L'Univers, infini ou limité ?

['Bruno]

Ce qu'on demande à l'inflation c'est de nous fournir (gratuitement ) un univers suffisamment "plat" et suffisamment grand c'est à dire au moins aussi grand que l'univers observable.

Il faut donc, pour les cosmologistes, que l'inflation ait dilaté l'univers d'un facteur 10^26 minimum. (Si je me suis pas planté l'univers observable aurait mesuré à la fin de l'inflation 3 cm, mais enfin il était encore jeune ... )

Il me semble que l'inflation est quand même largement de chez largement supérieure à ce qu'elle aurait besoin d'être si elle devait juste rendre l'univers aussi plat que nos mesures ne l'indiquent aujourd'hui. Mais effectivement, l'amplitude de l'inflation a été ajustée (pour résoudre les problèmes de platitude, mais pas seulement).

 

La cosmologie est basée sur la relativité générale (l'expansion de l'espace ne se comprend que dans ce cadre) mais on l'abandonne aussi sec parce que c'est trop compliqué. Ce qui aboutit à des méli-mélos invraisemblables de vitesses supraluminiques, de photons qui reculent par rapport à nous (sic), etc ...

Jamais entendu parler de vitesses supraluminiques dans les théories sérieuses. Peut-être que tu fais allusion aux galaxies que la lumière n'arrive jamais à atteindre ? Voici une "vulgarisation" - j'expose les choses comme je les ai comprises, mais j'ai peut-être mal compris.

 

Donc on a deux galaxies. La galaxie de départ et la galaxie de vacances. Elles sont parfaitement immobiles (on néglige leur mouvement propre, petit devant la vitesse de la lumière). Un photon quitte sa galaxie de départ afin de rejoindre la galaxie de vacances, située à 1 Gal de là. Le photon si dit : « 1 Gal, c'est un long voyage, mais ça va encore. Dans 1 Ga je serai rendu. » Et voilà notre photon qui file plus vite que le vent... Seulement voilà, de l'espace se crée constamment sur son chemin. En fait, la route s'allonge. La galaxie de vacances ne bouge pas, elle, elle attend le photon patiemment : la preuve, c'est que la vitesse du photon par rapport à cette galaxie est toujours de 300.000 km/s, comme prévu par la Loi. Mais la route s'allonge, s'allonge, s'allonge... C'est pourquoi le photon met beaucoup plus de temps que prévu pour atteindre la galaxie. Il est même possible que la route s'allonge tellement que la distance qui reste à parcourir augmente constamment, bien que le photon continue à filer comme l'éclair.

[ChiCyg]

ArthurDent, mon cas est plus grave que tu ne le penses : ce n'est absolument pas de la mauvaise foi, c'est plutôt mon incapacité à comprendre la cohérence et la solidité de la cosmologie "standard" .

 

Par exemple, je dis "vitesses supraluminiques" (l'existence aujourd'hui de galaxies qui s´éloigneraient de nous plus vite que la lumière). Aussitôt akira et 'Bruno répondent : "ce ne sont pas des vitesses, c'est de l'expansion", donc ces "vitesses" ne sont pas soumises à la limite de la vitesse de la lumière.

 

Ce qui voudrait dire qu'il y aurait deux natures d'espace et de mouvement : l'espace et le mouvement "naturel" soumis aux limites de la vitesse de la lumière et un espace et un mouvement issus de l'expansion qui y échapperaient.

 

Dites-moi, on reçoit des "photons négatifs" de ces galaxies supraluminiques ? qui remontent le temps ?

 

Vous n'avez pas donné la moindre réponse à mes questions sur le fait que les amas de galaxie échapperaient à l'expansion parce qu'ils sont gravitationnellement liés et pourquoi on observe une constante de Hubble à de faibles distances où, justement, l'expansion devrait être masquée par la gravitation.

 

Pour 'Bruno : ton raisonnement sur la route qui s'allonge, s'allonge est en contradiction avec la relativité comme l'explique Chodorowski en prenant l'exemple d'un signal radar envoyé sur une galaxie. Je ne sais plus la référence, je peux chercher si tu veux.

['Bruno]

ChiCyg : tu parles de quelle vitesse ? Une vitesse, c'est toujours par rapport à quelque chose. Par rapport à quoi les galaxies se déplacent-elles plus vite que 300.000 kms/ ? Par rapport aux photons qui se dirigent vers elle ? Non : ces photons se dirigent vers elle à la vitesse de 300.000 km/s.

[ChiCyg]

ChiCyg : tu parles de quelle vitesse ? Une vitesse, c'est toujours par rapport à quelque chose.

Oui, pour moi qui suis un peu limité, il n'y a qu'une vitesse qui est la variation de distance entre deux objets divisée par le temps.

L'article dont je parlais qui, je pense, nous avait été proposé par ArthurDent est MNRAS 378, 239 de juin 2007 en arXiv, ici :

http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0610590v3

 

Dès l'abstract, l'auteur rentre dans le vif du sujet, tu peux t'en contenter !

 

N'oublie pas de répondre à la question qui me tient à coeur sur expansion et objets gravitationnellement liés !

['Bruno]

N'oublie pas de répondre à la question qui me tient à coeur sur expansion et objets gravitationnellement liés !

J'ai loupé cette question, tu as dû la poser à quelqu'un d'autre.

 

Je vais lire l'article...

 

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ChiCyg : je viens de lire rapidement l'article (le début et la fin - j'ai sauté les calculs !) Je retiens notamment : « We have shown that both the superluminality of distant galaxies and the travel-time effect for photons are merely coordinate effects: they vanish in a suitably chosen coordinate system. Therefore, they are not real phenomena, which different observers will agree on. »

 

Il me semble que ce que dit l'article, c'est :

- On a inventé cette histoire d'espace qui se dilate pour ne pas avoir de problème avec les vitesse supraluminiques des galaxies lointaines.

- Or il n'y a pas de problème avec les vitesses supraluminiques des galaxies lointaines ("they are not real phenomena").

- Il faut donc arrêter d'employer l'expression "expansion de l'espace".

 

Donc il n'y a pas de problème avec les vitesses supraluminiques, puisque ce ne sont pas des phénomènes réels.

 

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Ah, je viens de retrouver ta question. Je m'en souviens ! Même que je voulais y répondre (**) mais je n'avais pas le temps... et j'ai oublié.

 

L'expansion de l'univers (via la constante de Hubble) agit aussi sur les galaxies de notre voisinage. Par exemple, il existe des galaxies de l'amas Virgo qui présentent un décalage vers le bleu. C'est parce que leur mouvement autour du centre de gravité de l'amas les amène à se diriger vers nous (et ce à grande vitesse en raison plus ou moins de la loi de Kepler : l'amas étant très massif, les vitesses de révolution sont plus grandes). Mais ces galaxies sont rares. En moyenne, l'amas Virgo s'éloigne de nous. Et en moyenne, tous les groupes des galaxies de notre voisinage, même les plus proches, s'éloignent de nous.

 

Si on ne peut pas bien "voir" l'expansion sur les galaxies proches, c'est parce qu'on ne connaît pas les mouvements propres des galaxies, qui sont plus ou moins aléatoires (certaines vont dans un sens, d'autres dans l'autre sens, etc.) Or pour connaître avec précision la constante de Hubble, il faut soustraire les mouvements propres - qu'on ne peut pas connaître - à la vitesse de récession. Dans le Groupe Local, les mouvements propres sont plus grands que la vitesse de récession, donc celle-ci est noyée. Non, pour la connaître, il faut mesurer la constante de Hubble là où les mouvements propres deviennent négligeables devant les vitesses de récession : le plus loin possible.

 

Tiens, oui, et le Groupe local ? M31 est distante de 0,75 Mpc, sa vitesse de récession devrait dont être de 54 km/s. Eh bien il n'y a aucune raison de douter que si on soustrayait le mouvement propre de M31 par rapport à nous, on trouverait 54 km/s. Et à l'échelle de la Galaxie ? La vitesse de récession du centre galactique devrait être de l'ordre de 0,6 km/s : c'est trop petit pour être détecté, voilà tout, mais nul doute que la Galaxie s'étend un tout petit peu à cause de l'expansion de l'univers (*). En tout cas, c'est ce que j'ai compris de la théorie. Croire que la Galaxie rajuste sa taille par gravitation, ou que les amas de galaxies utilisent la gravitation pour rester concentrés et contrebalancer l'expansion de l'univers, ça ne rentre pas du tout dans le cadre de ce que j'ai compris de l'expansion de l'univers.

 

[sauf qu'ArthurDent a raison dans le message suivant, je crois, de contester ce que je viens de dire... Pourtant, l'expansion marche même au niveau des groupes de galaxies les plus proches.]

 

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(*) On peut même calculer ça. Le Galaxie fait environ 30 kpc de diamètre, donc ses limites externes sont à 0,015 Mpc du centre, d'où une vitesse de récession de 1,1 km/s. En 1 Ga, ça correspond à une distance de récession de 1,1 kpc. Ah, ce n'est pas négligeable (je ne m'y attendais pas [et la remarque d'ArthurDent dans le message qui suit me laisse supposer que je me trompe et que ça n'agit pas à l'échelle de la Galaxie, ce qui sur le coup m'arrangerait.]).

(**) D'ailleurs ça me revient : tu as rédigé ta question peu de temps après que j'ai consulté Simbad pour trouver des infos sur des galaxies de la Grande Ourse. Je cherchais des distances. Et j'ai lu, pour je ne sais plus laquelle d'entre elle (une galaxie de l'amas Ursa Major, je pense) un article où ils avaient estimé la distance avec une bonne précision, et étaient surpris de constater que cette distance était très proche de la distance calculée directement à partir de la Loi de Hubble (mais en tenant compte du mouvement propre de la Galaxie, je suppose). D'où ils concluaient que la Loi de Hubble était peu "bruitée", qu'elle était valable même à courte distance, et ça avait l'air de les étonner. Et quand tu as posé cette question (à la page précédente), j'ai aussitôt pensé à cette remarque, encore fraîche dans ma mémoire...

[ArthurDent]

Par exemple, je dis "vitesses supraluminiques" (l'existence aujourd'hui de galaxies qui s´éloigneraient de nous plus vite que la lumière). Aussitôt akira et 'Bruno répondent : "ce ne sont pas des vitesses, c'est de l'expansion", donc ces "vitesses" ne sont pas soumises à la limite de la vitesse de la lumière.

Ce ne sont pas des vitesses , dans le sens où l' observable, c' est le redshift. SI on interprète le redshift comme un effet Doppler, on remonte à une vitesse. Mais la relativité générale (qui est sensée être la théorie qui s' applique si les objets considérés se trouvent dans des conditions telles que la gravitation joue un rôle) n' interprète pas le redshift comme un effet Doppler. A l' effet Doppler "classique" (dans ce contexte, ça inclus la formulation de la relativité restreinte), s' ajoute un facteur d' échelle , qui , dans le cadre du modèle cosmologique, est dominant : En relativité générale, avec le modèle dit du "big bang", le redshift est dû au facteur d' échelle, popularisé sous le terme "Expansion [de l' espace]". C' est ce terme que critique Chodorwski, pas le fait que le redshift soit expliqué par la contribution [majoritaire] du facteur d' échelle, et non d' un effet Doppler.

 

Ce qui voudrait dire qu'il y aurait deux natures d'espace et de mouvement : l'espace et le mouvement "naturel" soumis aux limites de la vitesse de la lumière et un espace et un mouvement issus de l'expansion qui y échapperaient.

Exactement: Au même titre qu' il y a un espace et un mouvement Newtonnien, et un espace/mouvement en relativité restreinte, qui est de nature différente. Dans le domaine d' application commun aux deux concepts, on retrouve les mêmes résultats (tout comme on retrouve l'espace-temps de la relativité restreinte localement en relativité générale).

 

Dites-moi, on reçoit des "photons négatifs" de ces galaxies supraluminiques ? qui remontent le temps ?

Mais non : on reçoit des photons de ces galaxies , parce qu' ils ont remonté l' espace: Leur géodésique a une "longueur" nulle, tout comme en relativité restreinte. Pourquoi veux-tu qu' ils remontent le temps ?

 

Vous n'avez pas donné la moindre réponse à mes questions sur le fait que les amas de galaxie échapperaient à l'expansion parce qu'ils sont gravitationnellement liés et pourquoi on observe une constante de Hubble à de faibles distances où, justement, l'expansion devrait être masquée par la gravitation.

Ben je dois dire que je n' ai pas trouvé grand chose sur les mesures de la constante de Hubble pour des systèmes gravitationnellement lié. Pourrais-tu nous poster tes références ?

Tu admets toi-même que traiter le cas "inhomogène" en relativité générale est compliqué, donc j' imagine que tu ne t' attends pas à ce que quelqu' un ici résolve le problème lui-même ?

Ce qui est certain, c' est que le cas "gravitationnellement lié" le plus simple [métrique de Schwarszchild] n' exhibe pas de facteur d' échelle (y' a pas d' expansion). Est-ce qu' il en va de même pour des systèmes plus complexe ? Possible.

Ces gens-là on réfléchit au problème dans un cas particulier "Schwarzschild-De Sitter", c' est à dire une masse centrale et une constante cosmologique : http://arxiv.org/abs/gr-qc/0602002v2. Sauf erreur d' interprétation de ma part (ce qui est largement possible, je suis loin de suivre les détails), c' est une solution stationnaire, ça ne se dilate pas.

 

Bruno:

Croire que la Galaxie rajuste sa taille par gravitation, ou que les amas de galaxies utilisent la gravitation pour rester concentrés et contrebalancer l'expansion de l'univers, ça ne rentre pas du tout dans le cadre de ce que j'ai compris de l'expansion de l'univers.

Là dessus je ne suis pas d' accord (mais j' ai peut-être mal compris). Pour moi la métrique locale est différente de la solution "moyenne" dans ce cas là, il n' y a donc aucune raison que ça se dilate de la même façon.

['Bruno]

Là dessus je ne suis pas d' accord (mais j' ai peut-être mal compris). Pour moi la métrique locale est différente de la solution "moyenne" dans ce cas là, il n' y a donc aucune raison que ça se dilate de la même façon.

Tu veux dire que l'expansion n'agit pas forcément localement ? Ah, c'est vrai qu'elle est un phénomène global... tiens, oui... Pourtant, elle marche bien même dans les plus proches groupes de galaxies.

 

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Oui, finalement je devrais écouter l'auteur de l'article ci-dessus, il faut éviter de penser en terme d'espace qui se dilate, comme je viens de le faire, mais plutôt en terme de métrique variable (et pas de la même façon partout...) Mais bon, c'est difficile à visualiser !

[ArthurDent]

"L' expansion n' agit pas localement" est un raccourci sémantique discutable. L' expansion n' est pas une action [une "force"], c' est un effet géométrique, de coordonnées.

En relativité générale, la géométrie dépends du contenu. Si le contenu est de nature différent (un amas de galaxie versus un vide, par exemple) la géométrie est différente.

Est-ce que la géométrie, ou plutôt, la métrique d' un amas de galaxie plongé dans un univers homogène est semblable à celle de l' univers homogène à laquelle on ajoute des termes qui "courbent" les géodésiques pour "fabriquer" les orbites, ce qui justifierait tes calculs ci-dessus, je n' en sais rien. Ptet ben qu' oui, ptet ben qu'non.

ça explique peut-être pourquoi les auteurs de l' article que tu cites, avaient l' air surpris ?

 

Pour revenir sur la question de ChiCyg :

Vous n'avez pas donné la moindre réponse à mes questions sur le fait que les amas de galaxie échapperaient à l'expansion parce qu'ils sont gravitationnellement liés et pourquoi on observe une constante de Hubble à de faibles distances où, justement, l'expansion devrait être masquée par la gravitation.

Cette étude là ne semble pas confirmer l' affirmation selon laquelle le flot de Hubble agirait localement : http://arxiv.org/abs/astro-ph/0204507

Donc: Pourquoi on observe une constante de Hubble à faible distance où l' expansion devrait être masquée par la gravitation ? Réponse : on ne l' observe pas, selon cette étude. (cf "la vitesse de récéssion est nulle à une distance R0 non nulle") :

As was demonstrated

by Sandage (1986, 1987), the deceleration of the cosmic

expansion in the vicinity of the LG leads to a curvature of

the Hubble relation, which intersects the line of VLG = 0

at a non-zero distance R0 from the LG centroid. The value

of R0 characterizes the radius of the zero-velocity surface

that separates the LG from the total cosmic expansion.

[ChiCyg]

Ma question, est la suivante : l'expansion est-elle universelle, comme semble le penser 'Bruno (mais peut-être l'ai-je mal compris) c'est-à-dire qu'elle se manifeste partout de la même manière quelles que soient les conditions "locales" ou, au contraire, varie-t-elle localement en fonction du contenu en matière et en énergie du lieu ?

 

Concrètement, si j'ose dire : supposons une binaire isolée dans l'espace intergalactique (c'est rare mais pas impossible ) il y a un milliard d'années les deux étoiles tournaient l'une autour de l'autre à une distance, disons, de 100 fois la distance terre-soleil (unité astronomique). Du fait de l'expansion qui s'est produite depuis un milliard d'année, tournent-elles, aujourd'hui, à 107 unités astronomiques l'une de l'autre ? [J'ai calculé que la constante de Hubble 75 km/s /Mégaparsec sur un milliard d'années donnait un peu plus de 7 %]

 

Ou, au contraire, faut-il considérer que la "trame d'espace" autour de la binaire, soumise à son champ de gravitation, a "rétréci" ?

 

Ou, encore, que le champ de gravitation fait écran à l'expansion ; la situation est sous contrôle : il ne se passe rien, l'espace est, autour des binaires, stationnaire ?

 

Le raisonnement peut s'appliquer à deux galaxies, ou deux amas, ou deux super-amas. L'expansion se manifeste-t-elle, imperturbable et majestueuse, ou, au contraire, s'estompe-t-elle quand on se rapproche des masses, ou même, s'inverse-t-elle ?

[ArthurDent]

Ma question, est la suivante : l'expansion est-elle universelle, comme semble le penser 'Bruno (mais peut-être l'ai-je mal compris) c'est-à-dire qu'elle se manifeste partout de la même manière quelles que soient les conditions "locales" ou, au contraire, varie-t-elle localement en fonction du contenu en matière et en énergie du lieu ?

D' après ce que j' ai compris, je vote pour la deuxième partie de l' alternative : Elle varie localement selon le contenu en matière et énergie.

 

 

Ou, au contraire, faut-il considérer que la "trame d'espace" autour de la binaire, soumise à son champ de gravitation, a "rétréci" ?

 

Ou, encore, que le champ de gravitation fait écran à l'expansion ; la situation est sous contrôle : il ne se passe rien, l'espace est, autour des binaires, stationnaire ?

Un de ces deux trucs là. Pour connaitre la vraie réponse, il faut résoudre l' équation d' Einstein dans le cas de deux masses ponctuelles. Ptet que quelqu' un l' a déjà fait ?

Ah, on dirait que oui (en français dans le texte ) : http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/06/79/71/PDF/These.pdf

Le raisonnement peut s'appliquer à deux galaxies, ou deux amas, ou deux super-amas. L'expansion se manifeste-t-elle, imperturbable et majestueuse, ou, au contraire, s'estompe-t-elle quand on se rapproche des masses, ou même, s'inverse-t-elle ?

Réponse 2, Jean-Pierre, mais ce n' est pas mon dernier mot : Dans le cas de structures complexes comme un amas de galaxie, j' ai bien peur que la modélisation du problème ne soit pas simple, et que la seule façon de répondre soit de faire une résolution numérique approchée.

[ChiCyg]

Merci ArthurDent, si ton analyse est bonne (elle me paraît cohérente, mais bon ), on devrait voir la constante de Hubble varier avec la distance, n'est-il pas ?

 

Il semble que ce ne soit pas le cas : la constante est constante dès qu'on s'éloigne un peu pour ne pas être bruité par les mouvements "propres". Paradoxe ?

['Bruno]

l'expansion est-elle universelle, comme semble le penser 'Bruno (mais peut-être l'ai-je mal compris)

Finalement j'ai changé d'avis et je préfère ne pas me prononcer. J'ai même plutôt tendance à penser vers l'autre alternative à cause de remarques d'ArthrDent d'hier, tout en me souvenant que, comme tu le fais remarquer, la constante de Hubble est pourtant valable à "petite" distance.

 

Peut-être que le champ gravitationnel intergalactique est trop faible pour annuler l'"expansion" (je mets désormais ce mot entre guillements) et qu'il faut vraiment être au niveau de la Galaxie pour que le champ gravitationnel soit dominant ?

[ArthurDent]

on devrait voir la constante de Hubble varier avec la distance, n'est-il pas ?

Euh, là tu m' a largué. Intuitivement, si on prends le cas (simplifié) d' une masse ponctuelle unique plongée dans un univers homogène , on devrait voir la "constante" de Hubble partir de zéro (métrique de Schwarzschild) et tendre vers celle prédite par l' équation de Friedmann, plus ou moins vite. Pas varier "significativement" avec la distance, sauf au voisinage immédiat de la masse ponctuelle.

Mais je peux me gourer.

 

Faudrait décortiquer plus sérieusement l' étude sur le flot de Hubble local citée ci-dessus, pour voir s'il y a paradoxe ou pas ... On peut imaginer que s' il y avait des résultats "curieux" dans cette étude, les auteurs les auraient signalés dès le résumé, mais bon ...

[ChiCyg]

"L'expansion est-elle universelle, comme semble le penser 'Bruno"

Finalement j'ai changé d'avis et je préfère ne pas me prononcer. J'ai même plutôt tendance à penser vers l'autre alternative.

'Bruno, tu es sur la mauvaise pente, je parle d'expérience ... Non, je rigole

Faudrait décortiquer plus sérieusement l' étude sur le flot de Hubble local

Mais c'est bien sûr, fallait chercher "local Hubble flow" : résultat trop plein d'articles, je vous propose celui-ci (avant de l'avoir lu) :

http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2001A%26A...368L..17E&db_key=AST&link_type=ARTICLE

Ce n'est pas tout à fait ce que j'avais imaginé. Ce que je comprends, c'est que dans le groupe local, les galaxies apparaissent trop "scotchées" au flot de Hubble (au mouvement général donné par la loi de Hubble) et qu'elles n'ont pas une dispersion de vitesse suffisante pour expliquer la dynamique du groupe. Les simulations à N-corps ne permettent pas de reproduire ce qu'on observe : "They state that these simulations were unable to produce a single Local Group having a velocity dispersion as low as observed." Ils disent cela autrement le flot est trop "froid".

[ArthurDent]

Bon , on continue à dériver, mais comme on a l' infini devant nous , et qu' il me semble que c' est intéressant :

 

Effectivement, il semble qu' il y ait 2 problèmes :

 

1) la valeur de la constante de Hubble "locale" converge vers la valeur de la constante de Hubble 'cosmologique' à des distances qui semblent trop courtes. Certains "expliquent" ça comme une manifestation de la constante cosmologique/ de "l' énergie noire". ChiCyg appelerait ça un épicycle, je pense ...

 

2) la dispersion des vitesses est plus faible qu' attendue (i.e. comparativement aux simulations). Là aussi , certains invoquent l' énergie noire.

 

L' échelle de distance à partir de laquelle les galaxies obéissent à la loi de Hubble est de l' ordre de 2 MPc ... C' est proche, en effet, mais pas au point de justifier l' idée que l' expansion "agit" au niveau galactique.

 

Il faut bien voir que la résolution "théorique" de ce genre de problèmes n' est possible que depuis assez peu de temps : Pas question de faire les calculs à la main, il faut faire tourner des simulations lourdes pour "visualiser" le comportement théorique d' une structure similaire à notre environnement local, et pour ça il faut de la puissance de calcul (beaucoup). On est loin des conditions simplificatrices "homogène, isotrope" ...

 

Sur un forum spécialisé (Cosmocoffee.info, pour ne pas le nommer), sur ce sujet on peut lire la contribution suivante :

Naively the agreement of the Hubble rates seems surprising, because there are regions of a few Mpc in size which are collapsing, and 20 Mpc Mpc underdense regions which expand faster than the average (and occupy a large fraction of the universe), so one would expect the variance on Mpc scales to be large. (Also, the galaxy distribution is very inhomogeneous on scales below 100 Mpc or so, astro-ph/0411197, astro-ph/0406202, astro-ph/0501583, so one would expect the same from the expansion rate.)

 

So happening to be located in a region around which things are very smooth seems surprising. But I don't know whether anyone has actually calculated the odds.

Que je traduirais par [ChiCyg, n' hésites pas à corriger] :

"Naivement, l' accord des taux d' expansion [locale et globale] semblent surprenant, parce qu' il y a des régions de quelques Mpc qui sont en effondrement, d' autres, de 20 Mpc ,moins denses, qui se dilatent plus que la moyenne (et occupent une grande proportion de l' univers), si bien qu' on s' attendrait à ce que la variance à l' échelle du Mpc soit grande. (De même, la distribution des galaxies est très inhomogène aux échelles inférieures à 100Mpc, on s' attendrait à ce qu' il en aille de même pour le taux d' expansion)

 

Donc, être situé dans une région autour de laquelle les choses sont très lisses semble surprenant, mais je ne sais pas si quelqu' un a effectivement calculé les probabilités."

 

Je viens de voir là dedans : http://arxiv.org/abs/astro-ph/0310048 que cette "coincidence" porte un nom : le "Hubble-Sandage paradox". Donc, tu as raison ChiCyg, y' a paradoxe

[Giantobelisk]

Le voyage durerait 100.000 ans pour les observateurs extérieurs. Mais pour nous qui serions dans le vaisseau spatial' date=' le voyage serait instantané. Sauf qu'en fait, un vaisseau ne peut pas atteindre la vitesse de la lumière. Mais s'il voyageait à 99,99 % de sa vitesse, le voyage durerait 1400 ans seulement. Dans son livre [i']Cosmos[/i], Carl Sagan imagine un vaisseau qui aurait une accélération constante de g (ce qui simule la pesanteur, au passage). Dans ce cas, il attendrait au bout de quelques années une vitesse extrêmement proche de la lumière. Sagan donne quelques valeurs de durée (comptées depuis le vaisseau) et je me souviens qu'il s'agissait seulement de plusieurs dizaines d'années pour traverser la Galaxie (alors que vu de l'extérieur, on mettrait 100.000 ans) et une vie humaine pour franchir quelques dizaines de milliards d'années-lumière.

 

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J'ai retrouvé le passage de Cosmos qui parle de ça, c'est dans le chapitre VIII : Voyages dans l'espace et le temps.

 

« Supposons qu'un tel vaisseau, dont l'accélération serait de 1 g, se rapproche de plus en plus de la vitesse de la lumière jusqu'à la moitié de son parcours, puis se retourne et commence une décélération de 1 g jusqu'à arriver à destination. Pendant la plus grande partie du voyage, sa vitesse aura été très proche de celle de la lumière [...] »

 

Voici les valeurs données avec un tel vaisseau (« durée mesurée par les horloges du bord ») :

- Étoile de Barnard (dist. 6 al) : 8 ans.

- Centre de la Galaxie : 21 ans.

- M31 : 28 ans.

- Le tour de l'Univers connu : 56 ans. [sagan semble ne pas tenir compte du fait que l'Univers connu va s'étendre considérablement pendant le voyage...]

 

« Il va sans dire que, pour ceux qui ne participeraient pas au voyage, les choses se présenteraient tout autrement. Les vingt et un ans pour atteindre le centre de la Galaxie équivaudraient sur Terre à trente mille ans. [puis, à propos du tour de l'Univers connu : ] Mais nous ne reviendrions que dans quelques dizaines de milliards d'années - pour trouver la Terre réduite à un tas de cendres calcinées, et le Soleil éteint. »

 

« Les vols spatiaux relativistes rendront l'Univers accessible à des civilisations avancées, mais seulement pour ceux qui participeront au voyage. »

 

Bonjour, j'ai trouvé votre point de vue excellent face à la question, maiis il y a une chose que je ne comprend pas : pourquoi, comme vous le dite, nous prendrions seulement 56 ans, pour ceux qui sont dans le vaisseau, à faire le tour de l'Univers connu mais que pour ceux qui habiteraient la Terre, ça prendrait quelques dizaines de milliards d'années?

Merci de me répondre à propos de cette question car je suis très intrigué par l'espace (je sais que je n'ai que 15 ans mais j'en sais beaucoup et ça me passionne) surtout que j'en aurais besoin pour appuyer me futur propos sur une futur recherche. Merci beaucoup et A+

['Bruno]

(C'est Carl Sagan qui le dit.)

 

Réponse : parce que lorsqu'on se déplace par rapport à la Terre à une vitesse proche de la lumière, notre temps et celui de la Terre ne sont pas les mêmes. C'est un effet de la relativité, qui est contraire à l'intuition mais a été vérifié à l'aide d'horloges atomiques. Il y a même une formule pour calculer ça dans le cas où le mouvement est uniforme (ce n'est pas le cas dans l'exemple de C. Sagan) :

 

t' = t / racine-carrée (1 - v^2 / c^2 )

 

Exemple : si j'effectue un voyage de 12 ans à la vitesse de 0,8c (240.000 km/s) alors, à mon arrivée, il s'est écoulée 12 ans dans mon vaisseau, mais 12 / racine-carrée(1 - 0,8^2) = 20 ans sur Terre. Si par exemple j'ai fait le trajet entre la Terre et une étoile, vu que l'étoile ne se déplace (quasiment) pas par rapport au Soleil elle vit selon le même temps, ce qui signifie qu'il y a 20 années-lumières de distance. Donc en 2008 je quitte la Terre, en 2028 j'arrive sur cette étoile, mais pour moi, on est en 2020.

 

En pratique, on ne voyage jamais si vite. Un avion qui dépasse le mur du son n'est qu'à 0,000.1 % de la vitesse de la lumière, c'est pour ça qu'il faut des horloges atomiques pour vérifier l'effet relativiste.

 

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(Formule corrigée après la remarque de ChiCyg cinq messages plus loin.)

[ArthurDent]

- Le tour de l'Univers connu : 56 ans. [sagan semble ne pas tenir compte du fait que l'Univers connu va s'étendre considérablement pendant le voyage...]

Ahem ... Désolé si je pinaille, mais il ne me parait pas évident que l' Univers s' étende considérablement pour le voyageur pendant le voyage.

Attention au raisonnement simpliste fondé sur 'l' expansion de l' espace , façon ballon qui gonfle ou élastique qui se tends' pour ce genre de problème.

Peut-être que c' est une bonne approximation, mais peut-être pas (je ne sais pas traiter le problème tout seul, peut-être que quelqu' un de plus doué en calcul tensoriel l' a déjà fait ?)

 

Plus ça avance, plus je suis d' accord avec ChiCyg : On (je me met également dans le lot) n' a toujours pas assimilé la description de l' espace-temps selon la relativité générale, et on retourne inconsciemment à une description classique à la moindre occasion.

 

Quoi que, peut-être l' argument selon lequel le problème est équivalent à celui d' un observateur "fixe" à la surface de la Terre (principe d' équivalence) suffit à démontrer que pour le voyageur, l' espace est stationnaire (quand on reste au même endroit pendant 56 ans à la surface de la Terre, celle-ci ne se dilate pas) ?

[koikso]

On y retourne inconsciemment parceque ça donne moins le vertige non? Et pis faut reconnaitre qu'à l'échelle humaine, fluctuation quantique ou pas, relativité générale ou pas ; quand il y a du vent et qu'une tuile nous tombe sur le coin du crâne eh ben c'est Newton qui a raison.

[ArthurDent]

Ben oui, c' est une bonne raison ...

[Snark]

 

(quand on reste au même endroit pendant 56 ans à la surface de la Terre, celle-ci ne se dilate pas) ?

 

Je dirais plutôt qu'on en sait rien.

[ChiCyg]

'Bruno, tu as fait une erreur de frappe dans ta formule au #497 (déjà ), peux tu la corriger sinon c'est incompréhensible.

 

Merci, Bruno

[ArthurDent]

Bon, et sinon, sondage : A part moi, tout le monde connaissait le paradoxe de Hubble-Chicyg euh pardon Hubble-Sandage (le fourbe, il s' est bien gardé de fournir quelque piste que ce soit ...) ? Et où en sont les chercheurs qui cherchent, concernant ce petit cailloux dans la chaussure du modèle ?

[ChiCyg]

le fourbe, il s' est bien gardé de fournir quelque piste que ce soit ...)

C'est suie qui dit qui laid Je n'avais aucune piste, je t'ai dit que c'est TOI qui m'a fourni le mot-clé magique "Hubble flow".

 

Et pour ne pas me faire accuser de fourberie, je viens de découvrir l'existence d'un paradoxe dit d'Andromède de Penrose autrement appelé paradoxe de Rietdijk-Putnam-Penrose :

http://en.wikipedia.org/wiki/Andromeda_paradox

 

Je trouve l'exemple des extraterrestres un peu tiré par les cheveux, il vaudrait mieux parler de l'apparition d'une supernova dans Andromède : celui qui roulerait à vélo (à 36 km/h) dans la direction d'Andromède devrait voir la supernova une heure avant le piéton qu'il croise.

 

Suis tout chamboulé, j'ignorais complètement ce truc. Alors, même la relativité restreinte, ça marche pas ?

[ArthurDent]

On dirait du grand n'importe quoi, non ? Alors que le paradox ChiCyg-Hubble, ça a l' air de travailler pas mal de monde. En tout cas moi ça m' a étonné ... Soit j' ai zappé les nombreuses présentations qui listent ce problème dans les articles de vulgarisations et autres dossiers sur le sujet, soit c' est un truc tabou ?

 

Ah finalement non, j' avais mal lu : Le texte ne décrit aucune transmission d' information entre l' observateur fixe et mobile. Tout va bien. Quant à l' argument "Penrosien" sur le Destin, il suppose, tel que c' est formulé dans le texte, qu' une 3e entité connaisse les points de vue des 2 observateurs, donc qu' il y ait échange d' information, à une vitesse inférieure ou égale à celle de la lumière, donc ce 3e larron aura connaissance des 2 points de vue dans le futur de l' observateur fixe ET de l' observateur mobile, ce qui lui fera déduire très justement que le passé est inévitable. C' est ça le truc, à mon avis.

[ChiCyg]

Ce n'est pas n'importe quoi ! Je voulais voir la non simultanéité due au mouvement d'un observateur par rapport à un autre prévu par la relativité restreinte et à laquelle Jeff avait fait allusion : deux événements distants perçus simultanément par un observateur, ne sont plus simultanés pour un autre en mouvement.

 

Je prends un exemple avec un observateur en mouvement à 100km/s et un autre fixe celui qui est mobile voit simultanément une supernova dans, disons Andromède, et une autre qui explose simultanément pour lui 1 million d'année-lumière plus loin et je trouve que pour l'observateur fixe il y a un décalage de 330 ans entre les deux événements ! L'observateur fixe devrait voir la deuxième supernova 330 ans après la première.

 

Je me dis que je me plante et pas qu'un peu, et voilà que je tombe sur ce paradoxe avec les extraterrestres. L'exemple est un peu débile, mais on peut le remplacer par une supernova : l'observateur qui a un mouvement en direction d'Andromède disons 36 km/h (10 m/s) ce qui est faible, devrait voir la supernova plus de 24 heures avant le piéton qu'il double. Débile et c'est pourtant une simple application de la relativité restreinte !

 

écart de temps = distance x vitesse de l'observateur/ vitesse de la lumière au carré

Il y a un terme correctif en racine(1-u^2/c^2) négligeable dans ce cas.

 

1 million d'années-lumière font à peu près 10^22 m, la vitesse 10m/s, ça donne environ 1000000 s soit 12 jours. Le gusse en vélo devrait voir la supernova 12 jours avant le piéton ! Là mon résultat correspond avec l'exemple de Penrose dans lequel il est dit que deux personnes marchant dans des directions différentes verraient, sur Andromède, des événements décalés de plusieurs heures ou même jours.

 

J'ai essayé de chercher comment on sort de ce paradoxe, pas encore trouvé.

[ArthurDent]

Euh, moi je veux bien te croire quand tu dis qu' un type à vélo voit les supernovae décalées de 24heures alors que pour le type derrière son téléscope elles sont simultanées, ou le contraire, mais là ça défie tellement mon "intuition" qui insiste pour dire qu' à ces vitesses relatives ridicules, Newton et son espace absolu marchent très bien, qu' il est probable que :

 

A ) La relativité restreinte est fausse

ou

B ) Il y a une erreur dans ton calcul et/ou ta modélisation du problème.

 

Je pense que B est plus probable. Reste à comprendre l' erreur.

 

Pourrais-tu préciser un peu le truc, parce que ta formule t=d*v/c² parachutée comme ça, ne me parle pas :

 

1) t c' est l' écart entre quoi et quoi , dans quel référentiel ?

2) d est la distance entre quoi et quoi, dans quel référentiel ?

3) v , la vitesse de quoi , dans quel référentiel ?

 

Bon :

Soit François un observateur, et 2 supernovae s1 et s2 fixes par rapport à François , situées respectivement à d1 et d2, qui deviennent visibles simultanément à l' horizon.

Dans le référentiel de François, les supernovae ont pété depuis t1 et t2 et sont observée à T tels que

t1 - d1/c = t2 - d2/c = T=0.

Soit Maurice un observateur dans une voiture à pédale, qui roule à 10m/s par rapport à François. C' est équivalent de dire que s1 et s2 se déplacent à 10m/s par rapport à Maurice.

Lorentz :

Pour Maurice, elles ont pété à t'1 et t'2 et se trouvent à des distances d'1 et d'2 telles que :

t'1 = gamma t1

t'2 = gamma t2

d'1 = d1/gamma

d'2 = d2/gamma

L' écart entre les deux observations sera :

deltaT = (t'1 - d'1/c) - (t'2-d'2/c)

Mettons que les supernovae soient distantes l' une de l' autre, pour François, de 10^22m (1000000 d' année lumière, à la louche, et que s1 soit (manque de bol) son étoile locale, dont la distance sera prise comme nulle)

Maurice croise François au moment où le Soleil pète.

 

Ici gamma = 1/sqrt(1-100/3.10^16) = 1,0000000000000033333333333333444

 

t1=0,d1=0, d2 = 10^22 => t2= 10^22/3.10^8 = 33 333 333 333 333,333s

t'1=0,d'1=0, d'2=9999999999999966666666,6666666667 t'2= 33333333333333,444s

 

delta t = 0,221s ... on est loin de 24 heures, mais c' est mesurable, si je me suis pas gouré dans les calculs ... Ce qui est improbable.

 

En fait, l' écart temporel varie comme (D/c)* (gamma - 1/gamma) soit, aux faibles vitesses, comme D*v²/c^3. Me goures-je ?

 

Edit : J' ai pas refait les calculs, mais j' ai vérifié la relation ci-dessus, qui semble vraie, sauf si comme le suggère koikso on utilise la transformée de Lorentz sur un truc inadéquat. Mais je persiste (dans la possible connerie ci-dessus) pour le moment ...

D est l' écart spatial, mesuré dans le référentiel fixe, des 2 événements considérés (mon choix d' origine des temps et des distances ne changent heureusement rien au résultat, on trouve le même écart si la supernovae s1 n' est pas à l' origine. C' est rassurant quelque part )

[Giantobelisk]

Je voudrais remercier ArthurDent pour la réponse, mais si je résume, c'est grâce un peu à l'attraction gravitationnelle qu'actionne les planètes, étoiles, etc., aux objets qui voyagent dans l'espace qui va être différente de si nous serions très proche de la Terre que si nous serions très éloigné car les gros objets (un peu comme Jupiter) seraient situés à un autre endroit et exerceraient un pouvoir attractionnel plus puissant ?

[koikso]

C'est un peu spécial votre paradoxe là....Bon, tant pis si je dis une connerie, mais si on considérait plutôt la vitesse de votre observateur vélocipèdique par rapport à la distance qui le sépare du mec qui reste pétrifié devant la beauté du spectacle?

[ArthurDent]

Giantobelisk : euh, c' est surtout Bruno qu' il faut remercier ...

Je ne suis pas sûr d' avoir bien compris ton dernier message.

Pour en revenir au paradoxe précédent, y' a quand même un truc qui ne va pas : Pour 100 Km/s, ça ferait un écart temporel de 81 jours, ce qui laisserait le temps à l' observateur mobile de prévenir l' observateur fixe. Où est l' erreur?