Matière et lumière

[Valentino]

Bonjour,

 

Le satellite Planck nous a offert une superbe photo du fin fond de l'univers. Plus on regarde loin dans l'univers, plus on remonte dans le temps. En théorie, si nous arrivons à regarder encore plus loin, on pourrait voir le Big Bang. Alors expliquez moi comment on peut regarder l'origine de la création de toute matière de l'univers tout en ayant cette même matière sous nos pieds? Et oui pour que la matière soit vu il y a 13 milliards d'années et qu'elle soit au même moment sous nos pieds, c'est bien que la matière voyage plus vite que la lumière ?

 

Merci de m'éclairer sur ce point qui reste encore flou...

[mono]

attention, ce que voit planck ce n'est pas "La matière" , c'est la lumière émise lors de la création de cette matière

['Bruno]

Planck ne peut pas voir tout l'univers. Il voit juste la portion d'univers située à 15 milliards d'années-lumières de nous (j'arrondis à 15 milliards). Les objets qui étaient dans cette portion d'univers au moment où on les observe ne sont pas, aujourd'hui, sous nos pieds : à cause de l'expansion, ils sont à présent situés très très très très loin !

[Valentino]

Oui mais en admettant que nous puissions "voir" le big bang, ce raisonnement est plausible ?

[Kelthuzad]

Alors expliquez moi comment on peut regarder l'origine de la création de toute matière de l'univers tout en ayant cette même matière sous nos pieds?

 

Effectivement nous ne voyons qu'une infime portion de la matière. Les objets que nous voyons tels qu'ils étaient à une époque proche du big bang doivent être à une distance-lumière proche de l'âge de l'univers.

 

Et oui pour que la matière soit vu il y a 13 milliards d'années et qu'elle soit au même moment sous nos pieds

 

Donc ceci est bien sûr erroné, la matière sous nos pieds, on la voit au présent.

 

Ce qui t'amène à une fausse conclusion, la matière ne peut pas voyager plus vite que c, cependant la vitesse d'éloignement entre deux objets dû à l'expansion, la "dilatation" de l'espace, peut atteindre et dépasser c, mais ce n'est pas les galaxies ou autres objets qui se déplacent, c'est bien l'espace qui s'étire, en gros 1 mètre devient 1,01 mètre.

[Dom de Savoie]

Bonjour Valentino,

 

La difficulté que tu soulèves vient d'une confusion fréquente. Tu assimiles le Big Bang à une explosion partie d'un point donné, alors que le Big Bang a eu lieu partout à la fois dans un univers possiblement infini. Le découplage de la lumière et de la matière qui correspond au fond cosmologique ( CMB ) observé par Planck a, tout comme le Big Bang, eu lieu au même moment et partout à la fois. Nous recevons donc en permanence depuis toutes les directions de l'univers, un flux de photons émis environ 380 000 ans après le Big Bang.

 

Dominique

['Bruno]

Très bonne explication de Dom ! Encore une fois, le point clé est de comprendre que l'univers n'est pas né dans une explosion ponctuelle.

[gglagreg]

Encore une fois, le point clé est de comprendre que l'univers n'est pas né dans une explosion ponctuelle.

 

ben pourtant on dit bien que "puisque" l'on constate que l'univers est en expansion (travaux de Hubble ) c'est donc qu 'il a été à l'origine , il y a très longtemps un "point " ( en inversant la flèche du temps ...)

 

et après la phase d'explosion de ce point il y aurait une phase d'inflation très rapide .... ( encore en discussion , mais de plus en plus acceptée )

 

on trouve ça dans toute revue scientifique reportage DVD TV etc etc ce n'est pas moi qui ait inventé cela ... tout le monde a déjà vu / lu ça quelque part ...

 

 

je n'ai rien à priori contre un big bang qui se déroule partout à la fois ( genre bouquet final du 14 juillet ) mais alors dans ce cas je ne vois plus le lien avec un univers en expansion ...

l'inversion de la flèche du temps ne marche plus ...

Modifié 23 mars 2013 par gglagreg

[Dom de Savoie]

Bonjour gglagreg,

 

Ton point soulève la deuxième confusion qui est couramment faite (la première étant de dire que le Big Bang est une explosion qui a eu lieu en un point particulier).

 

Je m'explique : on parle souvent de "l'univers" en oubliant d'ajouter l'adjectif "observable" or c'est très important. L'univers est beaucoup plus grand que ce que l'on peut observer.

Donc oui, quand on remonte la flèche du temps l'univers observable était bien concentré en une zone extrêmement petite, elle était même centrée sur l'endroit où tu te tiens actuellement ! Mais un autre point situé à l'autre bout de la galaxie est également le centre de son univers observable. Au moment du Big Bang ce point était sans doute très proche de "ton" propre centre de l'univers, mais il en était distinct (du moins lorsqu'on remonte à une infime fraction de seconde après le Big Bang, car avant, la notion même de distance ou de temps n'a pas de sens avec notre compréhension actuelle de la physique).

 

Tu peux ensuite procéder de proche en proche et tu te rendras compte que chaque point de l'univers est le centre d'un univers observable qui n'est pas confondu avec les autres. Avec ce raisonnement, tu peux réaliser que l'Univers (le grand avec un grand U) pouvait être infini au moment du Big Bang.

 

Dominique

[Luc Cioni]

attention, ce que voit planck ce n'est pas "La matière" , c'est la lumière émise lors de la création de cette matière

 

Enfin, il a fallu attendre un peu (380000 ans) de sorte que l'hydrogène puisse être ionisé.

['Bruno]

Même si l'univers avait commencé par un point (c'est-à-dire même si on pouvait remonter plus loin que le temps de Planck et s'il n'était pas infini), ça n'empêche que la naissance de l'univers s'est produite partout.

 

Dire que le big bang s'est produit partout à la fois est d'ailleurs trompeur: le big bang est juste le nom d'une théorie. Ou alors on entend par là la naissance de l'univers, là OK. Mais ne disons pas qu'il s'agit d'une explosion se produisant partout à la fois (genre bouquet final du 14 juillet) puisque le big bang n'est pas une explosion (si on entend par là la naissance de l'univers). Ou alors vous utilisez le mot "explosion" dans un sens différent et trompeur.

 

Attention aussi que le schéma ci-dessus n'est pas un dessin mais un diagramme d'espace-temps. Il faut connaître les règles d'un diagramme d'espace-temps, un outil mathématique, pour bien l'interpréter. J'avais bien détaillé la représentation de l'univers sous forme de diagramme d'espace-temps dans le sujet "A quoi ressemble l'univers", qu'on doit trouver dans le sous-forum FAQ je crois.

Modifié 23 mars 2013 par 'Bruno

[Valentino]

Merci beaucoup pour vos réponses, même si je ne peux pas me vanter d'avoir encore tout compris.

 

Selon cette théorie du big bang, l'expansion (ou tout du moins la phase d'inflation de l'univers) s'est faite bien plus rapidement que la vitesse de la lumière ?

[Dom de Savoie]

Merci beaucoup pour vos réponses, même si je ne peux pas me vanter d'avoir encore tout compris.

 

Selon cette théorie du big bang, l'expansion (ou tout du moins la phase d'inflation de l'univers) s'est faite bien plus rapidement que la vitesse de la lumière ?

 

Oui, durant la phase d'inflation les dimensions de l'univers ont été multipliées par un facteur gigantesque en une fraction de seconde. Mais comme c'est l'espace lui même qui s'est créé, des points de l'univers ont pu se retrouver séparés par une distance considérable durant cette fraction de seconde, sans que cela viole la relativité.

 

Dominique

[Tachyons]

En faite, la vitesse de l'inflation de l'univers et d'un objet ou une particule ne peu pas être comparé.

Je m'explique: un objet aura une vitesse donné selon un référentiel contenue dans l'espace-temps.

Mais étant donné que pour l'inflation de l'univers, on parle de la dilatation de l'espace-temps lui même, c'est plus compliqué, car il n'y a pas de déplacement, il y a juste la création d'espace.

Si l'univers se dilate lentement, l'espace se créer lentement, deux objets séparés donneront l'impression qu'il s'écarte lentement.

Mais si l'univers se dilate vite, l'espace se créer vite, on aura l'impression qu'il s'éloigne à une vitesse phénoménale, mais pourtant ils ne se déplacent pas.

 

Voilà j'ai essayé de faire simple

Antoine

[Tachyons]

A bas quelqu'un a répondu plus vite

['Bruno]

Parler de vitesse d'expansion n'a aucun sens. L'expansion (que ce soit l'inflation ou l'expansion actuelle) n'est pas un truc qui bouge. On ne peut donc pas dire que l'expansion va plus ou moins vite que la lumière, par exemple, de même qu'on ne peut pas dire que l'augmentation du prix de l'essence est plus rapide que la lumière.

 

Il faut plutôt imaginer qu'il s'agit d'espace qui se crée partout. Si au bout d'un milliard d'année il s'est créé autant d'espace qu'il y en avait au départ, ça signifie que l'espace a doublé. Deux objets préalablement distants de 2 Gal (milliards d'années-lumières) sont maintenant éloignés de 4 Gal (si c'est un doublement en longueur), et deux objets préalablement éloignés de 10 Gal sont maintenant éloignés de 20 Gal. Dans ce cas de figure, on a un taux d'expansion de 100 % par milliards d'années (en réalité le taux est bien plus faible).

 

Tiens, d'ailleurs de combien est-il ? Ça se calcule avec la constante de Hubble.

- Le constante de Hubble est d'environ 70 km/s par mégaparsec. Ça signifie que deux objets éloignés de 1 Mpc seront, 1 seconde plus tard, éloignés de 1 Mpc + 70 km.

- En 1 milliards d'années, il y a 3,156E+16 secondes.

- La distance aura donc augmenté de 70 km fois cette valeur, soit 2,209E+18 km de plus.

- Or 1 Mpc fait 3,086E+19 km.

- La distance aura donc augmenté de 0,072 Mpc.

 

Si je n'ai pas fait d'erreur de calcul, le taux d'expansion est actuellement de 7,2 % par milliards d'années. Ce n'est pas une vitesse mais le pourcentage de distance en plus.

Modifié 23 mars 2013 par 'Bruno

[pm_astro]

Je me suis posé la même question que Valentino en suivant ce raisonnement :

Il y a eu un le big bang (vulgarisée par une sorte de grosse explosion).

De celui-ci est issu la matière et le rayonnement.

Ceux-ci se déplacent au max à 300 Mm/s.

Or à moins que le rayonnement du big bang soit renvoyé par des "mirroirs gravitationels" il serait impossible que la matière puisse être à un endroit avant que le rayonnement issu du big bang n'y soit et dont on ne peut observer le rayonnement du big bang car il est déjà loin devant nous.

 

Je vais exprimer ça autrement :

a <--- o ---> b

o est le "point d'origine du big bang", après une durée déterminée les objets/rayonnements a et b s'en sont éloignés et, je suppose, de manière équivalent (a..o = o..

Si je suis sur b, 13.7 milliards d'années (13.7 Ga) après le big bang, on ne peut observer du rayonnement de o à moins que la matière ait voyagé à la même vitesse que le rayonnement.

Suivant cette logique, voir du rayonnement d'il y a 13.7 Ga signifierait que la matière ait voyagé plus vite que le rayonnement ... puis a ralenti pour se laisser rattraper par celui-ci, pour qu'on l'observe

 

Bon en ayant lu vos explications, je remarque plusieurs choses :

On n'observe pas le big bang mais un rayonnement datant de 400 Ka dans un univers non ponctuel (car déjà "inflationné") ...

De plus, je ne me rappelle plus si la "matière" s'était déjà constitué alors ou si c'était encore un bouillon quantique de particule et d'énergie. (=> le fait que ça bouge vite, éventuellement sans respect des "lois" de la physique actuelle, ne me dérange pas ... )

Quoiqu'il en soit, il possible en reprenant mon illustration (simpliste) : a <-- o --> b

Qu'à 400 Ka après le big bang, a était déjà à une telle distance que son rayonnement de cette époque n'atteigne b que maintenant, soit après 13,7 Ga (-4Ka ).

 

Merci d'avoir essayer de comprendre mon charabia et de me corriger si j'ai rien compris.

Modifié 23 mars 2013 par pm_astro

[Valentino]

Oui voilà c'est exactement ça pm_astro que j'ai essayé de dire, mais d'après ce que j'ai cru comprendre, il ne faut pas prendre le big bang comme un point singulier précis dans l'espace mais comme un tout, qui s'est produit partout...

 

 

Si quelqun pouvait nous expliquer ce serait bien

 

Merci d'avance !

['Bruno]

pm_astro, as-tu lu ce sujet : http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=20089 ? Si ce n'est pas le cas, je crois qu'il faudrait que tu le lises.

 

Valentino : pareil.

 

Ensuite, n'hésitez pas à me dire ce qui n'est pas clair, en particulier si vous ne comprenez toujours pas votre erreur.

[pm_astro]

pm_astro' date=' as-tu lu ce sujet : http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=20089 ? Si ce n'est pas le cas, je crois qu'il faudrait que tu le lises.[/quote']

 

Non mais je vais m'y atteler

 

Mais as-tu lu complètement mon message car j'expliquais pourquoi j'avais eu initialement la même interrogation que Valentino. Dans la troisième partie je donnais une réponse simpliste à sa question mais qui tenait la route ... non ? (je dois encore lire ton lien )

 

Oui voilà c'est exactement ça pm_astro que j'ai essayé de dire, mais d'après ce que j'ai cru comprendre, il ne faut pas prendre le big bang comme un point singulier précis dans l'espace mais comme un tout, qui s'est produit partout...

 

En résumer, je disais que PLANCK n'observe pas le Big Bang mais du rayonnement datant de 400Ka après le big bang et dont les sources sont déjà dispersées du fait de l'inflation. Ce qui explique le fait qu'on puisse les observer actuellement ! (Leur dispersion était telle que le rayonnement ne nous parvient que maintenant, et qu'il nous est déjà parvenu depuis des années pour des sources plus proches et qu'il y en encore d'autre qui nous arrivera plus tard car plus éloigné)

 

Mais pour appréhender cela, il faut comprendre "l'impact de cette inflation sur l'espace-temps".

 

'Bruno, en gros, est-ce faux !?

[Tachyons]

Si quelqun pouvait nous expliquer ce serait bien

 

Alors en faite, le big bang n'est pas une explosion d'un point de l'espace.

Si c'était le cas, ça voudrait dire, que avant il y avait l'espace-temps et que il y a une une explosion, le big bang, qui a apporté la matière et l'énergie ect ...

 

or le Big bang n'a pas apporté que la matière et l'énergie, mais aussi l'espace-temps !!

Avant le Big bang, il n'y avait pas d'espace temps !

 

C'est dur de se le représenter mais voila un petit exemple:

 

Imaginons qu'on ai un sac. Si le sac de ne contient rien, on peut dire qu'il n'y a rien dans le sac;

Mais si il n'y a pas de sac ?? et bien il ne peu pas avoir rien dans quelque chose, si ce quelque chose n'existe pas ... tu me suis ?

 

En gros, le big bang n'a pas que créer quelque chose dans le sac (matière/énergie), mais il a aussi créer le sac lui même ! (l'espace-temps, en gros, l'univers).

 

Ce qui explique donc que le Big bang c'est produit partout dans l'univers

 

Antoine

Modifié 24 mars 2013 par Tachyons

['Bruno]

Mais as-tu lu complètement mon message[...]

Je l'ai lu entièrement ; le début ne va pas (tu le savais, je crois), mais la fin non plus car tu continues à t'appuyer sur le schéma « a <-- o --> b » qui ne convient pas (le vrai schéma se fait dans l'espace-temps, et l'éloignement de a et b par rapport à o est uniquement un éloignement temporel, pas un éloignement spatial comme dans ton raisonnement, tandis que l'éloignement de a par rapport à b est un éloignement spatio-temporel. Pour visualiser ça, il faut utiliser des diagrammes d'espace-temps, donc aller voir le sujet cité plus haut... )

[Valentino]

Merci à tous pour vos explications, je reviendrai si des choses ne sont pas encore claires

[pm_astro]

Je l'ai lu entièrement ; le début ne va pas (tu le savais' date=' je crois), mais la fin non plus car tu continues à t'appuyer sur le schéma « a <-- o --> b » qui ne convient pas (le vrai schéma se fait dans l'espace-temps, et l'éloignement de a et b par rapport à o est uniquement un éloignement temporel, pas un éloignement spatial comme dans ton raisonnement, tandis que l'éloignement de a par rapport à b est un éloignement spatio-temporel. Pour visualiser ça, il faut utiliser des diagrammes d'espace-temps, donc aller voir le sujet cité plus haut... )[/quote']

 

Quand on ne s'exprime pas sur le même référenciel ... ça n'aide pas ...

 

Je me basais sur la représentation 3D othogonal du monde que nous (M tt le monde) appéhendons quotidiennement où le temps (et la vitesse) est souvent concrétisés par le déplacement d'un objet dans l'espace ...

 

Or, ayant lu ton lien maintenant, je constate que l'univers, à un instant t, y est représenté comme la suface d'une sphère et que celle-ci grossi avec le temps.

 

Si j'ai bien compris l'univers observable est, dans cette représentation, un cercle se situant sur la surface de la sphère (représentant l'univers) un peu plus petite d'il y a un certain temps. Et donc, plus on regarde de vieux objets, plus la taille du cercle est grand sur une sphère de plus en plus petite (grand propotionnellement à la taille de sphère plus petite)

 

Je me pose quand même la question suivante :

Optiquement on observe les trous noirs grace à leur effet de lentille sur la lumière (/rayonnement). On peut raisonnablement en déduire que tout objet, ayant une masse, produit donc cette effet sur la lumière aussi infime soit-il.

Pourquoi déduit-on une accélération de l'expansion alors que la lumière a effectué de multiples "détours" (à cause de cet effet) pour nous arriver et ce devrait être d'autant plus amplifier que la lumière a mis du temps à nous arriver ? (La surface de la sphère étant plus petite, la probabilité de subir cette effet est de plus en plus grand qu'on observe du passé lointain)

 

 

 

Suis-je toujours dans l'erreur

[Tachyons]

En fait, on déduit la vitesse d'expansion grace à ce qu'on appel l'effet doppler.

Plus l'objet s'éloignera vite de nous, plus ça lumière tendra vers des grandes longueurs d'ondes ( rouge). plus il se rapprochera vite, plus elle tendront vers des petites longueurs d'ondes ( bleu ).

C'est comme une ambulance, quand elle arrive vers toi, le son est plus aigue, quand elle te dépasse et s'éloigne, le son devient plus grave.

 

et puis vu l'immensité de l'univers, pour un rayon lumineux grandement dévié par un trou noir, il y en a 10 millions qui ne subissent qu'un très faible changement de trajectoire

Modifié 24 mars 2013 par Tachyons