Influence de chaque composante

Auteurs: Sylvain Fouquet, François Hammer

Répartition de l'énergie

Répartition de l'énergie parmi les différentes composantes de l'univers.

Crédit : A. Füzfa

Durant l'évolution de l'univers, l'énergie de chaque composante a évolué ; des particules relativistes, en se refroidissant, sont devenues de la matière froide, un plasma de particules s'est transformé en gaz de photons, l'augmentation des volumes a fait décroître les densités énergétiques, etc. Ces changements de la densité énergétique pour chaque composante influe sur la manière qu'a l'espace-temps d'évoluer. Pour mieux comprendre l'influence de chaque composante, elles sont comparées à une densité critique. Les paramètres cosmologiques sont ainsi définis :

Le premier est celui lié à la matière comprenant la matière classique et la matière noire : $\Omega _m= \frac{\rho_m}{\rho_{c}} = \Omega_{baryons} + \Omega_{DM}$ avec $\rho_{c} = \frac{3H^2}{8\pi G}$ qui vaut $2.10^{-29}$ g/cm³ actuellement. Il est estimé pour l'univers actuel à $\Omega_m$ = 0,3 avec $\Omega_b$ = 0,03 pour les baryons et $\Omega_{DM}$ = 0,27 pour la matière noire
Le second est le paramètre lié aux rayonnements : $\Omega_r = \frac{\rho_r}{\rho_{c}} = \frac{8\pi G P}{H^2c^2}$ car $P = \frac{\rho_r c^2}{3}$ . Il est aujourd'hui négligeable, valant moins de 0,01% du contenu énergétique de l'univers, alors $\Omega_r < 10^{-4}$
Le troisième est lié à la constante cosmologique, aussi appelé énergie noire : $\Omega_{\Lambda} = \frac{\Lambda c^2}{3H_0^2}$ = 0,7. Cette dernière représente donc près de 70 % du contenu masse-énergie de l'univers
Le dernier paramètre cosmologique est lié à la courbure de l'espace-temps : $\Omega_k = -\frac{kc^2}{H^2a^2}$

Le choix de ces paramètres se comprend lorsque les équations de Friedmann sont reprises avec ces paramètres cosmologiques. Cela crée deux relations très simples entre ces paramètres et le terme d'accélération :

$2q = \Omega_{m} + \Omega_r - 2\Omega_{\Lambda}$

$\Omega_k = 1 - \Omega_m - \Omega_r - \Omega_{\Lambda}$