Taille de l'univers

[Sjoerd Rutten 0]

J'ai entièrement lu le hors série de S&V
"L'univers aujourd'hui". Un numéro fort intéressant !

Suite à cela, je me mets à m'interroger sur la taille de l'univers.
Suivez le raisonnement...

1. La limite de l'univers observable est de 13,7 milliards d'année lumière (màl), vu de Terre.

2. On "peut" donc voir l'univers tel qu'il était il y a 13,7 màl et cela où qu'on regarde, dans quelle direction que ce soit. La limite observable étant une sorte de sphère tout autour de nous, placés au centre de ce sphère.

3. On peut donc imaginer qu'il y a, aujourd'hui, des galaxies, des étoiles, planètes etc. etc. qui en sont au même stade que notre étoile, planète etc., sur cette limite observable. Après tout, pourquoi pas: les étoiles vivent longtemps. Faisons donc comme si nous nous trouvons ce jour sur une planète située sur cette limite observable.

4. Etant sur cette planète, on doit avoir la même vision que sur Terre: 13,7 màl de sphère observable. Supposition peut-être fausse?

5. Du coup, l'univers, à partir de la Terre, prend
0,5 *13,7 màl de plus dans sa grandeur, sa "superficie". Car nous superposons un sphère de 13,7 màl sur cette planète fictive. Un sphère qui s'étend à droite, à gauche, dans tous les sents, donc également en s'éloignant de la Terre.

6. Maintenant, si on s'imagine de la même façon sur la limite de la seconde sphère, au plus loin de la Terre, peut-on refaire l'expérimenation?

7. Et cela jusqu'à l'infini?

8. Peut-on donc cumuler, tel que des oeufs de grenouilles, les sphères observables, avec au centre des observateurs au nombre illimité?

9. L'univers serait-il donc illimité, infini, et n'aurait-il donc pas un "contenu / superficie" de 10^10^10 (un 10 suivi de 100 zéros) "unités" tel que décrit dans ce numéro spécial?

10. Et son âge? Pareillement : illimité, ou bien l'univers serait-il sans âge?

Amicalement.

[dg2 2 042]

Attention, votre ami extraterrestre qui observerait l'univers depuis son quasar situé à z = 3 voit un univers plus jeune que vous. Donc si lui vous envoie la carte de l'univers qu'il voit alors, celle ci est incluse dans celle que vous recevez aujoud'hui. S'il vous envoie la carte qu'il voit aujourd'hui, alors elle contient des régions que vous n'observez pas encore... mais vous ne recevrez le signal de ce personnage que quand les régions qu'il vous décrit vous deviennnent accessibles. Impossible donc d'augmenter la région de l'univers qui vous est observable en utilisant des données envoyées par d'autres civilisations.

Note : la taille de l'univers observable est plus grande que l'âge de l'univers multiplié par la vitesse de la lumière. C'est là une conséquence (un peu troublante il est vrai) de l'expansion de l'univers. Sa taille physique (c-à-d la distance qui nous sépare aujourd'hui des régions les plus éloignées dont nous recevons un signal) est environ 3,15 fois plus grande, soit dans les 45 milliards d'années lumière.

[astronome08 0]

bonjour,je me demande si l'univers est infinit ou finit

[vaufrèges 0]

La taille de l'univers observable est un point qui, à ma connaissance, ne fait pas l'unanimité..

Le Sciences&Vies Hors-série de mars 2008 mentionne 100 milliards d'al de diamètre...
Perso, j'en étais resté à 78 milliards d'al de rayon suite aux observations de WMAP.

dg2 >> Comment sont établis les chiffres que vous citez (45 milliards de rayon - coef de 3,15) ? Y a t'il maintenant consensus sur ce chiffre ?

[Ce message a été modifié par vaufrèges (Édité le 15-03-2008).]

[dg2 2 042]

Il y a consensus sur la facon dont on calcule le chiffre, mais pas forcement sur le resultat. On montre facilement que le rayon physique de la region observable d'un univers homogene isotrope est proportionnel au rayon de Hubble, c'est-a-dire a la quantite c/H_0, c etant la vitesse de la lumiere et H_0 la constante de Hubble. La constante de proportionnalite est, elle, fonction du contenu materiel de l'univers.

Si on a un univers uniquement empli de particules sans masse ou de masse negligeable, alors ladite constante vaut 1, et la taille c/H_0 (attention 1/H_0 n'est *pas* l'age de l'univers). Si on a un univers empli uniquement de matiere non relativiste, la constante vaut 2 et la taille 2 c/H_0. Si on a matiere non relativiste + constante comoslogique, la valeur augmente avec le rapport constante cosmologique/densite de matiere non relativiste. Pour un rapport de 0,7/0,3 (en gros ce que l'on observe), la constante vaut alors (de memoire) 3,15. Maintenant le resultat final est surtout dependant de l'incertitude sur H_0. Je pense que le chiffre de 100 milliards d'al de diametre de S & V est donne a la louche (vous demanderez a Superfulgur quand il reviendra de ses vacances au ski). Pour le 39 de rayon que vous evoquez, si c'est WMAP qiu le dit, c'est sans doute serieux, mais verifiez dans quel type d'analyse cela est fait : si on prend les donnees des cepheides, on a H_0 = 72 km/s/Mpc, alors que si on laisse H_0 libre, les autres donnees on tendance a lui conferer une valeur plus basse (62 a 65), ce qui contribue a augmenter la taille de l'univers observable ainsi deduite. Sans etre incompatible entre elles (d'un point de vue statistique) les differentes donnees ne sont pas parfaitement concordantes, aussi la valeur numerique de tel ou tel parametre est-il dependant du choix des donnees que l'on decide d'inclure dans l'analyse.

[Ce message a été modifié par dg2 (Édité le 15-03-2008).]

[Sjoerd Rutten 0]

dg2, merci de v/explications, très précises!
Cela est votre métier et ça se voit.

Cependant, quelque chose m'échappe: vous dites que notre ami ET - situé à 13,7 màl d'ici - verrait un univers plus jeune que nous.
Pourquoi? Sa "position", son "lieu d'habitation", auraient aujourd'hui, à ce moment précis, le même âge que les nôtres, car "crées" au même moment : le jour du big bang.

Si nous, Terriens, et eux-T, regardons exactement au même moment, c'est à dire aujourd'hui, autour de nous, on aurait, d'un côté ou de l'autre, une vision de 13,7 màl?
Et ainsi de suite ? Donc un univers sans fin, infini?

Amicalement.

[Bruno- 3 994]

S'il existe aujourd'hui des extra-terrestres quelque part à notre gauche, et qu'il existe quelque part à leur gauche d'autres extra-terrestres, et ainsi de suite, eh bien ça ne prouve pas que l'univers est infini : à un moment donné, la suite d'extra-terrestres finira par tomber sur celui qui est immédiatement à notre droite, et à sa gauche ce sera nous. On aura, en quelque sorte, fait le tour de l'univers. Du moins si l'univers est fini.

[Sjoerd Rutten 0]

Bruno, ton raisonnement est logique car tu part du prérequis que l'univers est fini.
S'il est fini, forcément, les ET nous rencontreront tôt au tard.

[SBrunier 13]

dg2 a raison,

J'aurais du lui proposer d'écrire dans le Hors Série, ç'aurait été bien...

Yes, je préfère arrondir les données quand elles changent selon les paramètres qu'on choisit : 78 milliards, le chiffre me parait trop précis quand on connait l'incertitude sur le tout...

100 milliards, c'est arrondi, et en plus c'est joli. Si le chiffre "réel" est 95 milliards, ou 108 milliards, si tant est qu'on le connaisse un jour, quelle importance ?

S

[vaufrèges 0]

L'hypothèse dont je parlais après WMAP, c'était 78 milliards d'al.... de rayon !

Soit près de 160 milliards d'al de diamètre... Ca fait une différence..

[Joël Cambre 1]

Dans cette sphère de 100 milliards d'AL de diamètre, on est où nous? Au bord, au milieu? On peut le savoir? C'est peut-être une question bête?

[SBrunier 13]

Au milieu, Joël, au milieu...
C'est fascinant : métaphoriquement, les cosmologistes contemporains ont reconstruit l'ancienne image du monde d'Aristote : une sphère centrée sur la Terre.

S

[dg2 2 042]

> L'hypothèse dont je parlais après WMAP, c'était 78 milliards
> d'al.... de rayon !

> Soit près de 160 milliards d'al de diamètre... Ca fait une
> différence..

Ce chiffre est fort suspect ! Sans doute votre source n'est-elle pas primaire, ou y a-t-il eu confusion entre rayon et diametre, a moins qu'il ne d'agisse d'un modele invraisemblablement bizarre, tel un modele cosmologique sans constante cosmologique, qui induit une tres basse valeur de la constante de Hubble et donc une tres haute valeur du rayon de Hubble (ce qui au final ne marche de toute facon pas). Le mieux serait que vous retrouviez votre article si vous voulez en discuter.

[vaufrèges 0]

En tout cas, bravo Serge pour ce Hors-Série dans lequel tu t'es beaucoup impliqué me semble t'il.

Je n'ai pas encore eu le temps de le parcourir totalement, mais il me parait bien construit, comme une sorte de bilan synthétique de ce qu'il est possible de concevoir aujourd'hui de la naissance et de la structure l'Univers, avec toutes les réserves qu'implique un domaine aussi complexe.

Pour des primates laborieux de mon espèce, front fuyant, mâchoire proéminente , c'est précieux ce genre de condensé !

>> Le mieux serait que vous retrouviez votre article si vous voulez en discuter.<<

Oui, c'est bizarre dg2, d'autant que je suis certain du chiffre. Je vais essayer, je dis bien "essayer" , de retouver cet article qui date d'au moins trois ou quatre ans, assez certainement dans un des multiples mag scientifiques dont j'essaye d'extirper quelques éléments de compréhension...

[Ce message a été modifié par vaufrèges (Édité le 16-03-2008).]

[Bruno- 3 994]

Sjoerd Rutten : je n'ai pas bien compris ton raisonnement, mais tu avais l'air de vouloir dire que le fait qu'il y ait toujours un voisin à quelques milliards d'années-lumières à côté prouvait que l'univers était infini. Je n'ai fait que remarquer que non, car s'il est fini, on a aussi toujours un voisin à côté. Bref, ça ne prouve rien.

Joël : par définition et du fait que la lumière a une vitesse constante (même qu'on s'en sert d'étalon), nous sommes pile poil au centre de l'univers observable.

Cela dit, il me semble que l'univers observable, c'est la portion d'espace-temps que l'on observe (dans son état passé), pas la portion d'espace qui correspond à l'état présent de la portion d'espace-temps que l'on observe. L'univers observable fait donc 13,7 Gal de rayon, pas 50. C'est bien ça ?

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 17-03-2008).]

[dg2 2 042]

La notion de distance ne veut pas dire grand chose dans un univers en expansion. Vous avez 50 facon de definir ce concept, par le trajet parcouru par la lumiere (mais encore faut-il definir ce que vos voulez dire par la, ce qui n´a rien d´evident), la distance qui separe les deux regions, a l´émission ou a la reception du signal, ou bien la distance apparente deduite du flux lumineux recu... Aucune de ces definitions ne peut pretendre etre mieux que l´autre. Ici j´ai parle de la distance qui separe les deux regions aujourd´hui, ce qui, sans avoir un interet scientifique immediat, reste la motion la plus intuitive.

[ChiCyg 0]

Sjoerd Rutten, si tu supposes, au départ, que l'univers est infiniment identique à lui-même, tu arrives logiquement à la conclusion que l'univers est ... infini .

Un 10 suivi de 100 zéros est ridiculement petit , mais 10^10^10 (10 à la puissance 10 puissance 10) c'est 1 suivi de 10 MILLIARDS de zéros, ça c'est un nombre qui commence à avoir du poids

D'accord avec 'Bruno l'univers observable, c'est la région de l'univers qu'on peut observer aujourd'hui depuis l'endroit où nous sommes. Au-delà, c'est comme la vie extraterrestre, c'est du spéculatif. C'est même pire, dans un milliard d'années, "on" n'en verra pas beaucoup plus qu'aujourd'hui, alors qu'on aura peut-être appris quelque chose sur l'existence de vies extraterrestres.

dg2, bravo pour le lapsus j'aime bien "la MOTION la plus intuitive" ... dans un univers en expansion .

Cette notion de distance "aujourd'hui" n'a non seulement pas d'intérêt scientifique, mais est faussement intuitive, car elle sous-entend une intuitive simultanéité contredite par la relativité.

[Bruno- 3 994]

La simultanéité reste valable si les vitesses sont petites devant celle de la lumière, ce qui est toujours le cas pour les galaxies, les étoiles, etc.

[dg2 2 042]

A partir du moment où l'on est dans un univers homogèene et isotrope, la simultanéité à un sens, et on peut parfaitement définir une horloge universelle par la température du fond diffus cosmologique.

[ChiCyg 0]

quote:

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La simultanéité reste valable si les vitesses sont petites devant celle de la lumière, ce qui est toujours le cas pour les galaxies, les étoiles, etc.

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Pas vraiment. Supposons notre ami SuperS. désigné d'office par l'A.G. des astrams pour aller examiner les traces de méthane au fin fond de la galaxie.

Supposons, qu'après avoir été gravitationnellement accéléré, il passe à proximité de la terre à 100 km/s en direction d'Andromède, soit seulement trois fois la vitesse de la terre sur son orbite autour du soleil.

Supposons que simultanément, dans son temps à lui, une supernova explose dans la galaxie d'Andromède. D'après la relativité restreinte, dans notre temps à nous, cette supernova n'aurait pas encore explosé. Il nous faudrait attendre plus de trois siècles pour que, dans notre temps à nous, cette supernova explose dans la galaxie d'Andromède. C'est une simple application de la relativité restreinte et pourtant c'est difficilement admissible : c'est le paradoxe d'Andromède de Penrose.

Cela montre bien à quel point ces notions d'espace et de temps sont difficiles à manier.

[Ce message a été modifié par ChiCyg (Édité le 19-03-2008).]

[Joël Cambre 1]

Bon alors, Serge me dit qu'on est au milieu de la bulle de 100 milliards d'AL de diamètre qui est la taille de l'univers. C'est vrai?

[PascalD 4 387]

oui.

[dg2 2 042]

Attention, de l'univers observable.

[Joël Cambre 1]

Put... Lisez bien, je ne parle pas de l'univers "observable" qui fait 13,7 milliards d'années et dont on est forcément le centre puisque c'est nous qui observons, mais de l'Univers, le grand, le beau, le big machin quoi... On est où?

[SBrunier 13]

Oups !
Joël, effectivement je parlais de l'Univers visible : je félicite dg2, il a bien lu mon Hors Série...

Quant à "l'Univers en soi" si je puis dire, personne, pas même Pascald, le meilleur d'entre nous, pas même ChiCygni, son anti alter ego, n'en savent rien.

On touche là, enfin à mon avis, aux limites de la science : on peut théoriser ce qu'il y a au delà de cette sphère visible, mais cette théorisation à une limite, en ce qu'elle finit par ne plus être testable, démontrable, réfutable. Dans la plupart des modèles acceptés aujourd'hui, l'Univers réel est beaucoup plus grand que l'Univers visible.

Andrei Linde, que j'ai eu l'honneur d'interviewer pour ce hors série, propose que l'Univers - avec nos lois physiques - mesure environ 10 puissance 10 milliards d'années-lumière. Oui, tu as bien lu, 10 puissance 10 milliards : ce chiffre est inconcevable. Voilà pour l'Univers tel que nous le connaissons.

Après, toujours selon Linde, et apparemment, ce qui ne lasse pas de m'inquiéter, dg2 n'en est pas choqué notre Univers (un "domaine", selon la terminologie en vogue) n'est qu'une des 10 puissance 1000 variétés possibles de "domaines" différents qui cohabitent dans l'infini du temps et de l'espace. Chacune de ces variétés, bien entendu, toujours selon Linde, pouvant se décliner en un nombre "indéfiniment" selon son terme exact, grand : le tout forme le "paysage", une succession infinie de big bang à partir d'une sorte de soupe quantique, un truc indicible dont Linde, c'est un comble, est incapable de dire si il a eu un commencement, il semble, mais je ne veux pas le trahir, qu'il pense que non.

Voilà, Joël. Je sais, c'est assez angoissant. En même temps, c'est peut-être complètement faux, j'en veux pour preuve que Jean-Pierre Luminet, avec rigoureusement les mêmes faits observationnels, propose un Univers réel plus petit que l'Univers observable, alors, cela explique à vaufrèges que je me permette d'arrondir la sphère visible à 100 milliards d'années-lumière...

S

[Ce message a été modifié par SBrunier (Édité le 17-03-2008).]