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 L'univers observable et ses limites

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Docky
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MessageSujet: L'univers observable et ses limites   Mar 7 Avr 2009 - 18:23

Bonsoir,

Je vais encore passer pour un cancre avec mes questions à deux euros mais tant pis !! Tire la langue

Lorsque nous regardons l'univers, nous observons son passé. Une étoile située par exemple à 15 années-lumières nous apparait telle qu'elle était il y a 15 ans. Les plus lointaines que nous puissions observer se trouvent à plusieurs millions d'a.-l., leur lumière a donc mis des millions d'années à nous parvenir.

Alors,

A) Est-ce que je me trompe si j'affirme que nous n'observons pas les confins de l'univers tout simplement parce que la lumière qui en provient ne nous est toujours pas parvenue ?

B) Dans ce cas, est-on susceptible de "voir apparaître" de nouveaux astres, toujours plus lointains, à chaque instant ?

C) Quand cela va-t-il s'arrêter, atteindre son apogée ? En effet, selon ce modèle "d'observation expansive", dans plusieurs milliards d'années, nous serions en mesure d'observer des étoiles lointaines de 6 milliards d'années-lumières. Elles seraient donc extrêmement lointaines, et leur image extrêmement vieille: l'âge de l'univers !!
Mais cela est contradictoire avec le théorie du big-bang: si tout est parti d'un seul point à cette date, nous ne pouvons observer un ciel si lointain en affirmant qu'il a le même âge que l'explosion originelle !!

C'est donc que j'ai tout faux. Mais j'aimerais bien savoir pourquoi.
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MessageSujet: Re: L'univers observable et ses limites   Mar 7 Avr 2009 - 20:52

Docky a écrit:
Lorsque nous regardons l'univers, nous observons son passé. Une étoile située par exemple à 15 années-lumières nous apparait telle qu'elle était il y a 15 ans. Les plus lointaines que nous puissions observer se trouvent à plusieurs millions d'a.-l., leur lumière a donc mis des millions d'années à nous parvenir.
C'est exact (je crois que les plus éloignées sont autour de 10 milliards d'al).
Docky a écrit:
A) Est-ce que je me trompe si j'affirme que nous n'observons pas les confins de l'univers tout simplement parce que la lumière qui en provient ne nous est toujours pas parvenue ?
Tout à fait, pour la simple raison que l'univers est plus grand que l'univers observable.
Docky a écrit:
B) Dans ce cas, est-on susceptible de "voir apparaître" de nouveaux astres, toujours plus lointains, à chaque instant ?
Dans un univers statique la réponse serait oui.
Or nous sommes dans un univers en expansion, de plus est, accélérée, donc la réponse est non, les galaxies lointaines ont plutôt tendance à disparaître.
Docky a écrit:
C) Quand cela va-t-il s'arrêter, atteindre son apogée ? En effet, selon ce modèle "d'observation expansive", dans plusieurs milliards d'années, nous serions en mesure d'observer des étoiles lointaines de 6 milliards d'années-lumières. Elles seraient donc extrêmement lointaines, et leur image extrêmement vieille: l'âge de l'univers !!
Mais cela est contradictoire avec le théorie du big-bang: si tout est parti d'un seul point à cette date, nous ne pouvons observer un ciel si lointain en affirmant qu'il a le même âge que l'explosion originelle !!

C'est donc que j'ai tout faux. Mais j'aimerais bien savoir pourquoi.
La question que tu poses est très pertinente. Il se trouve que l'univers, dans sa plus tendre jeunesse a connu une phase d'expansion exponentielle, l'inflation, à ce moment l'expansion de l'espace était beaucoup plus rapides que la lumière. Des régions qui étaient connexes ne le sont plus actuellement.
ex : deux régions séparées de 1 m était connexes quelques millionnièmes de seconde après le big bang, s'ils subissent une expansion de type inflationnaire, où par exemple 2 points éloignés augmente leur distance de 1e9 toutes les secondes, ces deux points se retrouvent au bout d'une seconde à 1 milliard de kilomètres (soit plus que 300 000 000 de mètres) et ne sont plus connexes, si l'expansion s'arrête, alors ces points deviendront connexes 3 à 4 secondes après.
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Docky
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MessageSujet: Re: L'univers observable et ses limites   Mer 8 Avr 2009 - 18:23

Ainsi donc il fût un temps ou il existait quelque chose de plus rapide que la lumière ? Je ne le savais pas. Je savais que l'expansion de l'univers après le big bang devait être incroyablement rapide, mais plus que la lumière, je l'ignorais.

Cela explique en tout cas que les lumières de deux étoiles connexes et séparées plus vite que la lumière, mettent ensuite un certain temps a se rejoindre mutuellement.

Merci pour cette explication très claire.

En revanche, comment sait-on que "l'univers est plus grand que l'univers observable" ? Puisqu'on ne l'a pas observé...
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MessageSujet: Re: L'univers observable et ses limites   Mer 8 Avr 2009 - 19:37

Docky a écrit:
Ainsi donc il fût un temps ou il existait quelque chose de plus rapide que la lumière ?
Certainement pas, si tu relis bien ce que j'ai écrit, je n'ai pas affirmé cela, d'ailleurs la théorie de la relativité interdit cela.

Je pense que mes paroles ont prêté à confusion, puisque j'ai parlé de vitesse, terme qui ne s'applique par forcément à un objet matériel.

J'ai parlé d'expansion de l'espace plus rapide que la lumière, et ceci ne contredit en rien la relativité.
Docky a écrit:
En revanche, comment sait-on que "l'univers est plus grand que l'univers observable" ? Puisqu'on ne l'a pas observé...
Tu es bien d'accord que l'univers est en expansion ? (cf. loi de Hubble et redshift cosmologique).

Si aujourd'hui, j'observe un objet à 10 milliards d'années lumière, cela veut dire que dans le passé, il était par exemple à 6 milliards d'al, et qu'il y a 6 milliards d'années, cet objet a émis le photon (grain de lumière) qui a ensuite parcouru non pas 6 milliards d'al puisque l'espace est en expansion mais 10 milliards d'al. Entre temps cet objet s'est éloigné de nous et est aujourd'hui à une distance bien supérieure à 10 milliards d'al, ça peut être 20, 30 milliards d'al, tout dépend du modèle d'univers que tu prends pour calculer cette distance (et bien sûr un seul modèle correspond à la réalité).

Donc du fait que l'univers est en expansion, il est nécessairement plus grand que l'univers visible.
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Docky
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MessageSujet: Re: L'univers observable et ses limites   Mer 8 Avr 2009 - 20:28

C'est en effet évident.

Puisqu'on observe le passé de l'univers, et qu'il est en expansion, il est forcément devenu plus grand que ce que l'on observe.

Je ne sais pas pourquoi je n'y ai pas songé tout seul.

Par contre, finalement je ne comprends plus le principe de l'expansion inflationnaire.

C'est bien ce qu'il me semblait : rien ne va plus vite que la lumière, ce serait sinon contraire à la relativité.

Mais pour reprendre ton exemple: deux points connexes qui se retrouvent à un milliard de kilomètres en une seconde: c'est plus que ce que parcourt la lumière. Evidemment, ici on ne parle pas d'un déplacement, mais d'une inflation: de l'expansion de l'espace.
Mais l'expansion de l'espace, c'est bien l'expansion de la matière qu'il contient... Ne peut-on pas considérer cela comme un déplacement ? On doit donc considérer que deux points se sont retrouvés éloignés l'un de l'autre, tout en restant statiques ?
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MessageSujet: Re: L'univers observable et ses limites   Jeu 9 Avr 2009 - 7:47

Docky a écrit:
Par contre, finalement je ne comprends plus le principe de l'expansion inflationnaire.
Ca va être dur si tu ne dis pas ce que tu ne comprends pas. Tu te suggères de lire ceci pour commencer :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Inflation_cosmique
Docky a écrit:
Mais pour reprendre ton exemple: deux points connexes qui se retrouvent à un milliard de kilomètres en une seconde: c'est plus que ce que parcourt la lumière. Evidemment, ici on ne parle pas d'un déplacement, mais d'une inflation: de l'expansion de l'espace.
Mais l'expansion de l'espace, c'est bien l'expansion de la matière qu'il contient...
Ca c'est un raccourci complètement faux. Dans l'espace tu as parfois des régions très très vides. Tu ne peux pas assimiler l'espace à la matière, d'ailleurs c'est pour ça qu'il y a 2 termes différents.
Docky a écrit:
Ne peut-on pas considérer cela comme un déplacement ? On doit donc considérer que deux points se sont retrouvés éloignés l'un de l'autre, tout en restant statiques ?
Non pas comme un déplacement. D'ailleurs lorsque Hubble a découvert l'expansion, avec sa fameuse loi :
v = H_0 x D
Il se trouve que pour de très grande distance, v peut être supérieur à c, ce qui est faux. L'interprétation en terme de vitesse est fausse. Il est possible de considérer des planètes quasiment au repos, mais du fait de l'expansion ces planètes ont l'air de s'éloigner plus vite que c. Pour s'en convaincre, il faut trouver un référentiel commun aux deux, et c'est tout à fait possible, ce référentiel est le rayonnement fossile (celui enregistré par COBE ou WMAP).

En fait sans traitement, le rayonnement fossile est sous la forme d'un dipôle (plus chaud dans le sens où se déplace la terre, plus froid dans le sens opposé). En fait ceci est dû à un effet cinématique (cette direction change en fonction de la position de la terre dans l'année), et montre bien que c'est un effet Doppler (l'univers ne change pas sa température en fonction de la position de la terre, cette température est la même partout : 2.73 K).

Donc on peut mesurer notre vitesse par rapport au rayonnement fossile et montrer que l'on est quasiment au repos par rapport à elle. (ch'est plus notre vitesse, mais c'est autour de 600 km/s par rapport au rayonnement fossile).

Pour finir sur ce rayonnement, il faut enlever la forme dipôlaire, et retirer le rayonnement radio du centre galactique, et l'on obtient les images médiatisées de WMAP et COBE.
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Docky
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MessageSujet: Re: L'univers observable et ses limites   Jeu 9 Avr 2009 - 18:27

Ce que je ne comprenais pas était à la suite, j'aurais du mettre les deux points, désolé, mais tu y as de toute façon répondu: on ne peut pas considérer l'expansion de l'univers comme un déplacement, et les corps s'éloignent les uns des autres tout en étant au repos.

Cela change légèrement ma façon de voir les choses: de ce que j'en lisais dans les livres, les revues, les reportages, j'imaginais toujours un déplacement de la matière, et c'était faux.

En fait cela rejoint la comparaison avec le ballon à gonfler, que j'utilise souvent. Imaginons les astres comme des points dessinés sur ce balllon, et quadrillons la surface du ballon pour leur donner des coordonnées.
Le ballon gonfle, les points s'éloignent les uns des autres, mais leurs coordonnées ne changent pas! Ce n'est pas un déplacement, mais un gonflement!
A imaginer en 3D évidemment.

La aussi, pourquoi n'y ais-je pas songé tout seul ?? Mouhahaha

Merci pour le lien, c'est en effet le site idéal pour recueillir des articles sur des choses qui pour l'instant me semblent floues (ère de Planck, etc).
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