L'âge de l'univers et la taille de son diamétre observable

[PierreJL 191]

Salut à tous !

Les spécialistes estiment l'âge de l'univers aux environs de 14 milliards d'années. J'imagine peut-être à tort que ce sont les "objets" les plus lointains que l'on détecte qui sont en même temps à cette distance.

N'est-ce pas alors paradoxale de lire que le diamétre de l'univers observable est estimé à 100 milliards d'années lumière?

[PerrouriefhCedric 4 122]

Salut,

je ne sais pas où tu as lu que le diamètre que le diamètre de l'Univers observable était de 100 milliards d'années-lumière, mais tu peux garder le bouquin pour allumer ta cheminée l'hiver prochain.

Le diamètre de l'Univers observable est plus petit d'un ordre de grandeur ! On observe des objets (quasars, sursauts gamma...) jusqu'à plus ou moins 12 milliards d'années-lumière et les modèles mathématiques assez approximatifs, se basant notamment sur la "constante" de Hubble et sa supposée évolution, donnent l'âge de l'Univers à environ 13,7 milliards d'années aux dernières nouvelles.

100 milliards d'années-lumière correspondrait plutôt au diamètre de l'Univers, non pas de l'Univers observable. Mais là il y a bien entendu une marge d'erreur encore plus grande !

[PierreJL 191]

Je l'ai lu sur wikipedia :

"On estime que le diamètre de cet Univers observable est de 100 milliards d’années lumière[14]."

(14)La source serait : Science-et-Vie Hors-Série no 242, mars 2008. L’Univers en chiffres.

[PerrouriefhCedric 4 122]

C'est assez incongru ! On n'observe rien au-delà du fond diffus, qui date de 13,7 milliards d'années (0.4 million d'années après le big-bang).

[jmco 74]

Pas si incongru, Cédric :

13,7 milliards d’années : c’est le temps mis pour nous parvenir par la lumière du phénomène observable le plus lointain, celle du rayonnement fossile

45 milliards d’années-lumière : c’est la distance estimée où se trouvent ‘’actuellement’’ les objets les plus lointains de l’univers observable, c'est-à-dire la matière ayant émis le fonds diffus ; les proto- galaxies les plus lointaines observées sont également presque ‘’actuellement’’ à cette distance. D’où un diamètre ‘’actuel’’ de la portion d’univers observable proche de 100 milliards d’années-lumière

Et cela n’a pas de rapport avec la dimension réelle de la totalité de l’univers qui n’est pas connue

[Superfulgur 16 106]

Non Cédric, c'est plus compliqué que çà...

L'Univers est en expansion, autrement dit, pendant que la lumière se déplace, l'Univers change de taille...

Le chiffre canonique "13.7 milliards d'années-lumière" est faux... La "taille réelle" si l'on peut dire, de l'Univers, c'est 90 milliards d'années-lumière. 13.7 milliards, c'est le temps de parcours de la lumière...

Pour simplifier, tout le monde, les journalistes mais aussi les astronomes, utilisent cette notion "d'années-lumière", parce qu'elle est commode, mais elle est fausse dès que les distances deviennent cosmologiques, disons au delà de 1 milliard d'années-lumière.

S

(jmco a répondu en même temps, et on a les mêmes chiffres, c'est bon signe)

[Ce message a été modifié par Superfulgur (Édité le 08-04-2012).]

[Superfulgur 16 106]

Plus généralement, la question de PierreJL est fascinante...

Quand on se penche sur les distances cosmologiques, on est pris de vertige, il y en a plusieurs...

- La distance "temporelle", c'est les "13.7 milliards d'années lumière" simple à comprendre, mais fausse
- La distance "propre", 45 milliards d'années-lumière, ici, mais qui est perturbante, puisqu'on a pas accès, aujourd'hui, à l'astre tel qu'il existe aujourd'hui, çà n'a pas grand sens
- La distance de luminosité, 45 000 milliards d'années-lumière, qui prend en compte les effets cosmologiques, le redshift, sur l'aspect de l'astre observé,
- La distance "apparente", 4 millions d'années-lumière, ici, qui est encore plus perturbante, puisque c'est la distance de l'astre observé à l'observateur au moment de l'émission... Ca explique, entre autres pourquoi les astres, quand la distance augmente, ne voit plus leur diamètre apparent diminuer, mais au contraire, augmenter...

S

[PascalD 4 385]

On trouve dans arxiv un petit article qui résume (in english in the text, unfortunately) quelles sont les différentes définitions de 'distance' en cosmologie (avec les formules mathématiques, et les courbes en fonction du redshift qui permettent de visualiser comment elles évoluent).

Comme le faisait justement remarquer Superfulgur, c'est pas si simple, il y en a plusieurs, et le vertige guette ...
http://arxiv.org/abs/astroph/9905116

A tel point vertigineux et pas simple que ça a donné lieu à un article didactique de Davis et Lineweaver: "expanding confusion", qui n' est pas toujours parfaitement clair, mais vaut le coup d' être lu si on veut creuser le sujet , je pense (hein Chicyg) http://arxiv.org/abs/astro-ph/0310808

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 08-04-2012).]

[jmco 74]

En fait ce que nous observons se passe dans un espace-temps en expansion; d'où l'impossibilité d'y appliquer la notion de distance purement spatiale propre à un espace cartésien statique qui ne correspond pas à la réalité

Concernant les différentes définitions de distance signalées par Super F, j'ai trouvé ce site en français qui explique bien clairement les choses
http://atunivers.free.fr/universe/redshift.html

La distance ''actuelle'' de la matière ayant émis le fonds diffus que nous observons maintenenant, soit environ 45 milliars d'al est la distance co-mobile. C'était le point de départ du post

[Superfulgur 16 106]

jmco :

"d'où l'impossibilité d'y appliquer la notion de distance purement spatiale propre à un espace cartésien statique qui ne correspond pas à la réalité"

Je veux pas dire de bétise, mais il me semble pas que çà soye "impossible". J'ai eu une longue discussion sur ce point avec un cosmologiste il y a quelques années, et, sauf si j'ai rien compris, ce qui est tout à fait possible je suis quasiment certain qu'il m'avait dit explicitement que la notion de distance spatiale, à un instant t du temps cosmologique, était licite : en clair, on peut, par une expérience de pensée, tirer une chaîne d'arpenteur entre deux galaxies et déclarer : "elles sont à 10 milliards d'années-lumière l'une de l'autre", c'est me semble t-il d'ailleurs, la définition de la distance comobile...
Mais chuis prudent avec ces notions, chuis pas une fusée à la PascalD ou à la Dg2, je peux dire des conneries. D'ailleurs, je vais me replonger dans vos liens, merci.

[Superfulgur 16 106]

jmco,

Ton lien (en admettant qu'il soit cosmologiquement légitime, restons prudent) résume exactement ma vision du truc. On ne peut pas être plus clair...

[jmco 74]

Sur la définition (et la discussion du sens) de la distance co-mobile, l’article de Wikipédia donne des éléments : http://fr.wikipedia.org/wiki/Distance_comobile

En fait, ce qui me gêne le plus, c’est la difficulté de concevoir une expérience ou observation mettant cette notion en évidence. Mais après tout, peut-être suffit-il d’observer ces objets ou phénomènes à la fois anciens et lointains et se dire que, à cause de l’expansion, ils sont réellement, à notre temps cosmologique actuel, à telle distance (leur distance co-mobile) ; peut être la définition suffit-elle, dans la mesure où elle est mathématiquement précise ? Moi non plus, je suis pas sûr de tout comprendre dans cette affaire : faut creuser ...

Moi j’aurais bien imaginé envoyer des super-signaux avec une super-antenne et attendre quelques centaines de milliards d’années avec un super-Seti, que les ET de ces lointaines contrées nous envoient quelque réponse, rien que pour valider le concept de distance co-mobile … Mais finalement, on aura plus vite le résultat avec une expérience de pensée !

[PerrouriefhCedric 4 122]

Ha oui, 13.7 milliards d'A-L c'est le rayon de Hubble, qui diffère du rayon de l'Univers observable pour des raisons de constante cosmologique, si j'ai bien compris ? Alors mea culpa dans ce cas

C'est bien ce genre de sujet, on apprend des tas de choses ! J'aurais mis ma main à couper que le rayon de l'Univers observable était de 13.7 milliards d'A-L, comme quoi...

[Ce message a été modifié par Cédric Perrouriefh (Édité le 08-04-2012).]

[PascalD 4 385]

jmco : la distance comobile, c'est (en pratique) la distance euclidienne dans l' espace au sens physique habituel (autrement dit, une coupe selon t=constante de l' espace-temps à 4 dimensions).

En théorie la partie spatiale de l' espace-temps de la RG peut être courbe (donc non euclidienne), et donc, toujours en théorie, la distance comobile pourrait ne pas être équivalente à la distance euclidienne, et le temps pourrait dépendre des coordonnées spatiales, ce qui rendrait la notion de coupe selon t=constante délicate à définir.

Mais il se trouve que, dans le modèle du BB dit "de concordance" (celui qui est paramétré pour coller le mieux possible aux observations), la courbure spatiale est nulle, si on prends comme coordonnée temporelle le temps "cosmologique", qui ne dépends pas des coordonnées spatiales. (l'existence d'un temps cosmologique "global" est garantie par les hypothèses de symétrie du modèle).

Quelque part on a du bol, l' Univers aurait pu être beaucoup plus compliqué

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 08-04-2012).]

[Superfulgur 16 106]

Merci Pascal, tu as raison, çà simplifie, le Omega M + V = 1, je n'avais pas pensé à çà...

[ChiCyg 0]

Cédric Perrouriefh a écrit :

quote:

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Alors mea culpa dans ce cas

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Mais non ne t'excuse surtout pas ! C'est la phrase "On estime que le diamètre de cet Univers observable est de 100 milliards d’années lumière." qui ne veut rien dire.

C'est du genre : "si ma tante en avait, elle serait mon oncle", pour la bonne raison qu'on n'observe rien qui soit à 100 milliards d'années lumière. Le truc c'est de dire que ce qu'on observe et qui s'éloigne de nous, au moment où on l'observe, il est plus loin que là où on le voit, vu que la lumière a mis du temps pour nous parvenir.

L'ennui, c'est qu'il faudrait attendre un sacré paquet de dizaines de milliards d'années pour observer ce qu'est devenu aujourd'hui la matière qui a émis le fond diffus qu'on observe aujourd'hui ... si tout cela a un sens

Je ne vois pas l'intérêt de ce genre d'affirmation. On observe de la matière telle qu'elle était il y a 13,5 milliards d'années si on en croit le modèle cosmologique. Et plus loin, on n'observe rien. Point final.

On peut s'imaginer ce qu'est devenue cette matière, de même qu'on peut s'imaginer que Betelgeuse a déjà pété, mais c'est pas de l'observable, c'est du fantasme.

[Superfulgur 16 106]

Chycygni, on est d'accord, tu veux bien dire qu'à l'horizon, il y a un bord, et si on s'approche, on tombe, c'est bien çà ?

Des fois tu écris sans réflèchir, c'est rigolo...

[ChiCyg 0]

Supermarrant, suis ravi de t'amuser, dis moi, toi qui réfléchis, si tu observes des galaxies derrière le fond cosmogogonologique faudrait nous les photocopier en 100 milliards de pixels ça ferait un joli fond d'écran

[Superfulgur 16 106]

Ce que je voulais dire, c'est qu'il y a une multitude de phénomènes physiques qu'on peut, avec une relative certitude, prédire. Si je te dis que la Lune sera à telle distance de la Terre dans un an, je fais pas de l'astrologie...
Prédire la position d'une galaxie dans l'Univers en expansion, modulo les incertitudes sur les modèles, c'est pas choquant...

[Superfulgur 16 106]

"Je ne vois pas l'intérêt de ce genre d'affirmation. On observe de la matière telle qu'elle était il y a 13,5 milliards d'années si on en croit le modèle cosmologique. Et plus loin, on n'observe rien. Point final. "

En fait, je t'avais lu trop vite. Je crois que ce que tu dis est faux. Observer un astre lointain, en faire un modèle physique, exige qu'on sache où il est, et pourquoi on le voit tel qu'il est. Les astronomes n'ont pas inventé les "quatre distances cosmologiques" pour faire les malins, à mon avis. Ils se sont juste demandé pourquoi une galaxie à z : 5.6.7 ou 8 voit ses raies spectrales faiblir tout en voyant son diamètre apparent demeurer identique. Ils se sont demandés pourquoi les supernovae vues à z : 0.5, 0,6 etc explosent d'un facteur 1.5, 1.6 etc plus longtemps. Et ces observations bizarres sont expliquées par un modèle d'univers en expansion, avec des paramètres, H0, Lambda, etc.

Ces modèles d'univers expliquent plus ou moins bien ce qu'on voit et prédisent, par exemple, que la distance comobile d'une particule émise à z : 1000 se trouve à 45 milliards d'années-lumière.

[Ce message a été modifié par Superfulgur (Édité le 08-04-2012).]

[PascalD 4 385]

Ben oui. Les distances comobile,de luminosité,angulaire, et le temps cosmologique, ils sont issus du modèle de concordance, qui comme son nom l' indique, est en concordance, avec, je te le donne en mille ChiCyg, les observations.
Après en tant que tetracapillosectomiste (ou logue), tu as farpaitement le droit de dire que le seul truc dont on puisse vaguement être sûr, c'est les observations vraiment effectuées et pi c'est tout, et que les modèles c'est du flan, mais je te prédis des soirées difficiles et angoissantes à te demander si le Soleil va vraiment se lever demain ou pas.

[ChiCyg 0]

Vous vous faites enfumer. Observable ça veut dire qu'on peut observer.

Est ce qu'on peut observer aujourd'hui quelque chose à quarante cinq milliards d'années lumière ? Non.

Les quarante cinq milliards d'années lumière, c'est une distance comobile, mais une distance comobile n'est pas observable, c'est une vue de l'esprit.

En fait seuls les purs esprits peuvent l'observer : suffit d'arrêter le temps aujourd'hui et de mesurer les distances. Le pur esprit pourrait alors se téléporter jusqu'aux amas de galaxies, galaxies et exoplanètes à 45 milliards d'années lumière issues de la matière du fond cosmologique que nos pauvres satellites observent aujourd'hui.

J'appelle pas ça vraiment de l'observable ...

En fait, si j'étais vous, j'irais un peu plus loin : là-bas à 45 miards d'années lumière, y a sûrement des gugusses ce lundi de Pâques qui zieutent le fond diffus dans notre direction et qui pensent, fort justement , que nous sommes à 45 miards d'années-lumière. Oui, mais eux, quand ils zieutent dans la direction opposée, ils observent jusqu'à 45 miards d'années lumière plus loin. Mais alors l'univers observable c'est 45 miards d'années de plus, etpi si on raisonne le modèle dans la direction opposée on gagne encore 45 miards d'années etpi les gugusses des deux directions, s'ils ont le même modèle que nous et c'est sûr parce que c'est le modèle de concordance , on gagne encore 45 miards d'années.

Tout bien réfléchi, je serais vous je proposerais un peu plus que 90 milliards d'années

[Superfulgur 16 106]

Pour le coup, je suis d'accord, c'est toi qui a raison.

Tu écris :

"Tout bien réfléchi, je serais vous je proposerais un peu plus que 90 milliards d'années"

C'est exactement ce genre d'âneries que croivent les PascalD et compagnie : que, au delà de l'horizon, limité par la vitesse de la lumière, l'Univers continue à être pareil, au moins sur une certaine distance. Il y a même, croivent-ils, un indice à ce modèle loufoque, c'est que l'Univers, à la louche parait euclidien.

Moi, je suis plutôt comme toi, maintenant, tu m'as convaincu. Je pense que si on prenait une fusée, qui se déplacerait à une vitesse "infinie", en se dirigeant vers l'horizon (là, en gros, où se trouve le CMB) on se trouverait devant une surface peinte, qu'on crèverait, et derrière, ce serait le vide.

S

PS : Ou un studio de télé, comme dans un film presque génial sorti ya une quinzaine d'années, avec le guignol, là, chais pu son nom.

[Kaptain 5 880]

quote:

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si on prenait une fusée, qui se déplacerait à une vitesse "infinie"

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C'est bien pour ça que c'est impossible ! Si toutes les interactions étaient instantanées, instantanéïté permise par des vitesses infinies, toute l'histoire de l'univers se déroulerait "instantanément", il n'y aurait pas de temps... Ca donnerait un univers absurde, qui à peine né, mourrait immédiatement. En fait, il n'existerait tout simplement pas...
Le film génial, c'est "Truman Show".

[ChiCyg 0]

SuperCrédule, tu crois faire de l'humour en parlant de fusée et de vitesse infinie, mais c'est exactement ça la notion de "comobile" : c'est l'état de l'univers à l'instant présent du temps cosmologique. Autrement dit ce qu'on verrait si la vitesse de la lumière était infinie.

Dans ce cas, si la vitesse de la lumière était infinie, si le modèle cosmologique de concordance concordait et si le temps cosmologique avait un sens, on observerait, à 45 milliards d'année-lumière, ce que seraient devenus les grumeaux que Planck cartographie avec une extrême sophistication (au sens propre). Et dans ce cas, tu m'accorderas qu'on n'aurait aucune raison de ne pas voir plus loin, CQFD.