Univers observable

[Kelthuzad]

Oui à mon sens c'est un hasard.

 

Comme nous ne connaissons pas la taille de l'univers, certains objets peuvent être plus loin que 13,7 milliards d'al. mais leurs "lumières" n'est pas encore arrivées.

 

Enfin si j'ai pigé.

 

Absolument. Pour le fond diffus il me semble que l'essentiel est reçu comme micro-ondes.

 

Biensur sans voir le début car au début il n'y avait pas de lumière.

 

En fait il y avait que ça, c'était tellement dense que les photons ne pouvaient plus circuler, comparable à l'intérieur d'une étoile.

 

Oui c'est sa Risk302, l'univers à d'ailleurs une taille infinie

 

Non ça on ne le sait pas. Tout ce qu'on peut dire c'est qu'il est au moins aussi grand que l'univers observable, c'est-à-dire qu'on n'en sait rien

Modifié 9 janvier 2014 par Kelthuzad

[pascal_meheut]

Oui c'est sa Risk302, l'univers à d'ailleurs une taille infinie

 

On ne sait pas tout comme on ne sait pas quelle était sa taille au moment du Big Bang.

[vincent49]

Effectivement on ne sait pas en fait, mais l'univers n'a pas de limite parce que si il y a une limite qui a t-il derrière cette limite ? (Enfin je pense)

J'aimerai juste avoir une réponse concernant mon calcul car j'ai un gros doute merci

[Kelthuzad]

Effectivement on ne sait pas en fait, mais l'univers n'a pas de limite parce que si il y a une limite qui a t-il derrière cette limite ? (Enfin je pense)

 

Je ne pense pas qu'utiliser notre intuition naturel soit une bonne idée pour répondre à cette question. Pourquoi existerait-t-il un "derrière"... Il n'y a que dans notre petit monde en 3D qu'il y a des "derrières"

[Kelthuzad]

Ceci peut être intéressant :

 

http://www.universcience.tv/video-l-univers-a-t-il-des-limites--5015.html

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Attention à ne pas sur-simplifier et surtout à utiliser des formules qui ne sont pas valides dans le cadre de la relativité générale.

 

Quand on utilise une distance, il faut préciser de quoi on parle? Est-ce le redshift ? est-ce la distance de luminosité (déduite de la luminosité apparente d'un objet de magnitude absolue connue comme un SN1A) ? de la distance angulaire ? ou de la distance comobile, c'est à dire dans un référentiel indépendant de l'expansion de l'univers ?

 

De même attention aussi à la constante de Hubble qui n'est constante qu'à un temps donné. On ne peut pas prendre Ho=71 km/s/Mpc et l'utiliser telle quel en la transposant au moment du big bang. Pour pouvoir utiliser H0, il faut se placer dans un référentiel comobile.

 

Pour faire les calculs et "jouer" avec les paramètres, je vous conseille cette application en ligne qui est très bien faite :

 

http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html

 

prendre H0 = 71 - Omega_M = 0.27 et cliquer sur "flat" (Omega_vac = 0.73) vous aurez la surprise de voir que pour une galaxie mesurée aujourd'hui à z=3, la lumière a parcouru 11.5 milliards d'années-lumière, la galaxie se trouve aujourd'hui à 21 milliards d'année lumière de nous (distance comobile). Si cet objet n'est pas une galaxie, mais une supernova 1A de magnitude intrinsèque connue, alors sa distance de luminosité vaut 84 milliards d'années lumières ! Et si vous estimez la distance à partir de la dimension angulaire de la galaxie, vous trouverez 5.3 milliards d'années-lumières seulement...

 

Il faut se méfier des raisonnements dans un univers en expansion et qui plus est avec un taux d'expansion qui varie au cours du temps.

 

J'espère ne pas avoir trop embrouillé les esprits, je vous conseille vraiment d'essayer le "calculateur cosmologique" c'est assez fascinant et ça aide à comprendre.

 

Dominique

[Kelthuzad]

Merci pour ce lien.

On a précisé plus haut qu'on parlait implicitement de distance lumière. Pour ce qui est de la constante de Hubble elle a été utilisée pour calculer une distance-lumière d'aujourd'hui d'où la valeur 70 km/s/Mpc utilisée.

[orion066]

Dans ma compréhension du big bang, au moment du big bang toute la matière est condensé dans un même point. Donc tout objet de l'univers se trouve au même endroit, l'endroit du big bang. C'est l'expansion de l'univers qui éloigne les objets les uns des autres donc au début de l'expansion tous les objets (la matière) étaient réunis.

 

Comme dit vincent, il ne faut pas voir le big bang comme émergent d'un seul point dans l'espace.

 

Au moment où la matière "explose" violemment dans toutes les directions (le vrai big bang comme on l'entend), elle occupe déjà un certain volume. C'est à dire qu'elle n'est pas concentrée dans un seul point mais dans un espace considéré comme très réduit par rapport à la quantité d'énergie qu'il contient. C'est la densité extrême à l'intérieur de cet espace qui marque le départ du big bang, pas le fait d'être réduit à un seul point.

 

La taille de cet espace au moment de l' "explosion" n'est pas tout à fait connue. Vraisemblablement c'est quand même sur une échelle astronomique, pas une tête d'épingle.

 

En fait il y a plusieurs étapes dans la théorie du big bang. La dispersion brutale de l'énergie (ce que le terme "big bang" décrit) n'est pas le seul point de cette théorie.

 

Plus on remonte vers le temps 0, plus l'espace contenant l'énergie primordiale (on ne parle pas encore de matière) se réduit. Comme tu l'as déjà entendu, certains pensent qu'au temps 0 elle était entièrement concentrée en un point de singularité. Mais tout le monde n'est pas d'accord avec cette vision et on n'est pas prêt de le savoir.

 

Le problème c'est que cette densité extrême altère les lois de la physique que nous connaissons. Plus on se rapproche du point 0 et plus les lois usuelles s'appliquent différemment. Bref les étapes qui se déroulent immédiatement après le temps 0 ne décrivent pas l' "explosion" du big bang, mais un changement graduel des lois de la physique, qui amèneront plus tard à l'explosion.

 

Donc l'explosion que tu imagines en disant le big bang n'a pas lieu au temps 0. Au moment où cette explosion se produit, du temps s'est déjà écoulé, qui a mené à la formation de cet espace non réduit en un point. Les étapes antérieures ne décrivent pas une explosion mais un changement des lois physiques, qu'il est bien difficile de comprendre..

 

Garde donc en tête que l'explosion du big bang n'est pas le temps 0, qu'à ce moment là l'espace occupé par la future matière n'est déjà plus un point, et que ce se qui s'est passé avant nous est encore très flou. En d'autres termes quand ca fait big bang, ce n'est pas un point qui explose, c'est une boule déjà gigantesque.

 

 

 

 

C'est pour cela que je ne comprend pas ton exemple où "3 MA après le big bang il existe un objet à 10 MA de nous". Je ne vois pas comment cela est possible. Pour moi 3MA après le big bang la distance maximale entre 2 objets ne peut être supérieure à 2 X 3MA (rayon de 3 MA) soit 6 MA.

 

C'est là que je t'invite à revoir la dernière partie de mon message.

 

La vitesse d'éloignement entre 2 points, à cause de l'expansion de l'univers, n'est pas limitée par la vitesse de la lumière.

 

2 points peuvent s'éloigner plus vite que la lumière du fait qu'ils ne sont pas en déplacement l'un par rapport à l'autre.

 

Un déplacement est limité par la vitesse de la lumière, mais l'expansion n'est pas un déplacement.

 

Donc depuis 3 MA, la distance maximale entre 2 objets n'est pas 6 MAL. Si des objets sont situés mettons à 10 MAL l'un de l'autre, ce n'est pas parce qu'ils ont voyagé chacun de 5 MAL. C'est parce que l'espace entre eux a augmenté.

 

Je sais que c'est difficile à concevoir mais en reprenant l'analogie du cake tu comprendras que les grains s'éloignent entre eux sans se déplacer. Donc ils ne sont pas limités par la vitesse de déplacement maximum, à savoir la vitesse de la lumière.

 

 

 

 

Au moment du big bang tous les raisins sont concentrés en un point et il n'y a pas encore de pate (ou raisins et pate ne font encore qu'un) ? c'est bien ça ?

 

Au moment du big bang le cake a déjà un certain volume, la "pâte" existe bel et bien, et ne demande qu'à gonfler. C'est plutôt les raisins qui n'existent pas encore, du moins pas en tant que raisins. Ce sont alors des petits bouts qui auront besoin de temps pour s'assembler.

 

13,7 MA plus tard les raisins qui me sont invisibles sont ceux dont l'expansion a dirigé de l'autre côté du cake ?

 

Oui c'est ça ! Plus précisément, un raisin est invisible si sa distance est supérieure à celle qu'a pu parcourir sa lumière depuis qu'elle a été émise (le moment où il s'est assemblé).

 

La distance entre nous peut être très supérieure à "âge de l'univers * vitesse de la lumière", puisque notre éloignement n'est pas limité par cette vitesse.

 

En gros au moment où le raisin est apparu, il était déjà situé à une distance de nous trop grande pour que sa lumière ait eu le temps de nous parvenir aujourd'hui.

 

Si ce n'est pas clair je veux bien t'envoyer des dessins de cake en privé Pour ne pas me faire lyncher à cause de mes simplifications

Modifié 10 janvier 2014 par orion066

[comprendrien]

Merci pour ces infos très claires

 

La taille de cet espace au moment de l' "explosion" n'est pas tout à fait connue. Vraisemblablement c'est quand même sur une échelle astronomique, pas une tête d'épingle.

 

En fait ma confusion venait de là, j'ai vu plusieurs reportages indiquant qu'au moment du big bang toute la "matière" était contenu dans une tête d'épingle. De ce constant j'avais conclu qu'il y à 13,7 MA il ne pouvait exister de distance entre des "objets".

 

je pense avoir compris tes explications. Au moment du big bang l'univers est déjà étendu, et donc des "amas de matière" se trouvent à des distances déjà très éloignés. Ensuite vient le big bang et l'expansion, les galaxies se forment et s'éloignent sous l'effet de cette expansion. C'est bien ça ?

 

Connait-on la taille de l'univers au moment du big bang ? j'imagine que la données fournies par le fond diffus cosmologique permettent d'obtenir une approximation.

Modifié 10 janvier 2014 par comprendrien

['Bruno]

Je pense qu'il est trompeur de parler du moment du "Big Bang" puisque l'instant zéro sort de la théorie et n'a donc aucun sens. Mais plaçons-nous au temps de Planck : quelle est la taille de l'univers à ce moment là ? Eh bien je rappelle qu'il n'est pas exclu que l'univers était infini au temps de Planck (*). La tête d'épingle, c'est uniquement dans le cas d'un univers fini. En fait, il me semble qu'on parle de la tête d'épingle seulement pour décrire l'univers observable (celui-ci était en effet minuscule au temps de Planck - je me demande même si son rayon n'était pas égal à la longueur de Planck, tiens...) Or l'univers observable n'est qu'une infime portion de l'univers tout court.

 

---

(*) La géométrie de l'univers est liée à sa courbure (au sens de la courbure d'un espace-temps à 4 dimensions), laquelle peut être mesurée. Pour l'instant, on trouve une courbure nulle, ce qui correspond à un espace infini. En réalité on ne peut pas conclure : la courbure est seulement plus petite que la précision des mesures, donc peut être aussi bien positive (espace fermé donc a priori fini) que négative (espace ouvert donc a piori infini). En tout cas, s'il est fermé, il est probablement énorme de chez énorme (ce qui est compatible avec l'hypothèse de l'inflation). Bref, l'espace est peut-être infini, et s'il l'est aujourd'hui, il l'a toujours été. La théorie dite du big bang permet cette hypothèse et les mesures actuelles y sont compatibles.

Modifié 10 janvier 2014 par 'Bruno

[Kelthuzad]

Effectivement lorsqu'on parle de point à l'instant 0, c'est l'univers observable mais qui est très logiquement un point puisque les photons n'ont pas eu le temps de parcourir le moindre millimètre.

 

Pour ce qui est de la taille de l'univers dans son ensemble aux premiers instants de l'univers (comme aujourd'hui) on n'en sait rien aujourd'hui et les observations du fond diffus cosmologique ne permettent de faire aucune estimation là dessus. On peut seulement dire de manière sérieuse que si l'univers était infini alors il l'était aussi dans ses premiers instants ; passer d'un univers fini à infini ou l'inverse ne semble pas avoir de sens.

Quand l'univers avait 380 000 ans, c'est à ce moment où l'espace est devenu transparent c'est-à-dire qu'il était suffisamment peu dense pour que les photons se propagent sans obstacle, les variations de densités ont créé le vide et la matière. Ce qu'on voit aujourd'hui comme fond diffus n'est qu'une petite (infiniment petite dans l'hypothèse d'un univers infini) partie de l'univers qui se trouve (de manière apparente aujourd'hui) à un rayon de 13,7 Gal (en distance-lumière, c'est pour toi Dom de Savoie ). Une personne située à 1 Gal de nous observerait un fond diffus cosmologique différent (bien qu'il soit semblable car la quasi-homogénéité régnait à cette époque)

Modifié 10 janvier 2014 par Kelthuzad

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Ce qu'on voit aujourd'hui comme fond diffus n'est qu'une petite (infiniment petite dans l'hypothèse d'un univers infini) partie de l'univers qui se trouve (de manière apparente aujourd'hui) à un rayon de 13,7 Gal (en distance-lumière, c'est pour toi Dom de Savoie ).

 

Merci !

Et d'ailleurs en utilisant le calculateur cosmologique (que j'aime décidément beaucoup ) et en rentrant z=1100 (redshift approximatif des photons du fond cosmologique) on voit que cela correspond à une distance radiale comobile de 46 milliards d'année lumière, c'est la distance "physique" qui nous sépare aujourd'hui des points de l'univers dont sont issus les photons du fond cosmologique.

 

Dominique

[vincent49]

Bonsoir,

Merci Kelthuzad pour ton lien et à Dominique

Dominique, j'aimerai que tu m'expliques si tu as le temps (ou quelqu'un d'autres mais il semble si connaitre un peu), les différente distance (redshift, distance de luminosité, distance angulaire, distance comobile). Merci parce que je n'ai presque rien compris xD

 

L'univers observable était nul quand l'univers était âgée de moins de 380 000 ans (d'ailleurs comment appelle t-on le passage de cette âge? Il me semble que c'est la fin de l'Inflation?), à cette âge il passe à 380 000 al de rayon si j'ai bien compris. L'univers était-t-il déjà présent au moment du big bang? Moi, j'ai compris que l'univers existait déjà avec une taille immense pour ne pas dire avec ou sans limite. Que l'énergie est née avec le big bang qui a eu lieu partout en même temps et que l'énergie c'est transformé en matière peu à peu.

[Kelthuzad]

Bonjour,

 

Merci !

Et d'ailleurs en utilisant le calculateur cosmologique (que j'aime décidément beaucoup ) et en rentrant z=1100 (redshift approximatif des photons du fond cosmologique) on voit que cela correspond à une distance radiale comobile de 46 milliards d'année lumière, c'est la distance "physique" qui nous sépare aujourd'hui des points de l'univers dont sont issus les photons du fond cosmologique.

 

Dominique

 

Effectivement j'avais 45 Gal en tête, qui est donc la distance réelle (dite comobile) entre nous et les objets les plus lointains observables. J'aime cependant utiliser par défaut la distance-lumière car on voit ces objets comme ils étaient à l'époque de l'émission de ces photons, sans parler de la distance qui nous sépare aujourd'hui de ces objets, on comprend mieux que ces photons ont parcouru 13,7 Gal, ce qui permet d'inclure la notion de temps de manière moins ambigüe.

[vincent49]

Comment est ce possible de tomber sur des chiffres supérieur à 13.7 Gal (en termes de distance)? Et c'est quoi le redshift des photons du fond cosmologique ?

[Kelthuzad]

Bonsoir,

Merci Kelthuzad pour ton lien et à Dominique

Dominique, j'aimerai que tu m'expliques si tu as le temps (ou quelqu'un d'autres mais il semble si connaitre un peu), les différente distance (redshift, distance de luminosité, distance angulaire, distance comobile). Merci parce que je n'ai presque rien compris xD

 

L'univers observable était nul quand l'univers était âgée de moins de 380 000 ans (d'ailleurs comment appelle t-on le passage de cette âge? Il me semble que c'est la fin de l'Inflation?), à cette âge il passe à 380 000 al de rayon si j'ai bien compris. L'univers était-t-il déjà présent au moment du big bang? Moi, j'ai compris que l'univers existait déjà avec une taille immense pour ne pas dire avec ou sans limite. Que l'énergie est née avec le big bang qui a eu lieu partout en même temps et que l'énergie c'est transformé en matière peu à peu.

 

Il faut avant tout bien comprendre la différence entre univers et univers observable. L'univers est un espace qu'on maitrise difficilement car on ne connait pas ses limites. L'univers observable est le plus grand espace que nous pouvons observer (peut-être infiniment plus petit que l'univers...). D'ailleurs certains scientifiques se posent la question de savoir si de comprendre l'univers dans sa globalité fait partie de la science car cela exclut toute observation et expérience possible (cette question n'est bien sûr par fermée)

 

Concernant les distances : la notion compliquée est que la vitesse de la lumière est relativement faible comparée aux distances citées précédemment. On peut décrire une distance entre nous et un objet de plusieurs façons :

- La distance réelle au présent entre nous et l'objet (distance comobile)

- La distance qu'a eu besoin aux photons pour se propager de l'objet jusqu'à nous (différente dû à l'expansion)

- La distance qu'il faudrait estimer pour prévoir un trajet jusqu'à l'objet (encore différente dû à l'expansion)

Modifié 10 janvier 2014 par Kelthuzad

[Kelthuzad]

Le redshit est un décalage des longueurs d'onde. Il se trouve que quand un objet s'éloigne, la lumière qu'il émet est (de manière apparente) d'énergie inférieure (plus précisément de fréquence inférieure). Il faut étudier l'effet Dopler pour bien comprendre ce phénomène.

Toujours est-il qu'on peut estimer sa distance grâce à cette observation.

Modifié 10 janvier 2014 par Kelthuzad

[vincent49]

Ok merci j'ai compris , pour la différence entre l'univers observable et l'univers je la connait je dis que l'univers observable est nul puisque avant 380 000 ans les photons ne se déplaçaient pas. Pour moi la question de l'univers reste de l'ordre de la science car il fait partie de notre monde on peut difficilement l'ignorer même si on ne le connait pas. On ne peut pas se limiter à dire que la science agit que sur l'univers observable. Effectivement le problème est que rien ne peut être vérifier ou observer (un peu comme l'avant big bang en fait). Merci pour les distances j'ai compris, le dernier c'est un trajet à quelle vitesse ?

Quelles sont les théories qui permettraient de comprendre l'univers primordial ? Exemple une théorie qui réunirai la théorie de la physique des particules (nucléaire faible, nucléaire forte, électromagnétisme) et la théorie de la relativité d'Einstein qui se révèle fausse ou du moins insuffisante durant cette période

[Kelthuzad]

Ok merci j'ai compris , pour la différence entre l'univers observable et l'univers je la connait je dis que l'univers observable est nul puisque avant 380 000 ans les photons ne se déplaçaient pas. Pour moi la question de l'univers reste de l'ordre de la science car il fait partie de notre monde on peut difficilement l'ignorer même si on ne le connait pas. On ne peut pas se limiter à dire que la science agit que sur l'univers observable. Effectivement le problème est que rien ne peut être vérifier ou observer (un peu comme l'avant big bang en fait). Merci pour les distances j'ai compris, le dernier c'est un trajet à quelle vitesse ?

Quelles sont les théories qui permettraient de comprendre l'univers primordial ? Exemple une théorie qui réunirai la théorie de la physique des particules (nucléaire faible, nucléaire forte, électromagnétisme) et la théorie de la relativité d'Einstein qui se révèle fausse ou du moins insuffisante durant cette période

 

Je suis d'accord sur ton premier point, mais la science reste à définir, ce n'est pas un concept parfait qui permet de tout décrire malheureusement.

La dernière distance dépend évidemment de notre vitesse, compris entre 0 et c dans le référentiel de départ.

La théorie la plus prometteuse est la théorie des cordes et ses dérivées. Son seul problème est le manque d'expérience réalisable, le sujet étant délicat j'attends d'autres questions plus précises pour le détailler

[vincent49]

Effectivement, sa pose le problème de la vérification des théories toujours plus complexe et dur à prouver, sachant qu'une théorie qui n'a pas de preuve expérimental ne pas être considéré comme vrai