Expansion de l’univers et collision avec Andromède

[givermac]

Bonjour à tous,

 

L’univers est en expansion et toutes les galaxies s’éloignent toutes les unes des autres ce qui est en contradiction avec le fait que notre galaxie entrera en collision avec Andromède dans 5 milliards d’années. Il y a une contradiction,

qui peut la lever ?

 

:rolleyes:

['Bruno]

Bonjour Givermac !

 

Les galaxies se déplacent les unes par rapport aux autres dans l'espace, par exemple les galaxies du groupe Local tournent autour du centre de gravité de l'amas Virgo, qui est l'amas de galaxies le plus proche de nous. Ce déplacement, c'est leur mouvement propre.

 

Par ailleurs, du fait de l'expansion de l'espace, les galaxies ont tendance à s'éloigner les unes des autres. Mais cet éloignement n'est pas constant : il est d'autant plus rapide que la distance entre les deux galaxies est grande ‒ c'est la loi de Hubble : V = H d, c'est-à-dire « vitesse d'éloignement = constante de Hubble multipliée par la distance ». La vitesse d'éloignement est donc plus faible pour deux galaxies voisines. En fait, pour les galaxies du groupe Local (et même des groupes voisins), la vitesse d'éloignement due à l'expansion de l'espace est largement plus faible que le mouvement propre des galaxies.

 

Imagine un tapis roulant. Si je reste immobile sur ce tapis roulant, je m'éloigne de toi lentement (expansion). Oui mais si je cours dans ta direction (mouvement propre) plus vite que le tapis roulant, je m'approche de toi. C'est ce qui arrive avec la galaxie d'Andromède et la notre : l'expansion les éloigne très lentement car elles sont voisines, tandis que leur mouvement propre les rapproche l'une de l'autre et l'emporte sur l'éloignement dû à l'expansion (dans certains cas le mouvement propre nous éloigne d'une galaxie, dans d'autres cas il nous rapproche, ça dépend des galaxies, les mouvements propres sont complexes donc tous les cas sont possibles ; pour Andromède il se trouve que nos mouvement propres nous rapprochent).

 

(De là à dire qu'elles vont entrer en collision, je suis très sceptique puisqu'on ne connaît pas les vitesses tangentielles.)

 

Si tu as compris ce qui précède, tu comprendras le cas exactement opposé : notre Galaxie est fortement attirée par le Grand attracteur, un immense superamas de galaxies qui attire à lui des milliers de galaxies. Donc, en tant que mouvement propre, notre Galaxie s'approche du Grand attracteur. Mais celui-ci est très distant de nous, de sorte que son éloignement dû à l'expansion l'emporte : bien qu'attiré par lui, nous nous en éloignons ! C'est comme un tapis roulant qui avancerait très vite : même si je cours vers toi, le tapis roulant m'entraîne trop vite dans l'autre sens...

Modifié 8 janvier 2016 par 'Bruno

[givermac]

merci pour la réponse, c'est plus clair

Modifié 8 janvier 2016 par givermac

[skud]

Je pense que tu devrais relire la réponse de 'Bruno....

La Voie lactée et Adromede sont très proche à l’échelle cosmique.

[Fred_76]

C'est comme si tu te te reculais (expansion de l'univers) pour éviter un coup de poing dans le blaze, mais que le boxeur avait une droite plus rapide (rapprochement des galaxies) que toi... paf le pif !

[wismerhill]

jolie image....j'aime beaucoup

[StephStar]

Percutante !

 

Ou encore tu peux visualiser le truc comme ça :

 

Les deux galaxies sont deux bonhommes qui marchent l'un vers l'autre sur la surface d'un ballon qui est en train de gonfler.

 

Si ils marchent plus vite que le gonflement du ballon, ils se rapprochent.

 

Et il ne faut pas etre septique quand au fait que des galaxies se rentrent dedans, il y a assez d'exemples dans le ciel (M51 par ex)

[aragorn_strider]

merci pour la réponse mais je ne comprends pas.

Ces 2 galaxies M31 et la notre ont des trajectoires du fait de la loi de Hubble qui s'éloignent l'une de l'autre. Comment des trajectoires qui s'éloignent peuvent elles se percuter ?

 

Je pense que tu devrais relire la réponse de 'Bruno...

 

Bonjour,

 

En particulier l'exemple très parlant du tapis roulant cité par 'Bruno :

 

Imagine un tapis roulant. Si je reste immobile sur ce tapis roulant, je m'éloigne de toi lentement (expansion). Oui mais si je cours dans ta direction (mouvement propre) plus vite que le tapis roulant, je m'approche de toi. C'est ce qui arrive avec la galaxie d'Andromède et la notre : l'expansion les éloigne très lentement car elles sont voisines, tandis que leur mouvement propre les rapproche l'une de l'autre et l'emporte sur l'éloignement dû à l'expansion

 

Avec un petit dessin où tu es immobile, en-dehors du tapis :

 

* cas 1 : ('Bruno immobile sur le tapis)

 

toi.........tapis.......'Bruno

o..............->...........O...........->.....

 

==> 'Bruno s'éloigne de toi (vitesse propre nulle entre toi et 'Bruno, donc inférieure à la vitesse du tapis)

 

* cas 2 : ('Bruno bouge vers toi plus vite que le tapis roulant)

 

toi.........tapis.....'Bruno

o..............->.......<=O...........->.....

 

==> 'Bruno se rapproche de toi, bien qu'il soit sur un tapis roulant qui s'éloigne de toi (sa vitesse propre est supérieure et en sens contraire à celle du tapis)

 

En gros, il y a deux vitesses à considérer : celle de l'expansion et celle de la vitesse propre relative de chacune des galaxies M31 et Voie Lactée l'une par rapport à l'autre.

La vitesse est un vecteur, en physique : elle a une valeur, une direction (la "trajectoire" que tu cites) et aussi un sens.

 

Frédéric

Modifié 8 janvier 2016 par aragorn_strider

[syncopatte]

On pourrait aussi dire qu'à "petite" distance (quelques millions d'années lumière), la gravitation l'emporte sur l'expansion, qui opère sur plus grandes séparations.

 

Une remarque: "collision de galaxies" fait penser à des trucs qui s'entrechoquent.

Or les distances qui séparent les étoiles sont tellement grandes (par rapport à la taille des étoiles) que le terme "fusion" serait plus approprié.

 

Patte.

[givermac]

là au moins c'est clair, y a pas à discuter !

 

Merki à tous

[Lolo]

Les deux galaxies sont deux bonhommes qui marchent l'un vers l'autre sur la surface d'un ballon qui est en train de gonfler.

J'aime beaucoup cette image.

 

Si ils marchent plus vite que le gonflement du ballon, ils se rapprochent.

J'aime moins cette phrase car elle compare un gonflement à une vitesse. De plus, elle ne précise pas que lors d'un gonflement de ballon, l'accroissement de l'éloignement de deux points du ballon dépend de leur éloignement sur celui-ci. Plus précisément, leur accroissement d'éloignement est proportionnel à leur éloignement, ce qui donne un gros accroissements s'ils sont éloignés et un petit éloignement s'ils sont proches.

[Jean-Baptiste_Paris]

Si tu as compris ce qui précède' date=' tu comprendras le cas exactement opposé : notre Galaxie est fortement attirée par le Grand attracteur, un immense superamas de galaxies qui attire à lui des milliers de galaxies. Donc, en tant que mouvement propre, notre Galaxie s'approche du Grand attracteur. Mais celui-ci est très distant de nous, de sorte que son éloignement dû à l'expansion l'emporte : bien qu'attiré par lui, nous nous en éloignons ! [/quote']

 

Hello,

 

J'avoue que j'ignorais totalement ce point, j'ai toujours pensé que nous nous rapprochions du Grand Attracteur !

 

Quand on dit que les galaxies s'éloignent les unes des autres dans l'espace, attention sur les grandes échelles c'est plutôt l'espace entre les galaxies qui se dilate.

 

La gravitation étant une force qui agit à l'infini mais dont l'intensité décroit avec le carré de la distance, je déduis de ce que tu dis que si nous nous éloignons en réalité du GA, la force attractive avec notre galaxie diminue de plus en plus avec le temps. Au bout d'un certain temps, le mouvement de notre galaxie vers le GA ne résulterait donc plus que de son mouvement d'inertie mais sans accélération supplémentaire ?

 

Auquel cas on ne pourrait donc plus parler à proprement de grand "attracteur".

 

Le grand attracteur est situé à environ 45/47 Mpc, ce qui implique une vitesse de récession d'environ 3000km/s avec une constante de Hubble à environ 70km.s.Mpc.

 

La vitesse de la galaxie vers le GA est d'environ 600km/s.

 

Donc en effet la vitesse de récession est bien supérieure à la vitesse de rapprochement, mais est-ce que cela correspond bien à la réalité ?

 

Autrement dit : est-ce que la force gravitationnelle ne fausse pas le calcul de la vitesse de récession ? Pour reprendre les exemples ci-dessus, comme si deux personnes sur deux tapis roulants qui s'éloignent l'un de l'autre étaient dans le même temps reliés par un élastique étiré et en phase de contraction et avaient au pied des patins à roulettes* ?

 

jb

 

 

* promis, j'arrête avec les métaphores, c'est pas mon truc !

Modifié 8 janvier 2016 par Jean-Baptiste_Paris

['Bruno]

Et il ne faut pas etre septique quand au fait que des galaxies se rentrent dedans, il y a assez d'exemples dans le ciel (M51 par ex)

Je parlais uniquement de M31 et notre galaxie. (Et j'étais sceptique. Ce sont les fosses qui sont septiques... )

 

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On pourrait aussi dire qu'à "petite" distance (quelques millions d'années lumière), la gravitation l'emporte sur l'expansion, qui opère sur plus grandes séparations.

Sauf que l'expansion est aussi un effet de la gravitation... Le mouvement propre des galaxies est dû à l'influence gravitationnelle du voisinage, et l'expansion est due à l'influence gravitationnelle de l'ensemble de l'univers. Donc il faudrait plutôt dire que la gravitation due au voisinage l'emporte sur l'autre lorsque le voisinage est petit. Mais c'est plus compliqué...

 

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J'avoue que j'ignorais totalement ce point, j'ai toujours pensé que nous nous rapprochions du Grand Attracteur !

Quand on mesure les vitesses radiales, a priori c'est entre la galaxie et l'observateur. Or l'observateur tourne autour du Soleil, qui tourne autour de la Galaxie. Il faut donc retrancher ces mouvements pour obtenir la vitesse radiale d'une galaxie par rapport à la notre. Or la notre aussi tourne. Ainsi, les catalogues fournissent les vitesses radiales par rapport au centre de la Galaxie, ou bien par rapport au Groupe Local, ou bien par rapport au rayonnement 3K, ou encore par rapport à d'autres références. C'est assez compliqué d'effectuer ces corrections, ça nécessite d'étudier les mouvements des galaxies entre elles, etc. Eh bien il me semble que c'est ce genre d'étude qui a mis en évidence l'existence du Grand Attracteur : toutes les galaxies d'une certaine partie de notre voisinage ont une vitesse radiale qui, une fois corrigée du mouvement de notre galaxie, semble indiquer un mouvement dans une certaine direction, celle du Grand Attracteur.

 

Bref, on s'approche du Grand Attracteur dans la mesure où il y a une composante en approche dans notre déplacement par rapport à lui, lequel reste quand même dominé par l'éloignement dû à l'expansion.

 

Quand on dit que les galaxies s'éloignent les unes des autres dans l'espace, attention sur les grandes échelles c'est plutôt l'espace entre les galaxies qui se dilate.

Oui, le mot « éloignement » signifie ici juste « la distance augmente ».

 

La gravitation étant une force qui agit à l'infini mais dont l'intensité décroit avec le carré de la distance, je déduis de ce que tu dis que si nous nous éloignons en réalité du GA, la force attractive avec notre galaxie diminue de plus en plus avec le temps. Au bout d'un certain temps, le mouvement de notre galaxie vers le GA ne résulterait donc plus que de son mouvement d'inertie mais sans accélération supplémentaire ?

Je ne sais pas. Il me semble que pour l'instant la Galaxie est attirée par lui (puisqu'on a détecté la composante de vitesse qui va vers lui), mais en effet son influence est sûrement en diminution donc il viendra un moment où elle sera inférieure à d'autres galaxies voisines (qui ne se seront pas autant éloignées).

 

Le grand attracteur est situé à environ 45/47 Mpc, ce qui implique une vitesse de récession d'environ 3000km/s avec une constante de Hubble à environ 70km.s.Mpc.

La vitesse de la galaxie vers le GA est d'environ 600km/s.

Ces valeurs me semblent correctes (je ne les connais par par cœur mais ça colle).

[StephStar]

Je parlais uniquement de M31 et notre galaxie. (Et j'étais sceptique. Ce sont les fosses qui sont septiques... )

 

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Ma remarque ne t'étais pas destinée, loin de moi de vouloir reprendre un routard du ciel comme toi.

 

Oui pour le septique, ça m'a sauté aux yeux dans le quote avant de te lire.

 

 

Sinon pour revenir au sujet, je trouve tout ça passionnant, l'expansion, le grand attracteur. ..

Y a t'il des sites à conseiller pour assimiler tout ceci ? Pas trop hardus, je n'ais pas une formation en astrophysique.

[david3311]

La gravitation étant une force qui agit à l'infini mais dont l'intensité décroit avec le carré de la distance, je déduis de ce que tu dis que si nous nous éloignons en réalité du GA, la force attractive avec notre galaxie diminue de plus en plus avec le temps. Au bout d'un certain temps, le mouvement de notre galaxie vers le GA ne résulterait donc plus que de son mouvement d'inertie mais sans accélération supplémentaire ?

 

Bonjour, je suis nouveau sur le forum (voir ma présentation) et j'adore l'astrophysique et la cosmologie bien que je sois d'un petit niveau.

Je trouve ton explication d'une grande qualité et j'ai appris des choses.

Ma question est la suivante: est ce que tous ces mouvements parfois contradictoires sont régis par la gravité à laquelle s'oppose la fameuse énergie sombre dont on est connaît pas grand chose?

[Jean-Baptiste_Paris]

Bonjour, je suis nouveau sur le forum (voir ma présentation) et j'adore l'astrophysique et la cosmologie bien que je sois d'un petit niveau.

Je trouve ton explication d'une grande qualité et j'ai appris des choses.

Ma question est la suivante: est ce que tous ces mouvements parfois contradictoires sont régis par la gravité à laquelle s'oppose la fameuse énergie sombre dont on est connaît pas grand chose?

 

Bienvenue ! et merci Cela dit tu trouveras plein de personnes infiniment plus qualifiées que moi sur le forum, moi j'essaie de répondre au mieux de ce que j'ai compris (ou crois avoir compris)...

 

Si ça peut te rassurer, personne ne sait vraiment ce qu'est l'énergie sombre (ni si elle existe réellement), donc il n'y a pas à complexer !

 

Pour répondre à ta question, en effet sur ces grandes échelles, il n'y a que la gravité qui joue : des 4 forces fondamentales, c'est la moins intense, mais la seule qui agisse sur de grandes distances.

 

Je dirais qu'il n'y a pas de "mouvements contradictoires", mais des forces contraires : la gravité qui tend à rapprocher les objets, et l'expansion de l'espace qui tend à les éloigner les uns des autres.

 

Pour chaque objet, on peut donc faire un bilan des forces et voir laquelle l'emporte.

 

Dans le cas de M31, proche de notre galaxie, la force de gravité l'emporte donc nous nous rapprochons d'elle (ou plutôt les deux galaxies se rapprochent l'une de l'autre). Pour les objets plus lointains, l'expansion de l'espace est plus important et l'emporte sur la gravité, donc ceux-ci s'éloignent (voir les vitesses respectives mentionnées dans mon post ci-dessus).

 

A noter aussi que la gravité n'est pas une force qui agit instantanément, mais dont les effets se propagent à la vitesse de la lumière. Donc, au-delà d'une certaine distance, la vitesse de récession des galaxies devient supérieure à la vitesse de la lumière et la celle-ci ne nous parvient jamais (l'espace peut se dilater plus rapidement que la vitesse de la lumière). De la même manière, cela vaut pour la force de gravité.

 

jb

[david3311]

Bienvenue ! et merci Cela dit tu trouveras plein de personnes infiniment plus qualifiées que moi sur le forum, moi j'essaie de répondre au mieux de ce que j'ai compris (ou crois avoir compris)...

 

Si ça peut te rassurer, personne ne sait vraiment ce qu'est l'énergie sombre (ni si elle existe réellement), donc il n'y a pas à complexer !

 

Pour répondre à ta question, en effet sur ces grandes échelles, il n'y a que la gravité qui joue : des 4 forces fondamentales, c'est la moins intense, mais la seule qui agisse sur de grandes distances.

 

Je dirais qu'il n'y a pas de "mouvements contradictoires", mais des forces contraires : la gravité qui tend à rapprocher les objets, et l'expansion de l'espace qui tend à les éloigner les uns des autres.

 

Pour chaque objet, on peut donc faire un bilan des forces et voir laquelle l'emporte.

 

Dans le cas de M31, proche de notre galaxie, la force de gravité l'emporte donc nous nous rapprochons d'elle (ou plutôt les deux galaxies se rapprochent l'une de l'autre). Pour les objets plus lointains, l'expansion de l'espace est plus important et l'emporte sur la gravité, donc ceux-ci s'éloignent (voir les vitesses respectives mentionnées dans mon post ci-dessus).

 

A noter aussi que la gravité n'est pas une force qui agit instantanément, mais dont les effets se propagent à la vitesse de la lumière. Donc, au-delà d'une certaine distance, la vitesse de récession des galaxies devient supérieure à la vitesse de la lumière et la celle-ci ne nous parvient jamais (l'espace peut se dilater plus rapidement que la vitesse de la lumière). De la même manière, cela vaut pour la force de gravité.

 

jb

 

Merci, c'est très clair.

[philgood]

Bonjour,

 

Ci-dessous, sur YouTube, j'ai mis deux petites simulations de l'expansion de l'univers.

Ces simulations sont simplement basées sur les vitesses de fuite des galaxies, mais donnent, je l'espère, une bonne vision de l'ensemble.

 

Au centre, la voie lactée.

En bleu : les quelques galaxies (à proximité du centre) qui s'en rapprochent (Andromède notamment).

En jaune : sont représentées les galaxies qui s'éloignent. Et en rouge, les galaxies les plus rapides (et donc les plus lointaines).

 

Pour la vue d'ensemble :

 

Pour la vue "locale" :

 

Et sur mon site, le programme permettant d'interagir avec les différents paramètres.

http://www.astrosurf.com/spheres/ngc/ngc.htm

 

A+

philgood