Loi de Hubble , décalage vers le rouge , expansion de l'univers

[invite18e20825]

bonjour
j'ai besoin de votre aide , je n'arrive pas à bien comprendre la loi de hubble.
Loi de hubble
j'ai lu sur wikipédian anglais qu'a l'époque hubble expliquait ce décalage vers le rouge des galaxies lointaines grâce à l'effet doppler
d'ou .
j'ai lu aussi sur wiki anglais que cette interprétation n'était valable que pour z petit devant 1 . La loi de hubble est fausse à grandes distance ? ou simplement inutilisable ? On interprète cela maintenant grâce a l'expansion de l'univers mais aux grandes distance , on utilise encore la loi de hubble ?

je suis perdue
ce serait cool si qq pouvait m'expliquer comment ca marche ( petite et grande distance , faible et grande vitesses ) avec la loi de hubble , effet doppler ou expansion de l'univers et tout .
je confonds tout je crois
merci
cordialement

[invite88ef51f0]

Salut,
Il y a deux façons d'interpréter le décalage vers le rouge. On peut le voir comme résultant de l'effet Doppler, c'est-à-dire de la vitesse d'éloignement des galaxies, mais cette explication ne tient pas longtemps quand on se rend compte que certaines galaxies s'éloigneraient alors plus vite que la lumière dans cette interprétation. La deuxième interprétation, qui elle est correcte, explique donc que le décalage vers le rouge vient du fait que la longueur d'onde de la lumière augmente au cours de sa propagation, à cause de l'expansion de l'Univers.

La loi de Hubble donnant une simple proportionnalité entre distance et décalage vers le rouge n'est qu'une approximation ne marchant bien qu'à faible distance.
Par exemple regarde ce graphique :
http://media4.obspm.fr/public/amc/im...ubble_snls.png C'est la distance en fonction du décalage vers le rouge. La relation est assez linéaire au tout début, mais ensuite la courbe s'incurve.

[invite18e20825]

merciiiii infiniment coincoin
ca fait 3 jour que j'hésite à poser la question et j'espérais que tu y participes vu que tu es un spécialiste !!
J'aurais plein de questions a te poser plus tard
en fait j'ai un exposé à faire sur les preuves du big bang
et on va dire que mon prof n'y croit pas trop et je dois me préparer aux éventuelles questions
Il nous a dit en cours pour les preuves : le décalage vers le rouge peut être provoqué par autre chose que l'expansion de l'univers
Après quelques recherches je penses qu'il parlait du redshift gravitationnel , et j'ai lu dans une de tes réponse que il était assez faible mais au niveau de galaxies entière il ne doit pas être négligeable ?
merciii
j'aurais surement des tonnes de question a te poser plus tard

[invite88ef51f0]

Le redshift gravitationnel n'est important que quand le champ de gravitation est important. C'est le cas près des trous noirs, mais c'est tout. Partout dans l'Univers, le champ gravitationnel est très faible (mais ça ne l'empêche pas d'avoir des effets importants sur la dynamique des astres).
Je ne vois aucune explication autre que l'expansion de l'Univers du fait que le décalage augmente avec la distance, de la même façon dans toutes les directions.
Le graphe que j'ai montré montre bien que le modèle cosmologique explique bien ce décalage.

De plus, tu ne peux pas te débarrasser comme ça de l'expansion : c'est une prédiction directe de la relativité générale. Einstein avait bien essayé de faire un modèle statique, mais il s'est rendu compte que ça ne marchait pas et a considéré que c'était sa plus grosse erreur.

Et je ne vois pas comment on peut expliquer autrement toutes les observations qui montrent un Univers plus chaud et plus dense dans sa jeunesse (galaxies, fond diffus cosmologique, ...).

Bref, je trouve choquant que ton prof n'y "croit" pas. C'est de la science, les croyances personnelles n'ont aucune valeur. Si ton prof ne croit pas à la théorie du Big Bang ou à la théorie de l'évolution et croit que la Terre est plate, tant pis pour lui.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite18e20825]

merci , oui moi aussi je trouve ca bizarre qu'il n'y adhère pas surtout avec les preuves telles que le fond diffus !! en fait ce qu'il dit , je me rappelle bien c'est qu'en fait on rajoute plein de nouveau truc à la théorie par exemple matière noire , énergie noire , pour que ça colle avec la théorie et il dit que par le passé ça n'a pas été convainquant de faire des truc comme ça ( rajouter des trucs pour que la théorie fonctionne )
PS : ce n'est pas ce que je pense , c'est pas moi qui dit ca
Au fait coincoin , aurais tu des exemples de question qu'il pourrait nous poser comme des phénomène que la théorie du big bang n'arrive pas trop à expliquer car je suis sure à 100% qu'il va nous poser ce genre de questions pour nous piéger et être sure qu'on ne pourra pas répondre xD
merci infiniment
cordialement

[invite88ef51f0]

aurais tu des exemples de question qu'il pourrait nous poser comme des phénomène que la théorie du big bang n'arrive pas trop à expliquer car je suis sure à 100% qu'il va nous poser ce genre de questions pour nous piéger et être sure qu'on ne pourra pas répondre xD

J'imagine qu'effectivement il tournera le débat sur les questions de matière noire et d'énergie noire.
Je pense qu'il faut tout de même souligner que même s'il y a une part d'inconnu, il y a quand même beaucoup de choses connues. Même si on se plante totalement sur la matière noire et l'énergie noire, ça n'empêche pas qu'il est avéré que l'Univers est en expansion, qu'il était bien plus chaud et dense dans le passé, ...
Pour ce qui est du statut épistémologique de la matière noire et de l'énergie noire, il faut voir qu'on est dans une période transitoire. Quand on propose quelque chose de nouveau, au final soit c'est vérifié et c'est une énorme victoire de la théorie, soit c'était faux et ce n'était qu'un épicycle de plus. Mais avant de connaître le fin de mot de l'histoire, on ne peut pas s'avancer. Quand Pauli postule l'existence du neutrino, c'est un bricolage supplémentaire ?
Il faut être conscient de la fragilité de ce qu'on avance : chaque jour il y a des nouvelles théories cherchant à expliquer la matière noire et surtout l'énergie noire différemment. Je ne parierais rien sur la véracité de l'énergie noire, mais je te parie ce que tu veux que la théorie du Big Bang stricto sensu ne sera jamais remise en cause par les observations.
Le modèle standard de la cosmologie n'est pas parfait et il y a encore de nombreux problèmes à résoudre, mais il ne faut pas jeter bébé avec l'eau du bain : sur le fond, la théorie du Big Bang ne pose aucun problème. Je soupçonne les gens qui essayent de se battre sur ce terrain là de le faire pour des raisons purement de convictions religieuses (pour ou contre).

[invite18e20825]

merci coincoin
désolé tu temps de réponse j'étais partie travailler , j'y retourne
Il faudrait que j'aille voire un peu ce qu'est la matière noire / pourquoi on l'a introduite si je comprends pas un truc je t'appelle ^^
cordialement

[invite88ef51f0]

Pour la matière noire, il y a un très bon dossier sur Futura qui t'expliquera tout !

[invitece1282f7]

Pour la matière noire, il y a un très bon dossier sur Futura qui t'expliquera tout !

c'est pas à cause d'une histoire de masse "manquante" ou de répartition de masse dans les galaxie et d'expansion de l'univers ?

sinon, moi aussi je pense que le prof ne veut pas croire au big bang pour des raisons religieuses, à moins qu'il cherche juste à voir si l'élève est capable d'apporter de bons arguments pour défendre la théorie...

a+

[invitefd754499]

Pour la matière noire, il y a un très bon dossier sur Futura qui t'expliquera tout !

Voici le lien en question.

Notons qu'il arrive 2eme sur Google. (Merci Deep !)

c'est pas à cause d'une histoire de masse "manquante"

Oui, c'est ça.

et d'expansion de l'univers ?

Ca, c'est plutot l'énergie sombre.

Cordialement,

[invite18e20825]

re
après tout ce temps je me permets de reposer une question
En rapport avec le décalage vers le rouge, notre prof a lâcher cette phrase : "certaines étoiles ont un décalage vers le bleu".
Donc elle se rapproche , à quoi cela est dû ? est-ce du au fait par exemple des étoiles binaires ? ainsi quand l'une se rapproche , décalage vers le bleue ? si c'est ça , est la seule raison ?
ensuite j'ai lu qu'Andromède allait entrer en collision avec nous , donc décalage vers le bleu ? mais justement a cause de l'expansion de l'univers cela n'est pas impossible ? ou alors la force de gravitation est plus "forte" que l'expansion ( phrase mal dite désolé ) ?

Autre chose , coincoin tu ma dis que la force était trop faible dans l'univers ( a part les trous noirs ) pour que les redshifts gravitationnels soit non négligés mais :
Sur Wikipédia , sur l'image on voit un redshift gravitationnel a coté d'une étoile , grosse exagération du phénomène ?
Si c'est le cas le force gravitationnelle d'une galaxie entière ne doit pas être négligeable pour les redshift gravitationnels ?
cordialement
désolé du blabla

[invite80fcb52e]

re
après tout ce temps je me permets de reposer une question
En rapport avec le décalage vers le rouge, notre prof a lâcher cette phrase : "certaines étoiles ont un décalage vers le bleu".
Donc elle se rapproche , à quoi cela est dû ? est-ce du au fait par exemple des étoiles binaires ? ainsi quand l'une se rapproche , décalage vers le bleue ? si c'est ça , est la seule raison ?

Oui c'est excatement ça, et grace à ça qu'on décourvre qu'une étoile est en rotation autour d'une autre (système binaire). Si c'est la seule raison, je sais pas, elle peut aussi avoir un mouvement propre par rapport à nous qui fait qu'elle se rapproche, sinon pas de redshift par l'expansion et pas de redshift par gravitation, donc seul le Doppler intervient, c'est à dire le mouvement.

ensuite j'ai lu qu'Andromède allait entrer en collision avec nous , donc décalage vers le bleu ? mais justement a cause de l'expansion de l'univers cela n'est pas impossible ? ou alors la force de gravitation est plus "forte" que l'expansion ( phrase mal dite désolé ) ?

Oui elle se rapproche de nous, et va entrer en collision, donc oui décalage vers le bleu. Même si l'univers est en expansion et les galaxies s'éloignent, elles ont quand même une dispersion de vitesse qui fait que certaines se rapprochent et entrent en collision. En gros oui la gravitation est plus forte que l'expansion dans ce cas précis.

Autre chose , coincoin tu ma dis que la force était trop faible dans l'univers ( a part les trous noirs ) pour que les redshifts gravitationnels soit non négligés mais :
Sur Wikipédia , sur l'image on voit un redshift gravitationnel a coté d'une étoile , grosse exagération du phénomène ?

C'est une image, le décalage est là pour une étoile mais il est négligeable, en fait ce qui est important c'est le paramètre de compacité de l'astre, c'est à dire .
Dans le cas d'une étoile (type soleil) il vaut , pour une naine blanche c'est , une étoile à neutron et un trou noir par définition c'est 1.

Quand la compacité est faible le redshift est égal à la compacité donc pour une étoile t'as un redshift de . Pour un photon émis à l'horizon du trou noir (taille du trou noir) le redshift est infini.
On a même mesuré le décalage gravitationnel de la Terre (compacité de ) et ces expériences constituent une partie des preuves expérimentales de la relativité générale.

Si c'est le cas le force gravitationnelle d'une galaxie entière ne doit pas être négligeable pour les redshift gravitationnels ?
cordialement
désolé du blabla

Il est négligeable parce que la compacité d'une galaxie est négligeable, il vaut pour une galaxie typique.

[invite3755a822]

Le modèle standard de la cosmologie n'est pas parfait et il y a encore de nombreux problèmes à résoudre, mais il ne faut pas jeter bébé avec l'eau du bain : sur le fond, la théorie du Big Bang ne pose aucun problème. Je soupçonne les gens qui essayent de se battre sur ce terrain là de le faire pour des raisons purement de convictions religieuses (pour ou contre).

Après une cinquantaine de messages, le sujet reste toujours aussi nébuleux.
Dans l'extrait cité, il y a toutefois quelques vérités.

D'abord que nous en sommes toujours à l'état d'un modèle théorique discuté et auquel il faut toujours apporter des "corrections" régulièrement!
Et tant que le modèle n'est pas complet et confirmé par toutes les observations, il ne reste qu'un modèle qui peut s'effondrer...

Et ensuite que le débat entre scientifiques a malheureusement été historiquement pollué par des enjeux religieux.

[invite5456133e]

Par exemple regarde ce graphique :
http://media4.obspm.fr/public/amc/im...ubble_snls.png C'est la distance en fonction du décalage vers le rouge.

bonjour Coincoin! sur ce graphique on voit deux courbes, une rouge et une bleu. Il n'y a pas de légende. Aussi te poserais-je cette question: quelle est la bonne? ou: que représentent ces deux courbes? ou encore: y a-t-il une page sur le site qui donne une explication?
merci d'avance. A+

[invite88ef51f0]

Je pense que la courbe rouge correspond à la prédiction pour un Univers avec énergie noire et la courbe bleue sans énergie noire.

[Gilgamesh]

Ici la même courbe avec les hypothèses illustrées par chaque tracés :



les chiffre en gris à droite sont respectivement (densité énergétique de la matière (noire et baryonique)/densité critique) et (densité énergétique de l'énergie sombre/densité critique).

a+

[invite18e20825]

salut tout le monde
je suis désolé je me permet de re-insister
A force de fouiner sur internet je tombe sur des sites qui ne disent pas la même chose a propos de la loi de hubble , et oui toujours cette loi !
Bon déjà j'ai bon si je dit : LA loi de hubble marche a tout les distance A condition de bien l'interpréter. faible distance : doppler ; grande distance : expansion. j'ai bon ?
La problème c'est avec la formule :
HUbble a mis car il pensait à l'effet doppler ( plus le redshit est grand , plus la vitesse est grande)
MAIS Alors ? a grande distance elle ne devrait pas marcher ? enfin on ne devrait pas mettre le terme V mais un autre truc non ? car à grande distance , on interprète pas ça en terme d'effet doppler ?
Or la loi de hubble marche à toute les distances
cordialement
j'espère que mes interrogations sont claires
merci

[invite88ef51f0]

Ça dépend vraiment de ce que tu appelles la loi de Hubble. Déjà, il faut effectivement se débarrasser de cette vitesse qui ne correspond à rien. Ce qu'on mesure, c'est le décalage spectral (redshift).
Ensuite, si tu dis que la loi de Hubble dit que le redshift est proportionnel à la distance alors c'est faux. Comme le montre le graphe de Gilgamesh, la linéarité ne marche qu'au tout début, à petit redshift. On a alors z=H0.d/c
Mais à plus grand redshift, il faut prendre en compte que la constante de Hubble varie.
On peut faire une meilleure approximation en rajoutant un terme quadratique, faisant intervenir ce qu'on appelle le paramètre de décélération. Ça nous dit comment varie la constante de Hubble.
C'est ainsi qu'en comparant la distance de supernovae (mesurée avec leur luminosité) et leur redshift, on s'est rendu compte que l'expansion s'accélérait.

[invite18e20825]

ok merci coincoin
je vais réfléchir a tout ca

[Gilgamesh]

ok merci coincoin
je vais réfléchir a tout ca

Je me permet d'insister : débarasse toi de toute idée de vitesse et de doppler.

Le redshift cosmologique n'est JAMAIS un effet Doppler, tout simplement.

Pour comprendre la chose, regarde comment se forme un effet Doppler. J'ai un mobile qui émet des ondes dans un milieu immobile. Le mobile est donc mobile par rapport à son milieu.

Il en résulte ça :

(   (   (   *))) ->

) : fronts d'onde. La distance entre deux fronts d'onde est la longueur d'onde.
* source
-> vitesse de la source

Devant le mobile, au sein du milieu, la longueur d'onde est blueshiftée dès l'émission et il reste constant dans un espace statique (ce qui permet à l'astrophysicien de mesurer précisément la vitesse de nuage de gaz à des millions d'années lumières de distances) . Et derrière redshisfté pareillement. La situation est dissymétrique et orientée selon l'axe du vecteur vitesse.


Ce n'est pas du tout la situation dans laquelle se trouve un astre cosmologiquement éloignée qui émet des ondes électromagnétique dans l'espace. Le redshift cosmologique est nul à l'émission et croit dans toutes les directions en fonction de la distance.

(      (   ( ((*)) )  )      )

a+

[invite18e20825]

salut
je comprends la différence enter doppler et expansion mais
en fait pourquoi j'insistais avec la vitesse c'est parce que sur 99,9% des sites internet , on trouve loi de hubble : V = HoD
on dit pas "ouai a grande distance ca marche pas cette histoire de vitesse " et ces même sites parlent de doppler donc
pas facile pour moi de faire le tri
cordialement

[Gilgamesh]

salut
je comprends la différence enter doppler et expansion mais
en fait pourquoi j'insistais avec la vitesse c'est parce que sur 99,9% des sites internet , on trouve loi de hubble : V = HoD
on dit pas "ouai a grande distance ca marche pas cette histoire de vitesse " et ces même sites parlent de doppler donc
pas facile pour moi de faire le tri
cordialement

Je comprend bien mais maintenant c'est facile, puisque tu le sais . L'explication du décalage cosmologique à l'aide d'un effet Doppler c'est juste un abus de langage. Mais c'est bien toujours le même effet d'expansion de la métrique entre la source et l'observateur.

Et il y a bien éloignement de la source avec le temps, donc un vitesse qui nous en éloigne. Mais c'est la vitesse d'éloignement d'une source immobile.

a+

[invitec8bd1fc6]

Bonjour,
j'ai ma théorie sur ce sujet. En fait si on se réfère au principe de parité qui régit notre Univers (homme/femme, electrons/protons, etc...), on peut penser que le décalage vers le rouge (qui est la preuve de l'expansion de l'Univers), peut aussi être la manifestation de l'interaction qui va de pair avec la gravitation. Cette interaction est appellée "énergie sombre/ou noire" de nos jours. Or si on y pense bien l'expansion del'Univers se passant à l'extrémité de l'Univers, on peut dire qe l'énergie sombre est plus intense aux extrémités de l'Univers. Donc l'énergie sombre est moins intense au centre de l'Univers. De plus, par principe de parité, l'interaction gravitationnelle est due à l'énergie potentielle contenue en la matière elle-même, l'énergie sombre doit-être représentée comme une onde qui (peut) se désagréger avec le temps et donc de perdre son intensité. L'énergie sombre repousse les objets, et la gravitation les attire, donc à l'endroit où l'énergie sombre est plus intense, la gravitation perds en intensité et en puissance(c'est à dire en force d'attraction). Donc dans le calcul de la force de gravitation il y a de forte chance que la constante gravitationnelle (G) nest pas une constante à vrai-dire. Je continue la site de mon exposé plus tard, la sonnerie du lycée va sonner^^.
Cordialement, Anonymath

[invite88ef51f0]

Je continue la site de mon exposé plus tard, la sonnerie du lycée va sonner^^.

Effectivement, il ne faut pas que tu rates de cours, car tu as beaucoup à apprendre.
En gros, ce que tu dis est un ramassis de mots techniques mal employés. Le "principe de parité" que tu as inventé est totalement fumeux, il ne traduit rien de physique mais plutôt une tendance psychologique humaine à tout étiqueter. Par exemple, tu dis "électrons/protons", mais que fais-tu des neutrons ? Quelle est le compagnon d'un ornithorynque ?
Pour le reste, ça n'a aucun sens physique, le summum étant atteint par "l'énergie sombre est plus intense aux extrémités de l'Univers".

Avoir "sa théorie" n'a aucun intérêt si on ne comprend pas la théorie proposée par des centaines de scientifiques après des décennies voire des siècles de réflexion.

[invite80fcb52e]

Effectivement, il ne faut pas que tu rates de cours, car tu as beaucoup à apprendre.

C'est le meilleur conseil que je peux te donner aussi, t'as du boulot...

En gros, ce que tu dis est un ramassis de mots techniques mal employés.

C'est gentil ça, moi j'aurais dit un ramassis de connerie... Désolé!!

Avoir "sa théorie" n'a aucun intérêt si on ne comprend pas la théorie proposée par des centaines de scientifiques après des décennies voire des siècles de réflexion.

Pour beaucoup, la cosmologie relève plus d'une façon de pensée, d'idée personnelle que de la science... Or c'est bien une science, alors arrêtez de faire vos théories non fondées. Quand vous allez voir le médecin vous lui dîtes votre théorie sur le cancer ou les virus? Vous avez une théorie aussi sur la physique du solide? Non? Beh là c'est pareil.
C'est agaçant...