure pseudo euclidienne d'un espace général de Riemann
- Activité des noyaux galactiques des quasars et autres astres très énergétiques ( sources radio extragalactiques, X, gamma, étoiles très chaudes, WR, etc. )
Chapitre 3 : Les trous noirs
§ 1 Généralités : Un collapsus spatial de type « trou noir », tel que l'envisagent les astrophysiciens, représente l'effondrement gravitationnel d'une quantité de matière localement confinée et entraînant, dans son mouvement, la portion associée d'espace ( et de temps ).
Phénomène dynamique, le trou noir se caractérise par une membrane unidirectionnelle, ou horizon événementiel, pour laquelle la vitesse de libération atteint la valeur limite C.
Le franchissement, de cet horizon, ne peut se faire que de l'extérieur vers l'intérieur de l'objet. Même le rayonnement électromagnétique est piégé par le champ gravitationnel et seule la gravitation du trou noir se propage vers l'extérieur – à la vitesse C – la courbure de l'espace-temps étant ouverte sur l'extérieur de celui-ci.
§ 2 Conséquences : L'évolution du trou noir semble devoir le conduire à des densités supérieures à celles des nucléons, puis, inévitablement, à une singularité et cela d'autant plus sûrement que les équations non linéaires de la relativité générale, décrivant les processus gravitationnels, impliquent une rétroaction de ces champs.
§ 3 Réflections : L'aspect le plus logique et le plus significatif du réel semble bien être représenté par la théorie des ensembles dont le schéma correspond exactement aux structures mises en œuvre par la Nature dans les domaines les plus variés. Cette mathématique indique la voie pour refuser toute impasse en bannissant tout ensemble clos tel univers considéré comme la totalité.
En conséquence, la singularité – le paradoxe – sera évitée, car irréaliste puisque l'évolution s'y poursuit hors des lois de la physique, si l'on suppose qu'à l'intérieur du trou noir, et au cours de son évolution, d'autres trous noirs « secondaires », d'ordre hiérarchiques immédiatement suivant N+1, s'y produisent de manière à empêcher la création d'un noyau singulier. Que l'on imagine un univers en contraction de type big crunch, se condensant en multiples trous noirs dans les régions les plus denses et où la totalité serait, elle-même, un trou noir.
Ce remplacement de la singularité par une discontinuité de l'espace-temps « création de trous noirs », correspondrait à une quantification universelle de la gravitation ( et du temps) à l'échelle du trou noir.
D'après l'hypothèse ci-dessus, bien que densités de matière et d'énergie, intensités des champs gravitationnels et vitesses d'effondrement paraissent extrêmes dans la zone de l'horizon, selon le temps perçu par un observateur extérieur – temps des coordonnées de la relativité générale -, ces divers éléments doivent reprendre des valeurs relativement faibles à l'intérieur, pour un observateur placé en cette dernière région – temps propre-.
Les enseignements de Lemaître et de Robertson nous font comprendre que la solution de Schwarzschild n'est pas singulière en 2GM/C2 . Cela signifie que le changement des coordonnées n'est pas un simple artifice mathématique mais une exigence incontournable de la physique des milieux cosmiques. En effet, selon cette idée, les trous noirs d'ordre N+1, absorbent une partie de la matière et de l'énergie, mais également du moment angulaire, de l'entropie ainsi que de l'espace-temps.
Le principe de quantification universelle peut s'interpréter comme un processus transférant aux trous noirs d'ordre N + 1 l'excédent de courbure du trou noir d'ordre N, évitant ainsi la création d'infinis, pour les trous noirs de tous ordres.
Selon les idées ci-dessus, il est possible que la matière provenant du proche environnement, accélérée à proximité du trou noir, soit soumise à un freinage gravitationnel après la traversée de l'horizon, puisqu'en l'absence de singularité, la courbure générale doit reprendre de faibles valeurs.
Ainsi se profile la possible évolution d'un trou noir dans lequel la création de trous noirs secondaires, aux endroits les plus denses, évite la singularité finale. La région périphérique, malgré ses caractéristiques, ne peut constituer une singularité mais doit représenter un milieu relativiste accessible à la physique des hautes énergie et, bien sur, à la théorie de la relativité générale.
Pour terminer ce chapitre, notons qu'un observateur situé à l'intérieur de l'objet, décrira un univers en contraction sphériquement symétrique autour de lui. Abusé par le décalage vers le violet du rayonnement issu d'un horizon de densité extrême semblant se rapprocher de lui à la vitesse de la lumière, il en déduira une future annihilation de son cosmos dans une singularité.
Chapitre 4 : Les trous blancs
§ 1 Généralités : Symétriques des trous noirs, par rapport au temps, les trous blancs se caractérisent comme des systèmes en expansion.
§ 2 Réflexions : Il convient de noter que trous noirs et trous blancs sont affectés d'une dynamique d'ensemble excluant la possibilité d'objets statiques.
D'après ces simples réflexions, les trous blancs doivent émettre de la matière et de l'énergie de façon erratique.
À l'intérieur d'un trou blanc, et compte tenu des réflexions ci-dessus, matière et énergie, espace et temps, tous en expansion générale, s'éloignent des régions centrales en accélérant progressivement pour tendre vers la vitesse C – constante d'Einstein – selon le temps des coordonnées à l'approche de l'horizon qu'ils franchissent avant d'émerger dans un trou blanc d'ordre N + 1. Ils sont alors accélérés selon leur temps propre et ne peuvent que se diluer dans ce nouveau milieu. En effet, l'horizon n'est franchissable, ici, qu'en sortant de l'objet.
Nous voyons que matière-énergie et espace-temps, donc également courbure générale, moment angulaire et néguentropie sont renouvelés par l'apport de trous blancs d'ordre N – 1 qui émergent de façon aléatoire et rayonnent dans l'espace d'ordre N, rendant inutile et même impossible la singularité antérieure.
La courbure générale doit venir, probablement, de l'intérieur des trous blancs sous forme d'ondes gravitationnelles en expansion à la vitesse C.
Constitués d'une partie interne « froide « et d'une périphérie relativiste, les trous blancs expulsent leurs constituants dans un milieu avec lequel ils ne peuvent être en connexion – y compris gravitationnelle – que par la partie extérieure de leur horizon, l'atmosphère.
Pour terminer ce chapitre, notons qu'un observateur situé à l'intérieur de l'objet, décrira un univers en expansion sphériquement symétrique autour de lui. Abusé par le décalage vers le rouge du rayonnement issu d'un horizon de densité extrême semblant s'éloigner de lui à la vitesse de la lumière, il en déduira qu'une singularité est à l'origine de son cosmos.
Chapitre 5 : Les aspects des trous blancs
Les quasars, les noyaux des galaxies actives, des galaxies de Seyfert, des BL Lacertae, les Eo des parties centrales des amas de galaxies sont tout à fait désignés pour être les sièges des trous blancs. Toutefois, il semble plus logique de penser que tout noyau de galaxie est concerné sans oublier la formation des bras spiraux, celle des amas globulaire et, même, celle des associations stellaires OB.
Chapitre 6 : Notre Univers
Avec un rayon de courbure de l'ordre de 4 ou 5 gigaparsecs, une densité de 10-30 ou 10-29 g.cm-3, notre Univers présente les caractéristiques géométriques d'un trou noir. Toutefois, sa dynamique révélée par les décalages vers le rouge du spectre des galaxies lointaines indique un phénomène cinématique qui ne peut être qu'une expansion, expansion déjà prévue par la relativité générale dans le modèle standard. En fait, il est assez curieux que son facteur d'accélération exige une énergie négative alors que le contenu matériel demande une forte proportion de matière noire.
§ 1 Réflexions : Si l'on admet que l'expansion cosmologique ne peut être que celle d'un espace-temps issu de trous blancs entraînant la matière et l'énergie, la suggestion du principe de quantification universelle accrédite l'idée d'un univers trou blanc.
§ 2 Conséquences : Selon ces idées, l'espace en expansion générale entraîne la matière l'accélérant jusqu'à ce qu'elle disparaisse à l'horizon lorsqu'elle tend vers C. Le « gonflement » de l'espace et la masse manquante s'expliquent par la simple émergence des trous blancs.
Le système est ouvert et l'horizon à peu près immobile radialement en constitue la frontière. Il s'agit, alors, d'un ensemble de longue durée malgré l'expansion de ses constituants, mais celui-ci n'est ni statique ni éternel.
Les noyaux galactiques ne doivent pouvoir rayonner que par une partie de leur masse car la matière se déplace vite et dans le même sens que la gravitation.
Nous reconnaissons là le caractère inditerministe du macrocosme qui rejoint celui, déjà connu, du microcosme.
Quelque soit leur ordre hiérarchique N, ces trous blancs constituent des systèmes hors équilibre thermodynamique puisque les transformations n'y sont pas adiabatiques, les créations et disparitions y étant continuelles. Hors des régions périphériques, l'expansion de l'espace y conditionne le sens et la vitesse d'écoulement d'un temps cosmique avec pour conséquence un accroissement irréversible de l'entropie, car l'existence de trous blancs très chauds dans un espace assez froid permet l'organisation de structures complexes au prix d'une augmentation de cette entropie toujours partiellement renouvelée.
Le phénomène de rotation, général dans le cosmos, permet, allié à la gravitation, de créer les conditions de stabilité des divers systèmes : morphologie des galaxies, amas et binaires stellaires, systèmes planétaires, etc. Sujets à rotation, les trous blancs sont soumis à force centrifuge, force de Coriolis et champs magnétiques. Notre Univers, en tant que système ouvert, et pour un référentiel extérieur situé en un lieu d'ordre N + 1, devenu possible, est affecté d'une rotation d'ensemble, bien que l'expansion puisse paraître rigoureusement radiale puisque parcourant des géodésiques courbées.
L'isotropie et l'homogénéité apparentes de l'ensemble font penser à un univers explosif alors qu'il s'agit d'un mécanisme « d'écoulement » où naissance et mort – et non début et fin -, ne sont pas exclues mais seulement, repoussées dans le temps.
Chapitre 7 : Conséquences
Faisant irruption de façon aléatoire dans notre Univers sous la forme de noyaux actifs, les trous blancs doivent offrir d'abord l'aspect d'astres extrêmement denses, excessivement chauds et en rotation très rapide sur eux-mêmes ; noyés dans des gaz, leur luminosité absolue n'est pas forcement importante.
Ces noyaux devraient éjecter, de façon sporadique, des objets très denses, généralement par paires, de part et d'autre du noyau géniteur (conservation de l'impulsion). Plus petits, mais de nature et d'aspect identiques, ceux-ci connaîtront les mêmes formes d'activité.
Rappelons que leur masse extérieure est exclusivement celle de la zone relativiste et de l'atmosphère extérieure, puisque à la base de cette dernière, le déplacement tend vers la vitesse C, c'est à dire presque aussi vite que l'interaction gravitationnelle et dans le même sens que cette dernière ; ainsi s'explique la faible masse apparente des noyaux galactiques malgré leurs réserves énergétiques et matérielles considérables et leur très grande longévité.
Ces éjections sont, probablement, dues à des fluctuations de l'horizon, elles-mêmes consécutives aux créations internes d'ordre N – 2. Elles évitent donc les excédents de courbure générale et les rotations excessives.
Ainsi se crée, par étapes explosives successives, la hiérarchie des astres cosmique : noyaux des super amas et des amas de galaxies, noyaux des galaxies, des amas globulaires, etc. Par ces éjections, s'expliquent la dynamique des amas de galaxies, celle des super amas et l'aspect alvéolaire du cosmos. Toute cette nouvelle matière entraîne, avec elle, un excédent d'espace qui dilate l'espace local comme une interaction gravitationnelle négative.
Les bras spiraux, symétriques aux effets de marée près, semblent bien être créés par des objets à l'activité encore persistante s'éloignant lentement du noyau principal, dans son plan de rotation et laissant une traînée constituée d'étoiles ou de proto-étoiles. Comme celle du bulbe et celle du halo des spirales, la population II des elliptiques est, alors, créée par des amas stellaires en provenance du noyau galactique, sous forme d'éjections émises à des latitudes d'autant plus variables que ce noyau est actif. Ces amas se dilueront en courants d'étoiles. Dans ce dernier cas, il n'y a pas de rotation générale.
Il est proposé de situer la charnière entre théorie explosive et théorie par condensations – charnière qui existe dans toute cosmologie relativiste -, au dessous des micro quasars, des sursauts gamma, des supernovae, des étoiles à neutrons et autres pulsars. L'absence de preuves spectrographiques de la contraction des amas gazeux denses, pourtant nombreux et souvant très accessibles, le permet.
Il semble que la nucléosynthèse du deutérium, de l'hélium et du lithium soit le privilège de l'horizon et que celle des éléments plus lourds ait lieu, au moins partiellement, dans les étoiles. Lorsqu'il émerge, le noyau doit rayonner surtout dans la partie la pus énergétique du spectre électromagnétique puis, avec l'apparition d'une atmosphère d'abord légère et baignant dans un espace en expansion et en rotation rapides et se diluant en R2 mais très dense au niveau de l'horizon du noyau, doit se produire un décalage spectral vers le rouge qui n'est pas l'effet gravitationnel d'Einstein. Ce phénomène local dû à l'expansion de l'espace plus rapide que celle de la matière, s'ajoute au décalage cosmologique ; il rend l'astre moins lumineux et diminuera lorsque l'atmosphère s'épaissira puisqu'il prendra alors son origine plus loin de l'horizon.
Ainsi, les quasars s'identifieraient-ils à des noyaux galactiques parfois relativement proches tel 3C273 estimé à près d'un gigaparsec mais, peut-être, expulsé de NGC 4486 noyau de l'amas Virgo.
Les fluctuations du rayonnement cosmologique correspondent, alors, à la disparition des galaxies dans la zone des Z=1200, proche de l'horizon de l'univers, la zone d'ionisation de l'hydrogène.
Les galaxies, amas et super-amas de galaxies, comme les amas d'étoiles et même les régions périphériques des galaxies, doivent être affectés d'une légère expansion due aux nouveaux apports issus des noyaux actifs.
Chapitre 8 : L'horizon
Au franchissement de l'horizon, la température doit être comprise entre celle de Planck et celle nécessaire à la création des particules les plus massives, quarks ou cordes. Cela permet aux travaux effectués sur le modèle standard de trouver leur place ici selon des zones très proches de l'horizon : zone hadronique, zone leptonique, etc.
L'horizon paraît extrêmement dense et doté d'une énergie inépuisable. Il doit renfermer en effet, une grande partie de la matière, de l'énergie et de l'entropie. La vitesse de franchissement C est la même pour tous les horizons, c'est la vitesse maximale d'expansion de l'espace-temps, peut-être, granulaire. En effet, dans chaque univers il existe de multiples horizons internes et un horizon « périphérique » obéissant tous aux mêmes lois physiques.
L'horizon et sa banlieue relativiste sont le moteur gravitationnel de la dynamique des trous blancs. Ils se manifestent, alors, sous la forme d'une énergie accélérant l'expansion.
Les ondes gravitationnelles en provenance des trous blancs d'ordre N – 1 sont la cause de fluctuations continuelles de l'horizon, c'est à dire que la constante de Hubble H0 doit osciller localement et varier par effet de distance.
Le problème de l'antimatière serait résolu en considérant un écoulement symétrique, à celui suggéré par la présente note, de trous noirs d'antimatière en effondrement selon le schéma du big crunch et dont les horizons seuls coïncideraient avec ceux du système de matière en expansion, décrit, et seraient le point de passage obligé. Sur les horizons, les univers symétriques verraient les particules de l'un et antiparticule, de l'autre, réciproquement annihilées en photons gamma porteurs des charges électriques par paire + et -, neutrinos, quarks ou cordes et d'hypothétiques particules élémentaires d'espace-temps (gravitons ?), seuls capables d'atteindre réellement C, puis à nouveau créés et séparés par écoulement de temps contraires selon un effet Hawking. L'astucieux diagramme de Krustal, et ses solutions négatives, nous poussent à le croire. La physique ne devrait, peut-être, pas ignorer une symétrie des trous noirs et des trous blancs par rapport au temps.
Il n'est pas suggéré, dans cette note, que les noyaux puissent représenter un phénomène dû à un effet retardateur du big bang, l'hypothèse exposée ici étant en contradiction avec cette éventualité qui ne ferait que repousser la singularité. Le spectre du fond diffus serait perturbé, en gamma, par les très nombreux trous blancs, si ces derniers étaient tous en connexion avec notre espace et donc tous accessibles aux observations.
Conclusion :
Ainsi s'organiserait un système hiérarchisé ouvert où chaque élément est, lui-même, élément.
La matière, mais également l'énergie, l'espace, le temps et l'entropie se voient entièrement recyclés à chaque nouveau passage à travers un horizon et cela au niveau maximal d'énergie, ou au niveau des particules les plus élémentaires. Cet horizon constitue donc une barrière infranchissable à jamais pour toute évolution susceptible de troubler les propriétés des divers systèmes.
À l'échelle cosmologique, l'indéterminisme de la création façonne un monde gouverné par la mécanique relativiste, l'attraction gravitationnelle et la quantification universelle.
Peuplé d'une multitude de noyaux denses qui sont autant de lentilles gravitationnelles, de matière souvent invisible (les noyaux ?) et sujet à une expansion accélérée (les irruptions d'espace-temps ?), notre Univers apparaît d'autant plus flou que des décalages spectraux locaux d'intensités variable se superposent au décalage cosmologique.
La relativité spatio-temporelle implique celle des dimensions et des temps référentiels placés de part et d'autre de l'horizon extérieur d'un univers N donné, affectant ainsi des propriétés d'étendue et de durée relatives comparables pour les trous blancs de tous ordres. Chaque noyau devient alors un univers semblables aux autres, quelque soit l'ordre de celui-ci. Cela implique, aussi, que l'interaction gravitationnelle semble se déplacer dans des espaces infinis.
Les résultats engrangés de la cosmologie sont la source d'enseignements, par comparaison, de la structure et de l'évolution des trous blancs.
Prolongeant le big bang et en conservant les acquis, l'hypothèse proposée ici, permet à la physique de s'affranchir des singularités cosmiques qui restent des êtres mathématiques et non physiques, et de satisfaire le premier postulat cosmologique posé.
Les résultats cosmologiques actuels réellement significatifs sont conservés (expansion et évolution, fond diffus, nucléosynthèse primordiale, matière et énergie noires), et il est mieux tenu compte des phénomènes explosifs nombreux. Les conséquences sur une éventuelle fusion entre les mécaniques relativiste et quantique ne sont pas envisagées. Une nouvelle quantification est, en elle-même, prometteuse.
