Donis

Lumière di Big-Bang ?

Messages recommandés

Bonjour à l'honorable communauté !

Suis nouveau sur ce forum et peut être ce sujet était déjà abordé ici.

Voici le problème qui ne me laisse pas tranquille.

On dit qu'on arrive à observer la rayonnement qui était émis peu après le Big Bang et la lumière des premières galaxies qui se sont formées. Tout cela date de 13,7 milliards d'années environ.

Ok, je comprends qu'on se trouve à 13,7 milliards d'années lumière de ces galaxies, donc on les vois telles qu'elles étaient il y a 13,7 milliards d'années, c'-est-à-dire à l'aube de l'Univers. Jusqu'à là tout est clair.

Mais... il y a 13,7 milliards d'années notre Univers était beaucoup plus petit et on devait déjà recevoir cette lumière, non ? Mais dans ce cas je ne comprends pas comment cette lumière qui parvient jusqu'à nous aujourd'hui est si vieille. J'espère que vous comprenez ce que je veux dire.

Il y a un paradoxe (pour moi en tout cas) de recevoir la lumière qui date du début de l'Univers, tandis que à cette époque cette lumière avait beaucoup moins de chemin à parcourir jusqu'à nous. Ou alors cette lumière est beaucoup plus tardive ?

[Ce message a été modifié par Donis (Édité le 25-01-2017).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bonjour et bienvenue,

Déjà, il y a 13,7 milliards d'années, le système solaire et donc nous (la Terre) n'existait pas.
Pour la suite, je passe la main.
Bonne journée,
AG

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bonjour Donis et bienvenu sur le forum !

Je pense avoir saisi ta question qui me parait excellente. Voilà selon moi la réponse :

- Au moment de l’émission d’un photon du rayonnement fossile que nous observons actuellement, l’Univers était beaucoup plus concentré : des calculs selon les modèles de type Friedmann-Lemaitre donnent par exemple 30 millions d’années-lumière comme distance entre le point d’émission et ‘’nous’’ (la zone contenant la matière de notre environnement actuel)

- Mais à cette époque l’expansion était considérablement plus rapide que maintenant. Toujours selon ces modèles de calculs, les deux zones précitées s’éloignaient à environ 35 fois la vitesse de la lumière (ce qui ne contredit pas la Relativité Restreinte, car il s’agit d’une dilatation de l’espace qui les sépare et non d’un mouvement réel entre les objets)

- Donc après son émission, la zone où sera reçu le photon beaucoup plus tard s’éloigne du dit photon qui ne va pas assez vite ...

- Ce n’est que lorsque l’expansion a suffisamment ralenti que le photon commence à rattraper « notre » zone d’univers. Ce rattrapage dure très longtemps et ne se termine que maintenant !

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Je sais que notre système n'existait pas à l'époque, mais la question n'était pas là.

jmco merci pour la réponse, maintenant ça paraît beaucoup plus clair.

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Je ne suis pas d'accord avec l'argument de jmco : l'expansion était plus rapide uniquement pendant la phase d'inflation, qui concerne les toutes premières secondes de l'univers, or la question de Donis est intéressante y compris pour les astres datant d'après cette période (je sais, Donis a posé la question pour le rayonnement cosmologique, mais il aurait pu s'interroger sur l'observation de très lointaines galaxies situées à 12 ou 13 milliards d'années-lumières, c'est le même problème).

Il me semble que la réponse est liée à la notion de distance. Je vais essayer d'être clair, mais ce n'est pas évident...

Imaginons une galaxie située à 13 Gal (milliards d'années-lumières).
- Aujourd'hui, cette galaxie est encore plus éloignée car, depuis l'émission de la lumière, elle s'est pas mal éloignée de nous à cause de l'expansion, de sorte qu'elle est peut-être à 40 Gal (ça doit être quelque chose comme ça).
- Il y a 13 milliards d'années, c'était le contraire, la distance entre nous (enfin, le point de l'espace où l'on apparaîtra un jour) et cette galaxie était, disons, de 1 Gal.

Question pour un champion : quel trajet a effectué la lumière ?
A - 1 Gal puisque c'est la distance entre elle et nous à l'époque où la lumière a été émise.
B - 40 Gal puisque c'est la distance entre elle et nous aujourd'hui, époque où l'on capte la lumière.
C - Quelque part entre les deux.

Ce n'est pas la réponse A, car à cause de l'expansion de l'univers (qu'on peut supposer constante dans ce raisonnement), la distance entre la galaxie et nous a bien augmenté, et la lumière a dû traverser ce surplus d'espace.

Ce n'est pas la réponse B, car à cause de l'expansion de l'univers, la distance était plus courte au départ, la lumière n'a donc pas eu besoin de parcourir 40 Gal.

Gagné ! C'est en effet la réponse C. POINT EXTRÊMEMENT IMPORTANT : lorsqu'on dit qu'une galaxie est située à 13 Gal, ça signifie, et ça signifie seulement, que la lumière que nous avons reçue a parcouru une distance de 13 milliards d'années-lumière. Ça ne dit rien sur la "distance réelle" entre la galaxie et nous, car celle-ci n'est pas constante.

En fait, on définit plusieurs types de distance :
- Quand on ne donne pas de précision, il s'agit en général de la distance luminique, celle dont je parlais plus haut. C'est une distance spatio-temporelle, pas spatiale tout court, car elle sépare deux points qui ne sont pas situés à la même époque.
- Mais on définit aussi la distance comobile, qui est en quelque sorte la "vraie distance" au présent (c'est une distance spatiale, comme celles que l'on connaît dans la vie de tous les jours, c'est pour ça que j'emploie l'expression "vraie distance" qui va bien faire rire les spécialistes - mais je pense que c'est une bonne idée pour vulgariser).
- Et il existe, de même, une distance correspondant à la "vraie distance" au moment de l'émission de la lumière. (Je ne sais plus comment elle s'appelle, peut-être la distance angulaire ?).

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 26-01-2017).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bruno a hasardé :

"ça signifie, et ça signifie seulement, que la lumière que nous avons reçue a parcouru une distance de 13 milliards d'années-lumière".

Je ne crois pas... Ca signifie que nous voyons cette galaxie telle qu'elle était il y a 13 milliards d'années, c'est tout. Sa distance "réelle" actuelle est à peu près trois fois plus grande.

S

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Cette lumière a été émise 300000 ans après le big bang si mes souvenirs sont bons, donc après la période d'inflation, après le découplage matière-lumière.

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Superfulgur :

quote:
Ca signifie que nous voyons cette galaxie telle qu'elle était il y a 13 milliards d'années, c'est tout. Sa distance "réelle" actuelle est à peu près trois fois plus grande.

C'est justement ce que je disais (en parlant de la "vraie distance" qui serait de 40 Gal environ).

Bruno Beckert : voilà, le schéma résume bien tout ça ! Merci pour le lien.

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 26-01-2017).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Ben nan, Bruno, tu as écris :

""ça signifie, et ça signifie seulement, que la lumière que nous avons reçue a parcouru une distance de 13 milliards d'années-lumière".

Elle a voyagé 13 milliards d'années, elle a pas parcouru 13 milliards d'années-lumière... Sinon, il n'y aurait pas de redshift...

S

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Elle a voyagé 13 milliards d'années à la vitesse de la lumière, ce qui fait une distance de 13 milliards d'années-lumières (sa vitesse est constante).

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Pas du tout Bruno : ceci ne serait possible que dans un univers statique.
Elle a voyagé durant 13Ga à C dans un repère en expansion, aussi a-t-elle parcouru une distance (celle qui la sépare à présent du point de son émission originelle) environ 3x supérieure que dans un repère fixe sans jamais pour autant dépasser C.

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Voilà, le Gardien de Rodriguez à compris, lui, ce qui ne lasse pas de me surprendre, d'ailleurs...

S

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Mais non ! (Vous parlez de distance comobile quand je parle de distance luminique.)

Quand la lumière s'échappe de la galaxie lointaine il y a 13 milliards d'années, elle a une certaine longueur d'onde initiale. À cause de l'expansion de l'espace, lorsque nous mesurons aujourd'hui cette longueur d'onde, nous trouvons une valeur plus grande que la longueur d'onde initiale. C'est le décalage vers le rouge.

Mais ce n'est pas parce que la longueur d'onde a par exemple doublé que la lumière va aller deux fois plus vite.

Si la lumière a voyagé pendant 13 Ga (milliards d'années), elle a forcément parcouru 13 Gal (milliards d'années lumière). Bien sûr, la trajectoire parcourue par la lumière est aujourd'hui bien plus longue que 13 Gal. Le chemin parcouru par la lumière, tel qu'il se matérialise aujourd'hui, représente la distance comobile. Mais la lumière n'a pas parcouru ce chemin (ç'aurait été le cas uniquement si elle était instantanée).

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

"Mais la lumière n'a pas parcouru ce chemin". C'est sûr: vu de la lumière, la distance parcourue est nulle, et le temps mis pour parcourir cette distance est nul aussi.

Bref, la distance parcourue par la lumière, et le temps mis pour la parcourir, ça dépends. Un peu comme la différence entre un canard, quoi.

13GAl, c'est la distance qu'on trouverait si on avait disposé des myard d'observateurs immobiles par rapport au flot de Hubble, le long du trajet du photon témoin, chacun s'arrangeant pour être éloigné du précédent d'exactement 1Al lorsque le photon passe devant lui, et qu'on avait multiplié le nb d'observateurs (plus ou moins 1, j'ai toujours eu un doute avec ces histoires de poteau et d'intervalle) par 1Al . Autrement dit, c'est une distance qui veut rien dire.

Il devrait y avoir une amende salée pour tout ceux qui utilisent le "light travel time" comme une distance en cosmologie, que ça soit sur les forums ou dans les articles de vulgarisation.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 26-01-2017).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

PascalD :

quote:
13GAl, c'est la distance qu'on trouverait si on avait disposé des myard d'observateurs immobiles par rapport au flot de Hubble, le long du trajet du photon témoin [...]

C'est bien ainsi que je comprends cette distance.

quote:
[...] Autrement dit, c'est une distance qui veut rien dire.

Ben, du coup si ! Elle veut dire ce qu'elle veut dire : elle traduit le parcours des photons dans l'espace-temps. Je trouve ça plus pertinent qu'utiliser par exemple la distance comobile, qui concerne deux objets qui ne sont pas (encore) en relation (ils sont chacun dans le vide du cône d'espace-temps de l'autre, en quelque sorte l'un n'existe pas (encore) pour l'autre).

quote:
Il devrait y avoir une amende salée pour tout ceux qui utilisent le "light travel time" comme une distance en cosmologie, que ça soit sur les forums ou dans les articles de vulgarisation.

Pourtant tout le monde l'utilise. Ce qui importe est de comprendre ce qu'est cette distance. C'est ainsi qu'on peut mieux comprendre pourquoi les photons d'une galaxie qui nous était très proche aux premiers instants de l'univers ont mis 13 milliards d'années à nous atteindre.

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 26-01-2017).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Mais enfin Bruno !

Quand tu regardes le rayonnement de fond cosmologique, tu vois une lumière âgée de 13 milliards d'années, disons.

Ce n'est pas pour ça que le CMB est à 13 milliards d'années-lumière aujourd'hui ! Il est beaucoup plus loin, 50 milliards à la louche. C'est ça, le redschift cosmologique !

Une distance de "13 milliards d'années-lumière" ça n'existe pas, ça ne peut pas se traduire en "kilomètres" !

S

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites
quote:
Pourtant tout le monde l'utilise

Raison de plus: si il y avait une amende salée, ça rapporterait un max ! En ces temps de serrage de ceinture pour la science, on pourrait financer des tas de trucs.
Là, en insistant :
1) ceux qui n'ont jamais ouvert un bouquin de cosmologie n'y comprennent rien (et c'est normal).
2) les autres ne comprennent pas l' intérêt d'utiliser cette distance vu que même eux s'embrouillent parfois les neurones. Et c'est normal aussi.
3) Superfulgur fait de l' apoplexie.
Bref, que des mauvais côtés. Une catastrophe sociétale.

D'ailleurs, dans les articles de recherche, dès qu'on parle de distance cosmologique, la distance utilisée c'est le redshift, pas l' année-lumière.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 26-01-2017).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites
quote:
Ce n'est pas pour ça que le CMB est à 13 milliards d'années-lumière aujourd'hui ! Il est beaucoup plus loin, 50 milliards à la louche.

Mais non, il n'existe plus aujourd'hui !

Il a été émis à partir d'une certaine zone de l'espace, appelons-la Z. La zone Z est située aujourd'hui à 50 Gal, mais cette « Z du présent » n'est pas encore dans notre univers observable, alors pourquoi en parler ?

La zone de l'espace qui est dans notre univers observable, c'est le « Z du passé », et nous en sommes distants de 13 Gal, dans le sens où la lumière a parcouru 13 Gal pour aller de « Z dans le passé » à chez nous.

À vrai dire je ne vois pas trop pourquoi on devrait parler de l'univers présent, puisque chacun de ses points n'est pas en relation causale avec les autres. Ce qui a un sens, c'est soit l'ensemble de l'espace-temps, soit l'univers observable (qui n'est pas l'univers présent). Non ?

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 26-01-2017).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bruno Salque a dit : ‘’l’expansion était plus rapide uniquement pendant la phase d’inflation’’
Eh bien non, le taux d’expansion est continûment décroissant depuis la fin de l'inflation jusqu’au point d’inflexion situé il y a environ 7 milliards d’années, moment à partir duquel l’expansion commence à s’accélérer (modestement pour le moment)

Pour le reste il me semble qu’il y a une confusion entre distance et temps quand on parle du rayonnement fossile et des phénomènes et objets très anciens / lointains ; et c’est ce sur quoi insiste PascalD ; je m’explique avec le cas du rayonnement fossile :
Ce rayonnement a été émis il y a 13,8 milliards d’années : c’est un temps
La matière qui l’a émis (correspondant aux photons que nous recevons maintenant) se trouve maintenant à 45 milliards d’années-lumière de nous ; c’est une distance, une distance comobile plus précisément

Une remarque encore : la distance comobile est un outil de calcul, une abstraction mathématique ; je suis d’accord, Bruno (Salque) : on ne fera pas d’expérience avec des objets situés à cette distance car ils ne sont plus en relation causale avec nous. Note bien que que je dis « ils ne sont plus », alors que tu dis « ils ne sont pas encore » ...

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

En passant à ce propos : si nous ne sommes plus en relation causale avec cette partie de l'univers, est-ce parce qu'elle nous fuit à une vitesse supérieure à celle de la lumière (because expansion de l'espace) ?

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Bruno :

"Mais non, il n'existe plus aujourd'hui !
Il a été émis à partir d'une certaine zone de l'espace, appelons-la Z. La zone Z est située aujourd'hui à 50 Gal, mais cette « Z du présent » n'est pas encore dans notre univers observable, alors pourquoi en parler ?"

Bien sûr que si... Puisqu'on l'observe... Si tu pointes un télescope dessus, tu la verras évoluer, lentement, certes, relativité oblige, mais tu la verras évoluer... Le CMB se trouve à z : 1000, en gros, le temps de là bas, vu d'ici, s'écoule 1000 fois moins vite, c'est tout. On voit ça très bien avec les supernovae cosmologique, qui explosent en apparence moins vite là bas qu'ici...

Ce qui ne fait pas partie de notre Univers observable, c'est la zone du CMB située un peu plus loin, qui émerge à son tour, au fil du temps. C'est d'ailleurs pour ça que le big bang, évènement en principe "ponctuel" est observable, continûment, depuis... le big bang. A chaque seconde qui passe, on voit apparaitre le big bang, le big bang d'une région située un poil plus loin que celle où nous étions au moment du big bang.

S

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

jmco :

quote:
Note bien que que je dis « ils ne sont plus », alors que tu dis « ils ne sont pas encore » ...

Tu as raison : je crois qu'en effet on ne pourra plus être en relation causale avec des objets. Surtout avec l'expansion qui s'accélère.

Superfulgur :

quote:
Bien sûr que si... Puisqu'on l'observe...

Justement, on observe le Z passé, pas le Z présent.

Le Z passé se trouve dans notre univers observable, pas le Z présent.

quote:
C'est d'ailleurs pour ça que le big bang, évènement en principe "ponctuel" est observable, continûment, depuis... le big bang. A chaque seconde qui passe, on voit apparaitre le big bang, le big bang d'une région située un poil plus loin que celle où nous étions au moment du big bang.

Tout à fait, mais ça ne contredit pas le fait que ces régions, dans leur état présent, ne sont plus dans notre univers observable.

Je crois que j'ai compris la confusion ! Quand je parle d'une région de l'espace "au présent", le "au présent" ne qualifie pas l'instant de l'observation, mais l'âge de la région. La région de l'espace qu'on observe aujourd'hui est située dans un lointain passé, c'est la "Z au passé", tandis que cette même région de l'espace existe à l'âge 13,7 Ga, mais ne nous est pas accessible à cause de la vitesse finie de la lumière, c'est la "Z au présent".

(Dit autrement : Z est un point de l'espace donc une ligne de temps, "Z au présent" et "Z au passé" sont des points de l'espace-temps, des graduations sur cette ligne de temps.)

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 27-01-2017).]

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Créer un compte ou se connecter pour commenter

Vous devez être membre afin de pouvoir déposer un commentaire

Créer un compte

Créez un compte sur notre communauté. C’est facile !

Créer un nouveau compte

Se connecter

Vous avez déjà un compte ? Connectez-vous ici.

Connectez-vous maintenant