Fond diffus cosmologique

[AstroMath]

Bonjour,

 

Alors il y a un truc qui me chiffonne depuis un moment : le fond diffus cosmologique.

 

Je comprend parfaitement ce qu'il est et à quoi il correspond dans la généalogie -supposée- de notre univers, mais ce que je n'arrive pas à m'expliquer c'est la possibilité de percevoir le rayonnement de quelque chose qui n'existe plus...

Pour une étoile lorsqu'elle cesse de briller, nous percevons sa lumière jusqu'à ce que le dernier photon émis nous parvienne. Mais le fond diffus cosmologique ?

[Daniel Rosier]

Il y a 5 heures, AstroMath a dit :

la possibilité de percevoir le rayonnement de quelque chose qui n'existe plus...

Pour une étoile lorsqu'elle cesse de briller, nous percevons sa lumière jusqu'à ce que le dernier photon émis nous parvienne. Mais le fond diffus cosmologique ?

 

Bonjour, 

 

Excellente question, à laquelle je vais essayer de répondre suite à mes recherches. 

 

En fait, si l'on détecte toujours ce fond diffus cosmologique, c'est qu'il y a encore des photons qui nous parviennent de cet événement cosmique global. Ce rayonnement est le résultat d'un événement qui s'est produit lors de la recombinaison, 380000 ans après le Big bang, lorsque les noyaux d'hydrogène et d'hélium se sont combinés avec les électrons, donnant lieu aux premiers atomes neutres gazeux.

Cet événement a rendu l'univers de l'époque transparent à la lumière (passage d'un milieu ionisé opaque à un milieu gazeux transparent).

 

Cette émission de photons s'est produite en même temps, en tout point de l'univers (d'où le terme "fond" et "cosmologique") et dans toutes les directions (d'où le terme "diffus"). Donc, contrairement à un événement ponctuel dans l'univers, comme la disparition d'une étoile, on a affaire ici à un événement cosmique global ! Nous recevons, et recevrons encore pendant longtemps, des photons émis depuis cette recombinaison. Un peu comme si toutes les étoiles s'eteignaient partout dans l'univers au même moment, tu verrais encore des étoiles pendant des milliards d'années.

 

Comme l'univers est en expansion, la température de ce rayonnement diminue au fur et à mesure, actuellement, les photons issus de ce fond diffus sont à 2,7K, et avec le temps, la longueur d'onde de ces photons augmentant, leur température diminuera.

 

Daniel 

Modifié 3 décembre 2020 par Daniel Rosier

[AstroMath]

Merci.

Il y a donc quelque chose qui échappe à ma compréhension sur la nature de l'expansion de l'univers dans ce cas. 🤨

 

Car si je comprends bien que le rayonnement a eu lieu en tout point de l'univers, celui-ci était à l'époque bien moins étendu qu'aujourd'hui et les rayonnements auraient du déjà "dépasser" notre zone.

Sauf si l'univers s'étend à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière, ce qui implique que les zones les plus lointaines ne nous arrivent que maintenant. La source de mon incompréhension est peut-être là. J'ai pas fait de recherche là-dessus.

 

[Egill]

Nuance (mais fondamentale): l'univers observable était bien moins étendu qu'aujourd'hui.

 

L'univers dans son entier peut être lui infini. Est s'il l'est aujourd'hui, il l'a toujours été, y compris à son origine. Quand on dit, selon la formule consacrée "qu'il tenait dans une tête d'épingle", cela veut juste dire que le volume contenu aujourd'hui dans un rayon de 13.8 MA d'années lumière (notre univers observable, mais qui n'est pas le même qu'un autre observé depuis une autre galaxie par exemple) était contenu dans un volume de la taille d'une tête d'épingle.

 

Les particules du fond diffu que nous percevons sont celles qui ont été émises dans une zone qui se trouve à 13.8 milliards d'année lumière (ce qui correspond à l'âge de l'univers - 380 000 ans, durée qui sépare le Big Bang de l'émission du fond diffu, à quelques jours près), dans toutes les directions (donc on "baigne" dedans en permanence), rayon de l'univers observable (la partie de l'univers où la lumière émise a eu le temps de nous parvenir) zone où l'on "voit" l'univers tel qu'il était au moment de l'émission du fond diffu (avant on ne peut pas "voir", puisque la lumière interagissait en permanence avec les autres particules et ne circulait donc pas). Le fond diffu c'est ça: c'est une sorte de "mur" au-delà duquel on ne peut pas voir (puisque la lumière des astres au-delà n'a pas encore eu le temps de nous parvenir). Et il "recule" (à ces échelles, les notions d'espaces et de temps n'ont pas vraiment les mêmes acceptations que dans la vie courante...) avec le temps: dans 1 milliard d'années, il nous parviendra depuis une distance de 14.8 milliards d'années (sans prendre en compte les effets de l'expansion: je vais éviter de me lancer là dedans).

 

Juste rapidement sur la notion de vitesse d'expansion de l'univers, à prendre en compte également (responsable du phénomène du redshift) qui a ces échelles peut paraître supérieur à la vitesse de la lumière (il n'en est rien: les objets contenus dans l'univers de se déplacent pas les uns par rapport aux autres du fait de l'expansion, c'est l'espace entre eux qui se dilate, donc pour les objets très éloignés les uns des autres sont séparés par énormément d'espace qui se dilate, d'où une impression que cette expansion se fait plus vite que la lumière).

 

Mais ça n'influe pas sur le fait qu'il y aura "toujours" (guillemets...) une zone d'où nous parviendra ce fond diffu...

 

Le problème vient toujours du fait qu'on se représente l'univers comme contenu dans quelques chose d'autre, ce qui n'a pas de sens. Quand on dit que "l'univers était beaucoup moins étendu", la question qu'il faut de suite se poser c'est "dans quoi?", question qui n'a pas de sens (par définition, l'univers ne peut pas être contenu dans quelque chose, sinon ce serait aussi l'univers) ce qui amène au fait que le postulat précédent est au mieux extrêmement simpliste. 

 

Voilà ce que je crois avoir compris sur la question, d'autres éclairciront ou infirmeront si besoin.

Modifié 4 décembre 2020 par Egill

['Bruno]

Réponse parfaite d'Egill ! Merci   

 

J'ajoute juste un truc : il ne faut pas parler de vitesse d'expansion de l'univers mais de taux. Aujourd'hui, l'univers grandit de 7 % par milliard d'année. Mais ça n'aurait aucun sens d'y associer une vitesse. Parler (à tort) de vitesse d'expansion est trompeur et pourrait suggérer l'image (fausse) d'une expansion sous forme d'une masse de galaxies en fuite les unes par rapport aux autres.

 

[spark]

Bonjour  

 

Le fond diffus cosmologique est le nom donné à un rayonnement électromagnétique très homogène, c'est tout....
Le fameux fond cosmologique diffus ne serait que l’expression de l’activité électromagnetique du plasma interstellaire proche de nous, et pas à 13,8 milliards d’années.. 

Tout cela trouve son référentiel dans les travaux du canadien Andrew McKellar au début des années 1940.
S’appuyant sur l’abondance observable de différents gaz interstellaires, McKellar anticipa correctement la température de ce rayonnement qui est de 2.7K

 

fond diffus cosmologique :

 

Toutes les cartes de COBE, WMAP, PLANCK, montre en definitive des images de notre propre galaxie

 

 

[Daniel Rosier]

il y a 46 minutes, spark a dit :

Bonjour  

 

Le fond diffus cosmologique est le nom donné à un rayonnement électromagnétique très homogène, c'est tout....
Le fameux fond cosmologique diffus ne serait que l’expression de l’activité électromagnetique du plasma interstellaire proche de nous, et pas à 13,8 milliards d’années.. 

Tout cela trouve son référentiel dans les travaux du canadien Andrew McKellar au début des années 1940.
S’appuyant sur l’abondance observable de différents gaz interstellaires, McKellar anticipa correctement la température de ce rayonnement qui est de 2.7K

 

fond diffus cosmologique :

 

Toutes les cartes de COBE, WMAP, PLANCK, montre en definitive des images de notre propre galaxie

 

 

 

Bonjour, 

 

Il y a eu d'énormes avancées depuis 1941! 

Non, le fond diffus cosmologique n'est pas qu'un rayonnement localisé aux gaz interstellaires proches, à notre galaxie. Ce rayonnement est quasiment isotrope et est observé quelque soit la région du ciel, dans toutes les directions. C'est donc un rayonnement à l'échelle cosmique, qui résulte d'un phénomène impliquant l'univers tout entier. 

 

Daniel 

[AstroMath]

Merci pour vos réponses. Elles me font comprendre qu'il va falloir que je buche un peu le sujet et les concepts pour essayer d'y voir plus clair, notamment concernant l'expansion.

 

 

[spark]

 

Daniel Rosier :

Et bien puisque notre galaxie comme toutes les autres sont remplis de champs electromagnetique, qu'elles sont ionisées en continue par les etoiles et les gazs chaud environnant, cela crée donc au sein des galaxies des rayonnements electromagnetique parfaitement homogène  🙂

 

Modifié 19 décembre 2020 par spark

[rmor51]

il y a une heure, spark a dit :

 

Daniel Rosier :

Et bien puisque notre galaxie comme toutes les autres sont remplis de champs electromagnetique, qu'elles sont ionisées en continue par les etoiles et les gazs chaud environnant, cela crée donc au sein des galaxies des rayonnements electromagnetique parfaitement homogène  🙂

 

Le rayonnement de notre galaxie est deduit du rayonnement mesuré, ainsi que tout un tas d'autres rayonnements et ce qui reste c'est le fond cosmologique à 2,7°K. 

Le plan galactique empêche de recueillir ce fond cosmologique.  Pour faire joli, on opère une extrapolation des données pour couvrir ce plan galactique.

[Daniel Rosier]

Le 19/12/2020 à 10:47, spark a dit :

 

Daniel Rosier :

Et bien puisque notre galaxie comme toutes les autres sont remplis de champs electromagnetique, qu'elles sont ionisées en continue par les etoiles et les gazs chaud environnant, cela crée donc au sein des galaxies des rayonnements electromagnetique parfaitement homogène  🙂

 

 

Ces rayonnements émis par le milieu interstellaire, les nébuleuses, etc... dépendent de ce dont le milieu est constitué. Tu auras donc quantité de rayonnements et de spectres différents.

 

McKellar, puisque tu le cites, a étudié les cyanides (CN) au sein du milieu interstellaire, molécules que l'on venait d'observer trois ans auparavant. Il a trouvé que ces molécules étaient particulièrement excitées. Il en a déduit, par ses mesures, que le rayonnement à l'origine de cette excitation du CN devait avoir une température de 3K. Mais McKellar ne savait pas d'où provenait ce rayonnement. En fait, il avait, sans le savoir, mis en évidence de manière indirecte le fond diffus cosmologique ! C'est ce rayonnement fossile qui était responsable de l'excitation du CN.

 

Ce n'est que bien plus tard, à partir de 1964, que l'on a commencé à observer ce rayonnement.

 

Spark, le rayonnement de fond diffus cosmologique est un rayonnement quasiment isotrope et qui présente un spectre de corps noir proche de la perfection. Ce rayonnement ne peut avoir été produit que par un "objet" ionisé mais aussi très dense, contrairement au milieu interstellaire extrêmement ténu. C'est cette découverte qui a permis de comprendre que notre univers était plus dense et plus chaud (3000K) au moment de l'émission de ces photons enfin libres de voyager, et qui a permis de comprendre qu'il est en expansion (le fond diffus cosmologique sera en fait toujours présent mais de plus en plus difficilement observable).

Modifié 21 décembre 2020 par Daniel Rosier

[Giz89]

Il y a 5 heures, Daniel Rosier a dit :

que l'on a commencé à observer ce rayonnement.

Et dire que les gars pensaient que c'était les fiantres de pigeons qui étaient responsables de ce signal... 

[Denis Udrea]

Le 04/12/2020 à 16:55, Egill a dit :

Voilà ce que je crois avoir compris sur la question, d'autres éclairciront ou infirmeront si besoin.

Eh bien si nous étions plus nombreux à partager ce niveau de connaissance ce serait superbe.

Bravo pour cet exposé presque (la perfection n'existant pas) parfait !

[Giz89]

Il y a 15 heures, Daniel Rosier a dit :

le fond diffus cosmologique sera en fait toujours présent mais de plus en plus difficilement observable

A l'époque de la télévision hertzienne, lorsqu'on ne captait pas ou très mal une chaine on disait qu'on avait de "la neige" car des points blancs apparaissaient sur l'écran.

Quelques uns de ces points (environs 1%) étaient dus au FDC...

Toute un époque 😅

 

Giz

Modifié 21 décembre 2020 par Giz89

[Daniel Rosier]

Il y a 9 heures, Giz89 a dit :

Et dire que les gars pensaient que c'était les fiantres de pigeons qui étaient responsables de ce signal... 

 

Le point commun entre les deux, c'est que c'est chaud quand ça sort et ça se refroidit avec le temps...

[Giz89]

il y a 30 minutes, Daniel Rosier a dit :

Le point commun entre les deux

Pour la différence entre les deux, j'aurai tendance à dire l'odeur....

il y a 32 minutes, Daniel Rosier a dit :

ça se refroidit avec le temps...

Par contre, une chiure à 2,729 K c'est pas commun 😅

[Lolo]

Est-il exact que l'univers observable actuel avait au moment de l'émission du rayonnement cosmique un rayon de 13,8 milliards d'années-lumière ?

Modifié 21 décembre 2020 par Lolo

[Daniel Rosier]

Il y a 2 heures, Lolo a dit :

Est-il exact que l'univers observable actuel avait au moment de l'émission du rayonnement cosmique un rayon de 13,8 milliards d'années-lumière ?

 

Je vais tenter de répondre si j'ai bien compris la question. D'autres me reprendront si je fais erreur.

 

Je répondrais non. En fait, juste avant le moment de l'émission, au moment T0, l'univers observable avait un rayon nul puisqu'il n'y avait rien à observer, l'univers ionisé et très dense étant opaque à la lumière. Ce n'est que lors de la recombinaison que les photons ont pu voyager librement. À partir de ce moment, l'univers observable a vu son rayon augmenter d'une seconde lumière toutes les secondes. 

 

À prendre avec des pincettes en attendant les autres.. 

Modifié 21 décembre 2020 par Daniel Rosier

['Bruno]

il y a 53 minutes, Daniel Rosier a dit :

l'univers observable avait un rayon nul puisqu'il n'y avait rien à observer,

 

Ce n'est pas ça, la définition de l'univers observable. Il est défini par rapport à sa dimension : c'est l'ensemble de tous les points de l'univers dont la distance en années-lumières est inférieure à l'âge de l'univers. On a coutume de dire que la lumière issue des astres situés dans l'univers observable a eu le temps de nous parvenir, mais en effet ce n'est pas vrai lorsque l'univers était opaque. Ce qui ne l'empêchait pas d'avoir une certaine dimension. De toute façon l'émission du rayonnement cosmologique date du moment où l'univers a cessé d'être opaque (c'est justement pour ça qu'on peut voir ce rayonnement).

 

De plus, qu'entend-on par « univers observable » ? Si, si, il y a une ambiguïté :

• Souvent, la question de Lolo est de savoir quelle taille avait la portion de l'univers s'appelant, aujourd'hui, univers observable. Aujourd'hui, l'univers observable fait 13,8 milliards d'années-lumières (Gal) de rayon. Mais du temps où l'univers était âgé de 500.000 ans, cette portion de l'univers avait quel rayon ? Je ne connais pas la réponse (il était beaucoup plus petit).
• Par contre, l'univers observable du temps où l'univers était âgé de 500.000 ans faisait pile poil 500.000 al de rayon. Certes, on ne pouvait rien y observer tant qu'il était opaque. mais c'était la taille de la portion d'univers dont tous les objets (encore invisibles) étaient situés à une distance en années-lumières inférieure à l'âge de l'univers.

Notez bien que l'univers observable de cette époque n'est pas le même que l'univers observable du présent : ce n'est pas la même portion d'espace. Je ne dis pas seulement qu'elle avait une taille plus petite à cause de l'expansion, mais qu'il y a des endroits notre univers observable qui n'y étaient pas encore. (Même si l'univers n'était pas en expansion, l'univers observable se serait agrandi.)

 

 

[Giz89]

il y a 28 minutes, 'Bruno a dit :

Aujourd'hui, l'univers observable fait 13,8 milliards d'années-lumières (Gal) de rayon.

L' age de l'univers est estimé à 13,8 milliards d'années, mais durant cette période il s'est et tendu via l'expansion. Aujourd'hui, selon le modèle standard, les scientifiques estiment que le rayon de l'univers observable est d'un peu plus de 45 milliards d'années-lumières. 

 

Giz 

[Lolo]

Il y a 16 heures, 'Bruno a dit :

 

• Souvent, la question de Lolo est de savoir quelle taille avait la portion de l'univers s'appelant, aujourd'hui, univers observable.

 

Oui, c'est bien cela que j'ai en tête.

 

Il y a 15 heures, Giz89 a dit :

L' age de l'univers est estimé à 13,8 milliards d'années, mais durant cette période il s'est et tendu via l'expansion. Aujourd'hui, selon le modèle standard, les scientifiques estiment que le rayon de l'univers observable est d'un peu plus de 45 milliards d'années-lumières. 

 

Giz 

 

Oui, je pense aussi.

 

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

 

J'ai fait le raisonnement suivant. Le rayonnement cosmique qui nous parvient actuellement a été émis 380.000 ans après le big bang, c'est à dire il y a approximativement 13,8 milliards d'années. Puisqu'il a mis 13,8 milliards d'années à nous parvenir, et ce à la vitesse de la lumière, il a été émis d'une zone dont les points étaient situés à 13,8 milliards d'années-lumière de nous à l'époque de son émission. Par ailleurs, ces points sont à peu près la limite de l'univers observable actuel. D'où la phrase de mon précédent message.

 

Bien entendu, l'expansion de l'univers a joué un rôle et il ne faut pas oublier que l'univers a connu une période d'inflation phénoménale à ses débuts. C'est ce qui explique qu'il aurait pu avoir un rayon de 13,8 milliards d'années-lumière après seulement 380.000 ans d'existence et qu'il peut avoir actuellement (après 13,8 milliards d'années d'existence) un rayon de 45 milliards d'années-lumière.

Modifié 22 décembre 2020 par Lolo

['Bruno]

Il y a 16 heures, Giz89 a dit :

L' age de l'univers est estimé à 13,8 milliards d'années, mais durant cette période il s'est et tendu via l'expansion. Aujourd'hui, selon le modèle standard, les scientifiques estiment que le rayon de l'univers observable est d'un peu plus de 45 milliards d'années-lumières.

 

Ça dépend de quelle distance on parle. Là tu parles du rayon en distance comobile : le rayon de l'univers visible dans son état aujourd'hui. Je ne sais pas si c'est un choix pertinent de distance, car nous ne pouvons pas le voir dans son état aujourd'hui. Nous le voyons dans son état passé. Les objets que l'on observe ne font pas encore partie de cette portion d'espace-temps (ils font partie de cette portion d'espace). L'univers observable vu comme une portion de l'espace-temps fait 13,8 Gal de rayon : il s'agit de la distance suivant-le-voyage-du-photon (https://fr.wikipedia.org/wiki/Distance_comobile). C'est cette portion d'espace-temps que nous observons.

 

  

Il y a 14 heures, Lolo a dit :

Bien entendu, l'expansion de l'univers a joué un rôle et il ne faut pas oublier que l'univers a connu une période d'inflation phénoménale à ses débuts. C'est ce qui explique qu'il aurait pu avoir un rayon de 13,8 milliards d'années-lumière après seulement 380.000 ans d'existence

 

Ah non, la portion d'espace que nous appelons univers observable était beaucoup plus petite à l'époque, du fait de l'expansion. Le rayon de 13,8 Gal, c'est uniquement pour l'univers observable aujourd'hui (âge de l'univers = 13,8 Ga) en distance voyage-du-photon (c'est-à-dire l'univers observable en tant que portion de l'espace-temps).

 

De toute façon n'oublions pas que l'univers peut très bien être infini (ce n'est pas exclu).

[Daniel Rosier]

Il y a 18 heures, 'Bruno a dit :

Par contre, l'univers observable du temps où l'univers était âgé de 500.000 ans faisait pile poil 500.000 al de rayon. Certes, on ne pouvait rien y observer tant qu'il était opaque. mais c'était la taille de la portion d'univers dont tous les objets (encore invisibles) étaient situés à une distance en années-lumières inférieure à l'âge de l'univers.

 

Merci Bruno pour ta réponse. 

 

J'ai en effet mal saisi la question de Lolo. Je pensais qu'il demandait qu'elle était la taille de l'univers observable au moment T0 de la recombinaison. Et là, je persiste tout de même à dire que cette taille était nulle puisqu'il n'y avait pas d'univers observable. D'ailleurs, dans la définition de l'univers observable actuel, on dit que sa limite est la surface de dernière diffusion, c'est-à-dire à environ 380.000 ans après le Big-Bang, lors de la recombinaison donc. Et c'est logique puisque l'univers était opaque.

 

Donc, ça n'a finalement aucun sens de vouloir déterminer la taille de l'univers observable avant 380.000 ans après le Big Bang.

 

Pour répondre cette fois-ci à la vraie question de Lolo - merci Bruno car tu en avais compris le sens -  j'ai essayé de calculer la dimension géométrique de l'univers observable actuel reporté au moment de la recombinaison.

 

On sait que les distances dans notre univers était un millier de fois plus petites à l'époque de la recombinaison par rapport à notre époque.

 

Voici mon calcul, à partir de cette formule tirée d'un livre d'astrophysique, par contre, c'est valable dans un univers d'Einstein-De Sitter, et pas, je suppose, au niveau du modèle standard actuel. Mais bon, ça donne une première approximation. En prenant le taux d'expansion a=0,001(rapport entre les longueurs d'ondes du rayonnement de fond diffus de l'époque et actuelle) 

 

D = 30 x a x (1- √a) = environ 29 millions d'années-lumière.

 

Bon, ce n'est certainement pas exact.

 

Par contre, on trouve la réponse complète à la question de Lolo sur Wikipedia. Je la livre ici car c'est très clair :

 

"La distance qui nous sépare aujourd'hui de la surface de dernière diffusion est d'environ 43 milliards d'années-lumière, soit plus de trois fois la distance qu'a parcouru la lumière du fond diffus cosmologique entre son époque d'émission et maintenant. Elle était de seulement 40 millions d'années-lumière à l'époque où le rayonnement a été émis. Le rapport entre ces deux distances donne la valeur du décalage vers le rouge qu'a subi le fond diffus cosmologique entre son émission et sa réception : environ 1 100. Cela signifie que les distances étaient à l'époque 1 100 fois plus petites, et que l'Univers était à l'époque environ un milliard de fois (1 100³) plus dense qu'il ne l'est aujourd'hui. La température du fond diffus cosmologique était 1 100 fois plus élevée que sa valeur actuelle (2,7 K), soit environ 3 000 K^[1]. Le fait que le fond diffus cosmologique ait mis 13,7 milliards d'années pour parcourir une distance qui était initialement de 40 millions d'années-lumière vient du fait qu'à l'époque de son émission, un photon du fond diffus cosmologique voyageait en ligne droite, mais que pendant l'intervalle où il avançait d'un kilomètre, la région dans laquelle nous nous trouvons s'était éloignée de bien plus d'un kilomètre du fait de l'expansion de l'Univers, un peu à l'image d'un marcheur qui prendrait un tapis roulant à contre-sens et qui marcherait moins vite que le tapis. Ce n'est que quand l'expansion de l'Univers ralentit suffisamment que les photons peuvent finalement se rapprocher de leur point de destination. Avant cela, bien qu'ils se dirigent vers celui-ci, ils s'en éloignent constamment."

 

 

Daniel 

 

Modifié 22 décembre 2020 par Daniel Rosier

[Giz89]

il y a une heure, 'Bruno a dit :

Ça dépend de quelle distance on parle. Là tu parles du rayon en distance comobile

Effectivement, je n'ai pas précisé. Je parlai de distance "géométrique.

 

"L'âge de l'Univers est estimé, en juin 2014, à environ 13,8 milliards d'années [13,798 (± 0,037) x 10⁹ ans¹³]. La lumière émise par un astre ne peut pas avoir voyagé plus de 13,8 milliards d'années. Par conséquent la lumière issue des objets les plus éloignés que nous puissions détecter, à la limite de la partie observable de notre Univers, aura mis 13,8 milliards d'années pour nous parvenir. Pendant ce temps la lumière aura parcouru 13,8 milliards d'années-lumière et par conséquent ce nombre fixe commodément la distance comobile de la partie observable de notre Univers.

C'est une autre question de savoir à quelle distance géométrique se situent actuellement les objets dont nous recevons la lumière, 13,8 milliards d'années après qu'ils l'ont émise. Pour déterminer cette distance, il faut adopter un modèle d'univers et connaissant la vitesse d'expansion de l'espace en déduire la distance dont se sera éloigné l'objet considéré depuis l'émission des photons. Dans le cadre du modèle standard de la cosmologie la distance actuelle de l'horizon cosmologique est de l'ordre de 46,5 milliards d'années-lumière. Le diamètre de l'Univers observable est estimé à environ 93 milliards d'années-lumière soit 8,8 × 10²³ km (8,8 × 10²⁶ m)^14,15, ou encore 880 000 milliards de milliards de kilomètres."

Source Wikipédia

 

Giz

[Daniel Rosier]

Bruno, je pense que tu as raison en effet en ce qui concerne la définition de l'univers observable, il inclut également ce qui antérieur à la surface de dernière diffusion jusqu'au Big Bang. 

 

Il est vrai que même si l'on ne peut pas voir l'avant recombinaison à partir des ondes électromagnétiques (les photons n'étant pas libres de circuler) , on peut/pourra théoriquement "voir" avant la recombinaison à partir des ondes gravitationnelles ou des neutrinos.

 

Donc, mea culpa Bruno, merci pour tes explications.

 

Daniel 

['Bruno]

Giz89 : j'ai l'impression que l'article de Wikipédia appelle « distance géométrique » la distance comobile, et « distance comobile » la distance définie par la vitesse de la lumière.

 

Daniel : merci pour la citation de Wikipédia, qui en effet répond parfaitement à la question.

[Giz89]

il y a 32 minutes, 'Bruno a dit :

Giz89 : j'ai l'impression que l'article de Wikipédia appelle « distance géométrique » la distance comobile, et « distance comobile » la distance définie par la vitesse de la lumière.

Possible oui, pourtant je ne pense pas qu' il y ait confusion. 

 

Aussi, dans de nombreuses conférences que l'on peut trouver sur le net (merci internet pour ça) le diamètre de 93 milliards d'années-lumières revient quasi à chaque fois pour évoquer ce concept d'univers observable. Au-delà, il est évoqué notre limitation technologique de "voir plus loin" sachant que chaque nous perdons un peu de cet univers observable avec l'accélération de l'expansion de l'univers. 

 

Giz

['Bruno]

La confusion dont je parle est celle-ci :

 

Il y a 9 heures, Giz89 a dit :

Pendant ce temps la lumière aura parcouru 13,8 milliards d'années-lumière et par conséquent ce nombre fixe commodément la distance comobile de la partie observable de notre Univers.

Non, ce nombre est la distance suivant-le-voyage-du-photon.

 

Il y a 9 heures, Giz89 a dit :

C'est une autre question de savoir à quelle distance géométrique se situent actuellement les objets dont nous recevons la lumière, 13,8 milliards d'années après qu'ils l'ont émise. Pour déterminer cette distance, il faut adopter un modèle d'univers et connaissant la vitesse d'expansion de l'espace en déduire la distance dont se sera éloigné l'objet considéré depuis l'émission des photons. Dans le cadre du modèle standard de la cosmologie la distance actuelle de l'horizon cosmologique est de l'ordre de 46,5 milliards d'années-lumière.

Là c'est une distance comobile.

 

Non ?

[Giz89]

Il y a 10 heures, 'Bruno a dit :

Là c'est une distance comobile

Si on définit "sommairement" la notion de distance comobile, c'est une distance qui évolue/s'étend avec l'Univers. Donc, effectivement, vu comment c'est formulé, c'est un distance qui a évolué avec l'Univers.

 

Il y a 10 heures, 'Bruno a dit :

Non, ce nombre est la distance suivant-le-voyage-du-photon.

Pareil, je pense que ça vient de la formulation. La partie "par conséquent ce nombre fixe commodément" embrouille. On a besoin d'un age d'univers pour avoir une distance comobile.

 

Désolé pour ces raccourcis, j'essaie de rester aussi compréhensible que possible pour tous avec des notions assez complexes, notions que je maitrise que moyennement (mais j'y travaille) pour être franc 😉

[Egill]

Le 21/12/2020 à 16:49, Lolo a dit :

Est-il exact que l'univers observable actuel avait au moment de l'émission du rayonnement cosmique un rayon de 13,8 milliards d'années-lumière ?

 

Je suis désolé, je ne pense pas souvent à passer par ce forum, du coup je répond longtemps après.

 

Mais non, le rayon de l'univers observable au moment de l'émission du fond diffu n'était pas de 13.8 M d'années lumières, puisque ce chiffre dépend de l'âge de l'univers.

 

En fait, cette notion d'univers observable est très relative: c'est un référentiel qui n'a pas de valeur absolue (comme aucun référentiel d'ailleurs).

 

Si maintenant, là, on se téléportait à 13.8 M d'années Lumière, le fond diffu nous parviendrait toujours de 13.8M d'années lumières, et ce serait toujours le rayon de l'univers observable. Ce rayon ne dépend pas de l'emplacement où nous sommes. Il y a en fait une infinité d'univers observables en fonction de là où nous nous trouvons (on a pas tout à fait le même que notre voisin qui se situe à 40m de nous bien qu'évidemment 40m sur 13.8 M d'années lumières, c'est proche du rien).

 

D'ailleurs, en imaginant que l'on ait un télescope ultra puissant et qu'on tente d'observer le système solaire depuis là bas, on ne pourrait pas le voir.... puisqu'il n'existe pas dans ce référentiel! (puisque le Soleil n'a "que" 4,5 milliards d'années... sa lumière n'aurait pas eu le temps de nous parvenir) on verrait la région de la Voie Lactée telle qu'elle était au moment de l'émission du fond diffu... on verrait le fond diffu cosmologique quoi, comme on le "perçoit" sur Terre depuis une distance de 13.8 M d'années).

 

On voit bien d'ailleurs à quels paradoxes amène l'idée de voyager plus vite que la vitesse de la lumière (si on imagine se téléporter à 13.8 M d'années lumières instantanément): comment pourrions nous exister et être un observateur dans un référentiel où le Soleil n'existe pas encore? On ne pourrait voyager jusqu'à 13.8 M d'années lumière qu'à une vitesse inférieure à celle de la lumière. Et là oui, on pourrait observer le système solaire de là bas, puisque l'information y serait parvenu (et que l'univers observable ferait 13.8M d'années lumière de plus).

 

Le rayon de l'univers observable dépend de la vitesse de la lumière. Il se dilate donc à 300 000 km/S (attention, je parle bien de la dilatation de l'univers observable, pas de l'expansion de l'univers, ce n'est pas la même chose). Quand on regarde le ciel, on regarde autant dans l'espace que dans le temps (que l'on retrouve dans la composition d'une vitesse), et on voit bien que ces deux notions sont fondamentalement liées à cause de l'absolu qu'est la vitesse de la lumière. C'est ce sur quoi est basée la théorie de la relativité: et on l'observe logiquement dès qu'on regarde un point éloigné dans le ciel. Temps et espace sont conditionnés par la vitesse de la lumière en fonction du référentiel dans lequel on se trouve. Donc "notre" univers observable n'a de sens que dans notre référentiel de temps et d'espace.

 

Donc ce que nous observons à 13.8M d'années lumières (et tout ce qu'il y a entre nous et cette distance d'ailleurs) n'a de "valeur", de "sens" que dans notre référentiel de temps et d'espace. Il n'en a pas si l'on change ce référentiel (et c'est ce qu'on fait quand on imagine notre univers observable au moment de l'émission du rayonnement cosmique).

 

Si je me trompe pas... corrigez moi si je dis des bêtises mais c'est ce que je crois avoir compris sur tout ça suite à mes lectures.

 

Modifié 25 mars 2021 par Egill