Expansion de l'univers et rayonnement
Bonjour,
C'est ma première question sur ce forum1
Le rayonnement d'une étoile est-il impacté par l'expansion de l'univers ?
Je n'arrive pas à comprendre/trouver comment la lumière (contenu) ne soit pas affectée par son milieu même dépourvue de toutes interférences (masse identiquement nulle et propagation dans le vide absolu) avec l'expansion (contenant).
Merci !
tu veux parler de redshift? moi aussi j'ai cherché mais je n'ai pas trouvé. On dit jusque que le vide intergalactique gonfle et qu'il s'y crée alors un décalage des fréquences mais le processus physique n'est que décrit, pas expliqué ni théoriséLe rayonnement d'une étoile est-il impacté par l'expansion de l'univers ?
Je n'arrive pas à comprendre/trouver comment la lumière (contenu) est affectée par son milieu
Salut,
Tu as dû très mal chercher car j'ai les explications théoriques (et les données d'observation) dans plusieurs livres chez moi. Je conseille le Gravitation de MTW.Envoyé par moijdikssékool
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bien sur. C'est même comme ça qu'on sait qu'il y a expansion. En mesurant les spectres des étoiles (ou plus exactement de galaxies complètes donc de milliards d'étoiles) et en se rendant compte qu'il se décale vers le rouge et d'autant plus qu'elles sont loin.
Merci pour vos réponses
Cela induit que la vitesse du rayonnement augmente proportionnellement à l'expansion et donc que la vitesse de la lumière augmente également ?
Non pas du tout. La vitesse de la lumière dans le vide est constante. L'expansion induit que sa longueur d'onde augmente et donc qu'elle dérive vers le rouge.
Je comprends la question initiale par l'ambiguïté apparente suivante : dans un espace statique contenant des objets en mouvement, on aurait le même décalage vers le rouge, proportionnel à leur vitesse d'éloignement. Comment dés lors faire la différence entre cet exemple et un espace en expansion ?
Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
Salut,
Attention, si les objets sont en mouvement (s'éloignent les uns des autres), ce n'est pas un univers statique (par définition). Eventuellement stationnaire.
On ne peut pas (expansion est synonyme de s'éloigner les uns des autres, il ne saurait donc localement pas y avoir de différence). Dans un univers stationnaire, la constance de la densité est compensée par une création continue de matière. Mais on peut faire la différence autrement : en observant l'univers lointain, donc ancien. Et là, y a pas photo, l'univers n'est pas stationnaire, il subit bien une évolution (par exemple, les quasars n'ont existé que pendant une certaine période, mais il y a beaucoup d'autres choses, le rayonnement fossile n'étant pas un des moindre).
Il y a aussi une différence à très grande distance due au fait que le redshift n'est pas un effet Doppler. Il n'est identique sans ses effets qu'à courte distance (tout est relatif, on parle quand même de milliards d'AL). Le redshift cosmologique s'apparente en fait plus à un redshift gravitationnel (je déteste l'explication sur "l'étirement" des longueurs d'onde même si elle n'est pas fondamentalement fausse), la lumière devant sortir du puits de potentiel dû au fait que l'univers était plus dense par le passé. Et de fait on doit observer des écarts à très grande distance. Ce n'est que récemment qu'on a pu accéder aux observations grâces aux supernovae comme chandelles pour les distances. Mais là on est tombé sur autre chose : l'accélération.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Oui, c'est bien pour cela je parlais d'espace statique (par opposition à son expansion) et non d'univers statique.
Tu vas dire que je pinaille sur les mots, mais pour moi l'expansion au sens où on l'entends veut dire objets immobiles dans un espace en expansion, par opposition à une explosion qui engendre des objets en mouvement dans un espace statique.
Le problème général est que lorsqu'on mesure un redshift, on ne sait pas faire de différence entre un redshift dû à l'expansion, un effet Doppler dû à la vitesse d'éloignement et un redshift gravitationnel. Trois effets distincts qui donnent un résultat identique sur nos appareils de mesure, et les photons qui nous parviennent na savent pas parler pour nous expliquer à quoi leur décalage est dû.
Bon, pour le redshift gravitationnel, le calcul est facile pour une masse connue.
Mais pour les deux autres, rien ne permet de distinguer un effet Doppler classique d'un effet relevant de l'expansion de l'espace lui-même, et je comprends donc que l'on puisse poser la question initiale que l'on pourrait traduire par : "où est la preuve que le bigbang n'est pas une explosion, mais bien une expansion de l'espace ?"
Dernière modification par papy-alain ; 21/08/2017 à 10h38.
Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
En relativité générale (mais cette conception est plus large que la simple RG) ces deux conceptions ne sont pas en opposition, elles sont identiques. C'est juste une question de point de vue. Voir aussi plus bas :
Je suis d'accord avec tout ça. On ne peut limiter une validation du Modèle du Big bang (je ne parle pas de preuve. C'est dans les tribunaux qu'on parle de preuve) au redshift, il faut tout le reste (rayonnement fossile, évolution des grandes structures, composition chimique des nuages interstellaires, etc...)
Et j'insiste, en physique moderne un "éloignement des corps" et "une expansion de l'espace", c'est kif kif bouriquot. On passe de l'un à l'autre par un simple difféomorphisme et il se fait d'une part que la RG est invariante par difféomorphisme mais aussi que ce dernier est plus large et profond, il est à la RG ce que le principe de relativité est à la RR (principe qu'on pourrait qualifier par "les référentiels et les systèmes de coordonnées ont été inventés par les hommes pour affecter des données quantitatives aux positions et mouvements, la physique ne doit pas dépendre de choix arbitraires").
EDIT d'ailleurs comme je l'ai dit plus haut, je déteste cette histoire "d'expansion de l'espace" qui donne l'impression qu'il y a une scène de théâtre préexistante sur laquelle serait disposée les galaxies. J'ai une vue très relationnelles de la RG et la RG est qualifiée "indépendante de l'arrière-plan" (= invariante par difféomorphisme = pas de scène pré-existante). Je préfère donc dire que les objets s'éloignent les uns des autres quand je vulgarise.
Dernière modification par Deedee81 ; 21/08/2017 à 11h35.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci pour vos réponses, je comprends bien mieux maintenant.
En fin de compte, je pense avoir du mal à intégrer cette notion avec les "constantes" astrophysiques dans un univers en "expansion".
Pour vulgariser cela, je prends un élastique (univers) sur lequel je fais un trait au stylo (représentant un corps quelconque); en étirant l'élastique, le point va également s'étirer. Même si le point a été modifié, il gardera toujours le même ratio en longueur par rapport à l’élastique; la constante "Longueur du trait / Longueur de l'élastique" est donc préservée peu importe la longueur de l'élastique.
Cela veut-il dire aussi que tous les corps à l'échelle de l'univers sont soumis à cette dilatation, même au niveau atomique ?
Qu'en pensez-vous ?
Non, l'expansion n'est constatée qu'à très grande échelle. Au sein des amas galactiques, l'effet de l'expansion est annulé par l'influence gravitationnelle que les corps exercent entre eux. A plus forte raison il n'y a aucune expansion au sein des galaxies et encore moins au niveau atomique.
Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
Il y a zero probabilité pour que l'on soit au centre : anthropocentrisme.
Si il n'y a que cet argument il ne vaut rien seul, mais je n'en connais pas d'autre.
Problème: on se demande bien ce qui est vulgarisé alors! Pas une métrique de la forme dt²-a²(t) (dx²+dy²+dz²) avec a(t) une fonction non constante, en tous cas. (Quel est le difféomorphisme, i.e., le changement de coordonnées, qui indique que les objets comobiles s'éloignent les uns des autres?)
Dernière modification par Amanuensis ; 21/08/2017 à 12h52.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Petit complément d'information : on mesure également une accélération de cette expansion. Un des scénarios envisagés serait que cette expansion s'accélère indéfiniment et que le résultat final serait un "big rip" et dans ces cas même les atomes seraient disloqués. Mais ça c'est pour dans très très très longtemps.
Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
À l'échelle atomique l'effet de l'expansion serait annulé par l'influence gravitationnelle que les corps exercent entre eux?
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Comment expliques-tu ce paradoxe ? Selon la théorie du big rip, l'expansion atteint donc tous corps dans l'univers non ?
Si elle continue à accélérer et devient assez forte pour dépasser les forces de liaison. On en est loin.
Il n'y a pas de paradoxe.
Ok mais dans ce cas, a t'on démontré que les interactions fortes/faibles ne subissent pas cette dilatation ?
Salut,
Ce ne sont pas ces forces qui subissent une dilatation. C'est la force gravitationnelle qui est concernée ici. Si l'expansion devient explosive, alors même à petite échelle elle finit par devenir importante et peut surpasser toutes les autres forces.
Ca reste une spéculation, oeuf corse.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Non l'expansion accélérée n'implique pas un big rip automatiquement on n'en sait rien plutôt une mort froide à la fin de l'évaporation des trous noirs.
PS: difféomorphisme quelqu'un peu développer? Merci.
Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).
Tiens c'est toujours ainsi il me vient uen autre question: il n'est pas impossible que chaque TN contienne un univers tout entier comme le nôtre alors comment pourrait-il s'évaporer. Quelle est le degré de confiance de la théorie d'Hawking? Nous ne sommes pas près de mesurer le taux d'évaporation d'un TN sachant que ceux qui nous seraient éventuellement accessibles sont les plus gros donc qui ne s'évaporent qu'en des milliards de milliards d'années.
Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).
Je n'ai pas dis ça. Quand je dis "encore moins au niveau atomique", tout le monde sait que les forces de liaison sont beaucoup plus importantes que la gravitation. Pfffffffff.
Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
Sans commentaires.
Certes, mais la probabilité doit se situer dans une fourchette entre un et deux pouillièmes de plusieurs milliards de zéros suivis d'un seul un.
Sachant que la matière qui arrive sur l'horizon est broyée, étirée et passablement surchauffée, il me semble peu plausible qu'un univers "tout entier" se constitue à l'intérieur.
J'ai plutôt tendance à faire confiance à Hawking, il m'a l'air d'en savoir un peu plus que nous sur le sujet
Dernière modification par Andrei2010 ; 21/08/2017 à 16h41.
Tu veux parler de la singularité du centre? Parce que on peut traverser sans encombre l'horizon d'un gros TN c'est après que les ennuis risquent d'arriver. La gravitation quantique à boucle prévoit un rebond instantané (BigBang) sur la singularité qui n'est pas visible par nous car nous somme dans un autre espace temps. Tout est possible dans un espace temps aussi délirant heureusement Einstein y a mis un horizon frontière absolue ouf.Sachant que la matière qui arrive sur l'horizon est broyée, étirée et passablement surchauffée, il me semble peu plausible qu'un univers "tout entier" se constitue à l'intérieur.
J'ai plutôt tendance à faire confiance à Hawking, il m'a l'air d'en savoir un peu plus que nous sur le sujet
Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).
Oui, je parle de la singularité centrale. Quant à la traversée de l'horizon, vu les vitesses de révolution de ce qui chute dessus, les probabilité de choc avec d'autres objets en cours d’absorption, et j'en passe et des meilleures, on aura du mal à la faire sans encombres. Mais théoriquement, c'est toujours possible. Quant à ce qui nous arriverait une fois franchi l'horizon, on peut appeler ça "des ennuis", mais des sérieux, du genre dont on ne remet jamais.
C'est le Big Bounce, et c'est une théorie qui parle de la singularité dont serait issu l'univers, pas de celle des trous noirs. Pour simplifier de manière outrancière : cette théorie dit qu'un univers antérieur s'est contracté jusqu'à un état de densité et de température tellement excessifs qu'il s'est décompressé en se refroidissant, pour donner l'univers actuel. Mais ni la gravitation quantique à boucles, ni le Big Bounce n'ont pu être validés.
Nan, sérieux ?
L'horizon des trous noirs est une frontière absolue dans le sens "in-out", et encore : si le rayonnement de Hawking n'existe pas.
un peu plus qu'une bijectionPS: difféomorphisme quelqu'un peu développer? Merci.
avec v=Hd, on arriverait à des vitesses supérieures à c aux très grandes distances et donc j'imagine que dans l'espace des vitesses propres, il faut faire intervenir le coeff de Lorentz pour avoir des vitesses inférieures à c. Mais dans l'histoire, on pourrait parler de galaxies lointaines s'éloignant de nous avec des vitesses de dinguesun "éloignement des corps" et "une expansion de l'espace", c'est kif kif bouriquot. On passe de l'un à l'autre par un simple difféomorphisme et il se fait d'une part que la RG est invariante par difféomorphisme
A me souvenir les levées de bouclier devant le discours de Mailou, j'avais l'impression que cette vision était problématique
Exercice de pensée. Je mesure v=Hd=30.000km/s pour une galaxie lointaine. Avec le coeff de lorentz, cette galaxie va en fait à, disons, 29.000km/s, bref, retenons 30.000km/s
Je saute dans mon vaisseau, je mets le cap sur cette galaxie, j'écrase la pédale d'accélération pour aller jusqu'à 50.000km/s, pour être sûr de 'dépasser l'expansion'. Quelle sera ma vitesse par rapport à la galaxie lorsque je l'atteindrai? 50.000 ou 20.000km/s?
Salut,
Je confirme, expansion de l'espace et objets en mouvements dans le vide c'est pas kifkif... on ne decrit pas les mêmes évènements, ce n'est donc pas qu'une question de representation géométrique, c'est une autre philosophie.
50.000 par rapport a la cible, 80.000 par rapport a l'origineQuelle sera ma vitesse par rapport à la galaxie lorsque je l'atteindrai? 50.000 ou 20.000km/s?
Trollus vulgaris
Bonjour,
Pour donner une telle confirmation, il serait de bon ton de mettre une référence car..... c'est faux. A ta décharge Einstein s'était fait piéger aussi (tout est transformé par une transformation par difféomorphisme, les événements avec).
Etant donné que la physique/le monde (au moins tel qu'on le connait (*)) est invariant par difféomorphisme et vu qu'il existe une telle transformation d'un point de vue à l'autre, si, les deux points de vues sont identiques. C'est deux façons de voir la même chose.
Pour décrire une transformation par difféomorphisme :
description rigoureuse : https://fr.wikipedia.org/wiki/Diff%C3%A9omorphisme
Pour une description plus grossière tu peux voir ça comme une transformation quelconque des systèmes de coordonnées (vraiment quelconque), bien que ce soit plus général que ça encore. Mais bon, ça permet déjà de se faire une image.
Sinon je conseille le livre Quantum Gravity de Rovelli (les anciennes éditions sont gratuites sur le net, pas difficile à trouver). Les trois quart de son livres concernent en fait la physique classique et il passe une large part à discuter et décrire la relativité générale et ses conséquences, les concepts de temps et les conséquences de l'invariance par difféomorphisme. Il est très accessible avec un minimum de connaissance technique.
Il parle même de l'erreur d'Einstein dont je parle ci-dessous (il était d'abord parti sur l'invariance par difféomorphisme, puis l'a rejeté à cause d'une erreur de raisonnement dans une expérience de pensée, assez proche de celle que tu commets j'ai l'impression, pour y revenir juste avant la publication de la RG).
(*) Une autre façon de décrire l'invariance par difféomorphisme, de façon je dirais plus philo est :
"l'invariance par difféomorphisme est au principe de relativité ce que la relativité générale est à la relativité restreinte"'
(cette phrase est de moi).
Or :
- je considère le principe de relativité comme étant incontournable. Il revient à dire "les référentiels et les systèmes de coordonnées sont des inventions humaines pour attribuer des valeurs aux positions, aux instants,... la physique ne devrait pas dépendre des choix arbitraires que nous faisons sauf dans des cas particuliers où cela simplifie les équations, comme en électrostatique en jauge de Coulomb, mais en étant conscient des artefacts que cela induit comme le caractère instantané du potentiel Coulombien".
- la relativité générale c'est (si on met de coté l'équation d'Einstein) la relativité restreinte dont on a éliminé le seul aspect non relativiste : l'existence d'un "ordre" inexpliqué à distance (les droites, l'espace de Minkowski). La RG est LA théorie de la localité par excellence. Et la localité n'est pas qu'une hypothèse, elle a pu être vérifiée dans les grands accélérateurs de particules jusqu'à des distances infimes (une infime fraction de la taille d'un proton). Je considère donc la partie cinématique de la RG (donc la RG sans l'équation d'Einstein) comme étant incontournable.
Dernière modification par Deedee81 ; 22/08/2017 à 07h06.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
