Sphère de Hubble

[Kelthuzad]

Salut,

 

Si j'ai bien compris la sphère de Hubble représente la limite à partir de laquelle l'expansion amène, de manière apparente, les objets à s'éloigner + vite que c. Elle dépend donc (uniquement ?) de la vitesse d'expansion.

Ma question est, y a-t-il un lien avec la sphère de l'univers observable qui elle dépend (uniquement ?) de l'âge de l'univers ?

 

Merci

[vincent49]

Salut,

Je suis d'accord pour moi il n'y a pas de lien entre les deux sphères, et la sphère de hubble dépendrai uniquement du taux d'expansion et l'univers observable de l'âge de l'univers. Après je suis pas spécialiste^^

Logiquement la sphère de hubble "diminue" car l'univers se dilate de plus en plus vite et celle de la sphère de l'univers observable augmente vu que le temps "passe"

[Kelthuzad]

Absolument d'accord, attendons la confirmation des pros

[vincent49]

Dit t'aurai pas vu la vidéo de e-penser sur l'univers ? Il parle justement de sphère de hubble et j'avais pour ma part jamais entendu se terme, si tu l'as pas vu elle pourrait t'intéresser

[Kelthuzad]

Oui, c'est ça qui m'y a fait penser J'ai d'ailleurs eu une réponse dans les commentaires

 

Attention, la sphère de Hubble et l'univers observable ne sont pas du tout la même chose ! La sphère de Hubble désigne la limite après laquelle aucune observation ne peut être faite depuis la Terre, l'univers observable désigne tout ce qu'il est physiquement possible d'observer.

 

En fait, la sphère de Hubble dit « voilà ce qui peut être observé ou mesuré depuis la planète Terre », et l'univers observable dit « voilà ce qui peut être observé ou mesuré pour tout référentiel ». Par exemple, un gravier sur la surface d'une planète à 10^8 A.L. de nous n'est pas dans la sphère de Hubble, mais il est dans l'univers observable. Cette notion sert principalement à différencier l'information qu'on peut connaître ou déduire, de ce qui est en dehors de l'univers : ce qu'on ne pourra jamais voir, mesurer, déduire, parce que l'information ne pourra jamais nous atteindre. (Toujours dans un raisonnement scientifique : peut-être qu'un jour on le pourra, mais aujourd'hui et d'après ce qu'on sait ça semble quand même très compromis.)

 

Par contre

 

un gravier sur la surface d'une planète à 10^8 A.L. de nous n'est pas dans la sphère de Hubble, mais il est dans l'univers observable

 

C'est surement l'inverse car je ne vois pas comment un objet en dehors de la sphère de Hubble peut être dans l'univers observable

Modifié 31 octobre 2014 par Kelthuzad

[Kelthuzad]

D'ailleurs question, si la sphère d'Hubble rapetisse et la sphère de l'univers observable augmente, est-ce que par convention la sphère de l'univers observable ne pourra dépasser la sphère d'Hubble ? J'ignore quelle âge de l'univers faudrait-il pour arriver à cette configuration mais ça paraitrait bizarre d'avoir des objets à l'extérieur de Hubble et dans l'observable.

 

Si un astro passe par là, auriez-vous la gentillesse de contre-dire nos c*nneries

[bb98]

Bonjour

 

Une galaxie dont le z serait voisin de 2,5 s'éloigne de nous à une "vitesse" supérieure à c.

On observe des galaxies dont le z est de 13

 

Voila la différence entre les deux notions

 

Bonnes lectures

[jgricourt]

Je préfère nettement l'explication de Christian Magnan qui me semble à la fois plus crédible et claire: http://www.lacosmo.com/horizon_soft.html

Pour les plus courageux (quoique restant très accessible) la thèse de Tamara M. Davis sur la question: http://www.physics.uq.edu.au/download/tamarad/papers/thesis_complete.pdf

Modifié 31 octobre 2014 par jgricourt

[vincent49]

La vitesse d’expansion de l'univers est de 70 km/s/Mparsec il me semble environ,

La vitesse de la lumière est de 300 000 km/s donc le rayon de la sphère de hubble est de 300 000 / 70 = 4 286 Mparsec soit un peu moins de 14 milliard d'année, il me semble que Bruno m'avais déjà dit ça mais j'avais un doute, bref cela veut dire que les deux sphères on presque un rayon identique, et que dans 200 millions d'année la sphère de l'univers observable sera plus grande que celle de hubble, voilà ta ta réponse Kelthuzad je sais pas si elle est juste mais bon .

Par convention j'appellerai comme toi "univers observable", se qui peut être observer donc logiquement cette sphère réduirai par la suite et on verrai de moins en moins d'étoiles.

Mais les étoiles actuellement visible et qui disparaîtrai s'effacerai peu à peu ? Ou d'un coup ?

Je comprend pas trop bb98, on peut voir des galaxies qui s'éloignent à une vitesse supérieur à c ??

[Kelthuzad]

qui disparaîtrai s'effacerai peu à peu ? Ou d'un coup ?

 

Re, les galaxies ayant une "pseudo-vitesse" d'éloignement s'approchant de c sont de moins en moins visibles (une variation d'opacité pour un objet donné dans le temps) et c'est le cas pour tous les objets se trouvant à cette limite quel que soit l'âge de l'univers, ou plutôt l'âge de la vie car sans observateur on sait pas où mettre le centre de la sphère

[vincent49]

Ok merci beaucoup ça répond à ma question

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

La réponse à cette question est complexe et je ne pense pas que l'on puisse s'en sortir sans utiliser un diagramme d'espace-temps tel que celui-ci :

Les explications (en anglais) sont disponibles ici :

http://physics.stackexchange.com/questions/60519/can-space-expand-with-unlimited-speed/63780#63780

 

En deux mots : la sphère de Hubble n'est pas un horizon et est toujours contenue à l'intérieur de l'horizon des événements.

Je traduit également la fin de l'excellente et très complète réponse de "Pulsar" dans physics.stackexchange :

 

"Bien qu'aujourd'hui la différence entre la distance de Hubble et l'horizon des événements est petite, cette différence était bien plus grande par le passé. Considérons par exemple les photons que nous observons aujourd'hui et qui ont été émis par une source se situant à une distance co-mobile de 30 Gly. Les photons ont été émis à t=0.62 Gy alors que la source s'éloignait de nous à une "vitesse" de 3.5c. La source a continué son chemin le long de l'une des lignes pointillée verticale, alors que les photons se déplaçaient sur notre cône de lumière. À t=0.83, 1.64, 4.06 Gy ces photons sont passés par des régions qui s'éloignaient à 3c, 2c et c respectivement. Tout le long de leur parcours, ces photons ont accumulé un redshift de 53.22"

 

On peut aussi jeter un coup d'oeil à cette vidéo (en anglais aussi) http://www.iflscience.com/space/biggest-misconceptions-about-universe-explained qui donne quelques explications visuelles supplémentaires pour comprendre comment on peut recevoir de la lumière provenant de galaxies qui s'éloignent à une vitesse supérieure à c.

 

Dominique

[Kelthuzad]

Merci beaucoup, mais dis-moi je comprends pas pourquoi la sphère de Hubble grandit

[vincent49]

Bonsoir, merci Dominique pour se graphique très riche en information!

Si j'ai bien compris les zones vertes correspondent à la sphère de hubble enfin plutôt à la distance à partir de laquelle l'expansion est de c, 2c, 3c et 4c. Du coup si je comprend bien ça voudrais dire que l'expansion de l'univers ralentissait avant et ça à commencer à s'accélérer à partir de 7 milliards d'années environ ? Si c'est le cas, pourquoi ? Es-ce le fait que l'énergie sombre même si on ne sait pas trop se que c'est aurait pris le dessus sur la force de gravitation ?

Merci d'avance

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Merci beaucoup, mais dis-moi je comprends pas pourquoi la sphère de Hubble grandit

 

Ça dépend dans quel repère tu te places, en coordonnées comobiles le rayon de la sphère de Hubble diminue depuis quelques milliards d'années, en fait depuis que le taux d'expansion de l'univers s'accélère.

 

Bonsoir, merci Dominique pour se graphique très riche en information!

Si j'ai bien compris les zones vertes correspondent à la sphère de hubble enfin plutôt à la distance à partir de laquelle l'expansion est de c, 2c, 3c et 4c. Du coup si je comprend bien ça voudrais dire que l'expansion de l'univers ralentissait avant et ça à commencer à s'accélérer à partir de 7 milliards d'années environ ? Si c'est le cas, pourquoi ? Es-ce le fait que l'énergie sombre même si on ne sait pas trop se que c'est aurait pris le dessus sur la force de gravitation ?

Merci d'avance

 

C'est exactement cela dans le cadre du modèle Lambda CDM avec des paramètres raisonnables, l'expansion de l'univers s'accélère depuis ~7 milliards d'années sous l'effet de l'énergie noire. La limite est représentée par la ligne horizontale en pointillés.

 

À noter que l'échelle de temps de ce graphique démarre après la période d'inflation.

 

Pour "jouer" avec les paramètres et regarder ce que ça donne, je redonne l'URL du "calculateur cosmologique" de Ned Wright : http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html

 

Dominique

[vincent49]

D'accord merci ,

Donc bientôt, nous verrons de moins en moins d'étoiles (au lieu d'en voir de plus en plus comme en se moment), d'ici je sais pas moins d'un milliard d'année ?

 

C'est se que je me suis dit aussi pour l'inflation

[Dom de Savoie]

Bonjour Vincent,

 

D'accord merci ,

Donc bientôt, nous verrons de moins en moins d'étoiles (au lieu d'en voir de plus en plus comme en se moment), d'ici je sais pas moins d'un milliard d'année ?

 

C'est se que je me suis dit aussi pour l'inflation

 

Non, tu ne verras pas la différence car les étoiles que tu vois sont dans notre galaxie, l'énergie noire agit à beaucoup plus grande échelle. Par contre ce sera sans doute moins rigolo pour les astrophysiciens qui verrons beaucoup moins de galaxies...

 

Pour l'inflation c'est totalement différent car durant cette phase très précoce de l'évolution de l'univers (qui reste d'ailleurs une hypothèse) il n'y avait ni étoiles, ni galaxies, celles-ci se sont formées bien plus tard.

 

Dominique

[vincent49]

D'accord, oui je parlais pour les astrophysiciens et ceux qui observe des objets très lointains je me doutais que je n'allais pas être directement concerné.

 

Qu'es qui reste une hypothèse, l'inflation ?

 

Et j'ai une autre question qui est plutôt en lien indirect mais bon,

le redshift est égal à la différence de lambda observer - lambda qu'on devrait avoir diviser par lambda qu'on devrait avoir il me semble

 

z= (lambda observé - lambda référence) / lambda référence

J'ai trouvé cette formule un peu partout sur internet, on peut ensuite aisément retrouver la vitesse radiale de l'astre ou l'objet concerné, donc logiquement pour un astre, admettons une étoile à 10 gal il existe un redshift z.

 

Pour calculer se redshift je part d'un spectre (puisque c'est une question d'onde) , j'ai par exemple 590 nm observé au lieu de 580 normalement, le calcul est donc le suivant

(590-580)/580= 10/580 = 0,0172 environ pour le redshift

Seulement si on mesure pour cette même étoile une nouvelle raie d'absorption par exemple 710 nm observé au lieu de 700 normalement (on conserve l'écart de 10), le calcul serait donc le suivant:

(710-700)/700= 0,0142 environ, on trouve un redshift différent pour une même étoile et donc une vitesse radiale différente ce qui est impossible donc ma question c'est ou est l'erreur dans mon résonnement ? J'ai pensé au fait que l'écart entre lambda observé et lambda de référence puisse varié pour une même étoile pour ainsi conservé le même redshift est-ce la solution ? Merci

[pascal_meheut]

Non, tu ne verras pas la différence car les étoiles que tu vois sont dans notre galaxie, l'énergie noire agit à beaucoup plus grande échelle. Par contre ce sera sans doute moins rigolo pour les astrophysiciens qui verrons beaucoup moins de galaxies...

 

Oui, j'ai le souvenir d'un article qui décrivait la possibilité d'une fusion des galaxies du groupe local et du passage de toutes les autres au delà de l'horizon.

Cela donne pour les observateurs l'impression que l'Univers est limité à leur galaxie, hypothèse qui existait au début du XXème siècle si ma mémoire est bonne.

[Dom de Savoie]

D'accord, oui je parlais pour les astrophysiciens et ceux qui observe des objets très lointains je me doutais que je n'allais pas être directement concerné.

 

Qu'es qui reste une hypothèse, l'inflation ?

 

Et j'ai une autre question qui est plutôt en lien indirect mais bon,

le redshift est égal à la différence de lambda observer - lambda qu'on devrait avoir diviser par lambda qu'on devrait avoir il me semble

 

z= (lambda observé - lambda référence) / lambda référence

J'ai trouvé cette formule un peu partout sur internet, on peut ensuite aisément retrouver la vitesse radiale de l'astre ou l'objet concerné, donc logiquement pour un astre, admettons une étoile à 10 gal il existe un redshift z.

 

Pour calculer se redshift je part d'un spectre (puisque c'est une question d'onde) , j'ai par exemple 590 nm observé au lieu de 580 normalement, le calcul est donc le suivant

(590-580)/580= 10/580 = 0,0172 environ pour le redshift

Seulement si on mesure pour cette même étoile une nouvelle raie d'absorption par exemple 710 nm observé au lieu de 700 normalement (on conserve l'écart de 10), le calcul serait donc le suivant:

(710-700)/700= 0,0142 environ, on trouve un redshift différent pour une même étoile et donc une vitesse radiale différente ce qui est impossible donc ma question c'est ou est l'erreur dans mon résonnement ? J'ai pensé au fait que l'écart entre lambda observé et lambda de référence puisse varié pour une même étoile pour ainsi conservé le même redshift est-ce la solution ? Merci

 

En effet, le décalage en longueur d'onde varie afin de donner un z constant. Voir par exemple : http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/redshf.html

 

Oui, j'ai le souvenir d'un article qui décrivait la possibilité d'une fusion des galaxies du groupe local et du passage de toutes les autres au delà de l'horizon.

Cela donne pour les observateurs l'impression que l'Univers est limité à leur galaxie, hypothèse qui existait au début du XXème siècle si ma mémoire est bonne.

 

Il est d'ailleurs intéressant de constater que l'on vit à une époque très particulière dans l'évolution de l'univers. La perception de l'univers par des êtres vivants dans quelques milliards d'années seraient certainement très différente de la nôtre. Il en serait de même si la Terre se situait plus proche du centre galactique ou au milieu d'un amas globulaire bien dense.

 

Dominique

[vincent49]

Merci!

La vitesse radiale est donné par la formule suivante:

vr= 3x10^8 (lambda ob-lamda ref)/lambda réf

ou plus simplement:

vr= c X z

 

Pour que la vitesse d'éloignement (vr) soit égal à la vitesse de la lumière il faut donc que z soit égal à 1, or sur ton graphique Dominique, on observe que les objets ayant un z=1 aujourd'hui sont à environ 12 Gal un peu moins, et la sphère de hubble, la distance à partir de laquelle la vitesse d'éloignement est égal à c (donc ça reviens au même), est à environ 14 Gal, je comprend pas d'ou vient cet écart, ou alors ou es qu'est mon erreur, merci

[Dom de Savoie]

Bonjour Vincent,

 

Merci!

La vitesse radiale est donné par la formule suivante:

vr= 3x10^8 (lambda ob-lamda ref)/lambda réf

ou plus simplement:

vr= c X z

 

Pour que la vitesse d'éloignement (vr) soit égal à la vitesse de la lumière il faut donc que z soit égal à 1, or sur ton graphique Dominique, on observe que les objets ayant un z=1 aujourd'hui sont à environ 12 Gal un peu moins, et la sphère de hubble, la distance à partir de laquelle la vitesse d'éloignement est égal à c (donc ça reviens au même), est à environ 14 Gal, je comprend pas d'ou vient cet écart, ou alors ou es qu'est mon erreur, merci

 

C'est parce que v=c.z est une approximation qui n'est valide que pour les petits z (voir la réponse que je t'avais faite dans : http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=121638)

 

Pour calculer la vitesse de récession à un temps t, tu peux utiliser la formule de Hubble : v(t) = H(t).D(t). Si tu applique cela à t=t0 (maintenant) il faut prendre H(t0) ~70 km/s/Mpc et pour v(t0)=c, tu obtiens bien D(t0)~14 Gal.

 

Si tu veux calculer la distance comobile qui correspond à z=1 il faut utiliser une formule de relativité générale et tenir compte du fait que tu intègres sur z. La formule est dans : http://en.wikipedia.org/wiki/Distance_measures_(cosmology)#Overview

À noter qu'il faut alors se placer dans le cadre d'un modèle cosmologique donné.

 

Est-ce plus clair ?

 

Dominique

[vincent49]

Oui, c'est beaucoup plus clair! Merci beaucoup Dominique pour toute ces réponses et pour du temps que tu y met , je n'ai pas d'autre question donc voilà!