Horizon cosmique et rayon de Hubble

[Dr Nono]

Bonjour à tous.
Excusez-moi avec mes questions mais on devient vite accro à vos forums (ça me vaut d'ailleurs qques engueulades avec ma femme...)

Voilà: j'ai lu récemment que la dilution du contenu matériel de l'Univers (liée à son expansion) diminuait la "constante" (qui n'en est donc pas une) de Hubble, inversement proportionnelle à la densité de l'espace (corrigez-moi si je me trompes).
Conséquence: le rayon de Hubble (qui borne l'Univers observable) s'aggrandit et on peut voir aujourd'hui des astres que l'on n'aurait pû voir hier encore (au-delà du rayon), et qu'on ne verrait jamais si la constante en avait été bien une (rayon constant).
Dans le même article (dixit la revue "Pour la science" d'Avril 2005), on discute de la possibilité d'une vitesse de récession des galaxies supérieure à celle de la lumière (ce qui ne violerait pas la théorie de la relativité restreinte puisqu'on se place ici dans la cadre de l'expansion de l'espace, assujettie par définition au modèle relativiste général).
Ma question est: est-il théoriquement possible que l'horizon cosmologique recule suffisammment (à mesure que l'Univers se dilue et perde donc de la densité) pour qu'un jour toutes les galaxies deviennent observables, ou l'inévitable accélération de l'expansion spatial l'interdit-il à jamais?
Autrement dit: le paradoxe de la nuit noire pourait-il un jour disparaître?
J'attend vos critiques et vos réponses (pas trop de maths svp).
A+

[physastro]

Salut,
la constante de Hubble est par définition même une constante. Par contre, on a du mal à établir sa valeur ; à ses débuts les cosmologistes (comme le chanoîne G. Lemaître) lui attribuèrent comme valeur 625 SI, à présent il aurait été choisi de prendre le dixième de sa valeur initiale, soit 62.5 SI!
Pour l'horizon cosmologique je ne vois pas trop où tu veux en venir? En fait tu parles du fond diffus cosmologique? Pour l'observation d'autres galaxies, ça viendra ; le tout est d'avoir des moyens d'observations plus soffistiqués !

[Dr Nono]

Salut à toi.
La constante vaut environ 65 Km/sec/megaparsec (que signifie pour toi SI??).
Mais ce n'est pas Lemaître qui l'a surévalué; c'est Hubble lui-même, d'un facteur 8.
Au risque de te décevoir, c'et pourtant vrai qu'elle décroit (renseigne-toi): il serait plus juste de parler de "facteur de Hubble".

Pour l'horizon cosmique, on peut si tu préfères parler de limite de l'Univers observable (absolument rien à voir avec le fond diffus cosmique )
Je vais essayer d'être plus clair sur le rayon de Hubble.
Supposons que certaines galaxies soient suffisamment éloignées de nous (nous nous prendrons comme référentiel) pour se déplacer plus vite que la lumière (je te rappelle que selon la loi de Hubble, plus elles sont éloignées plus leur vitesse de récession est grande).
Alors un photon émis par une étoile éloignée de plus de 14 milliards d'AL se rapprochera de nous mais n'arrivera jamais à être perçu parcqu'il perdra irrémédiablement du terrain par rapport à la dilatation de l'espace, un peu quand tu prend un tapis roulant à contre-sens (c'et une bonne métaphore à condition que l'on suppose que celui-ci accélère; dans ce cas, il arrivera un moment où il se déroulera plus vite que tu n'avances et tu n'arriveras jamais à regagner l'extrémité opposée).
Il est convenu que la limite de l'Univers observable serait environ 16 milliards d'années. Il serait bien sur de 14 si celui-ci n'était pas en expansion. Du fait de cette dernière, il devrait être de 46!
Mais du fait de l'accélération de cette expansion, il n'est en fait que de 16 (la lumière émise au-delà de cette distance reste en effet piègée: nous pourrons voir une galaxie comme elle se trouvait avant qu'elle ne traverse cette frontière, que j'appellait tout à l'heure horizon cosmique, mais ses images au-delà nous seront à jamais inaccessibles, qque soit d'ailleurs les instruments d'observation).
J'espère que c'est plus clair pour toi maintenant.

Pour l'observation d'autres galaxies, ça viendra ; le tout est d'avoir des moyens d'observations plus soffistiqués

Je ne le pense pas.En fait, celà n'a rien à voir!
A moins d'envoyer tes "super-téléscopes " à la vitesse de la lumière vers l'astre en question, tu auras beau faire toutes les soffistications que tu voudras, çà sera peine perdue.

[Dr Nono]

Il est convenu que la limite de l'Univers observable serait environ 16 milliards d'années

...lumières bien sur.
J'commence à fatiguer...

[physastro]

Salut à toi.
La constante vaut environ 65 Km/sec/megaparsec (que signifie pour toi SI??)..

Oui, on la situe entre 65 et 70 SI ! SI correspond à l'unité internationnale soit comme tu l'a si bien précisé km.sec^1.Mpc^-1.

Mais ce n'est pas Lemaître qui l'a surévalué; c'est Hubble lui-même, d'un facteur 8.

Oui biensûr!!

Pour l'horizon cosmique, on peut si tu préfères parler de limite de l'Univers observable (absolument rien à voir avec le fond diffus cosmique ).

D'accord, en fait en relisant ton ancien post je me rend compte que c'était dit! Mais cette expression est moins courante.

je te rappelle que selon la loi de Hubble, plus elles sont éloignées plus leur vitesse de récession est grande..

On est d'accord, d'après cette simple formule : !!

Alors un photon émis par une étoile éloignée de plus de 14 milliards d'AL se rapprochera de nous mais n'arrivera jamais à être perçu parcqu'il perdra irrémédiablement du terrain par rapport à la dilatation de l'espace, un peu quand tu prend un tapis roulant à contre-sens (c'et une bonne métaphore à condition que l'on suppose que celui-ci accélère; dans ce cas, il arrivera un moment où il se déroulera plus vite que tu n'avances et tu n'arriveras jamais à regagner l'extrémité opposée).
Il est convenu que la limite de l'Univers observable serait environ 16 milliards d'années. Il serait bien sur de 14 si celui-ci n'était pas en expansion. Du fait de cette dernière, il devrait être de 46!
Mais du fait de l'accélération de cette expansion, il n'est en fait que de 16 (la lumière émise au-delà de cette distance reste en effet piègée: nous pourrons voir une galaxie comme elle se trouvait avant qu'elle ne traverse cette frontière, que j'appellait tout à l'heure horizon cosmique, mais ses images au-delà nous seront à jamais inaccessibles, qque soit d'ailleurs les instruments d'observation).
..

Sâche qu'effectivement, bon nombre de constations laissent t'à penser que notre Univers est bien dans une phase d'expension accélérée, mais rien ne nous dit par contre que cette accélération ne s'estompera pas un jour, pour peut-être (re)venir dans une phase de contraction...!! "Tout" est en voie d'explication et reste à démontrer !!

Je ne le pense pas.En fait, celà n'a rien à voir!
A moins d'envoyer tes "super-téléscopes " à la vitesse de la lumière vers l'astre en question, tu auras beau faire toutes les soffistications que tu voudras, çà sera peine perdue.

Aies confiance en La Science...!!!

[roll]

Voilà: j'ai lu récemment que la dilution du contenu matériel de l'Univers (liée à son expansion) diminuait la "constante" (qui n'en est donc pas une) de Hubble, inversement proportionnelle à la densité de l'espace (corrigez-moi si je me trompes).

Non,ce n'est pas inversément proportionnel.
La preuve:la constante de Hubble peut diminuer alors que la densité de l'univers diminue aussi (il suffit que la constante de Hubble diminue mais pas assez pour entrer en phase de contraction).

[Dr Nono]

Oui, tu as raison. Je me suis "emmêlé les pinceaux".
Voilà ce que c'est de vouloir écrire plus vite qu'on pense...

[Plasma]

Voilà: j'ai lu récemment que la dilution du contenu matériel de l'Univers (liée à son expansion) diminuait la "constante" (qui n'en est donc pas une) de Hubble, inversement proportionnelle à la densité de l'espace (corrigez-moi si je me trompes).
Conséquence: le rayon de Hubble (qui borne l'Univers observable) s'aggrandit et on peut voir aujourd'hui des astres que l'on n'aurait pû voir hier encore (au-delà du rayon), et qu'on ne verrait jamais si la constante en avait été bien une (rayon constant).

Salut,

Pour ce qui est de voir aujourd'hui des astres qu'on ne voyait pas hier, c'est en fait à cause que de nouveaux photons en provenance de ces nouveaux astres atteignent la Terre, mais ce n'est pas à cause de l'expansion de l'Univers.
Pour ce qui est du rayon de l'Univers, il n'est pas créé par l'expansion, mais là encore par la lumière. Ainsi, il est normal qu'il ne soit pas constant. La constante de Hubble (environ 73km/s/Mpc) est une constante pour la vitesse d'éloignement, mais pas pour le rayon de l'Univers.

Plasma

[Dr Nono]

La constante de Hubble (environ 73km/s/Mpc) est une constante pour la vitesse d'éloignement, mais pas pour le rayon de l'Univers.

je n'ai pas dit ça.
Tu confond CONSTANTE et RAYON de Hubble.
Au passage, la constante vaut environ 65 (et pas 73), en tout cas pour l'instant.
D'autre part, elle quantifie une vitesse d'EXPANSION (de l'espace); la vitesse d'éloignement (des galaxies) reste elle une vitesse (exprimée en km/s et pas en km/s/Mpc)

Pour le rayon de l'Univers, le fait de voir des astres aujourd'hui qu'on ne voyait pas hier n'a pas de lien avec l'expansion, mais avec de nouveau photon provenant de cet astre qui atteignent la Terre.

Pourtant si, et je vais te réexpliquer pourquoi.
L'expansion de l'Univers repousse (en le diluant) les limites de l'Univers observable (matérialisé par le rayon-et pas la constante - de Hubble) et donc nous recevrons la lumière d'un astre jusqu'alors situé au delà de ces limites.
En fait, le rayon augmente alors que la constante diminue: il est donc important de ne pas les confondre
Il est vrai que chaque jour nous pouvons observer des galaxies jusqu'alors invisibles, les photons émis n'ayant pas encore eu le temps de nous parvenir (c'est ce que tu as voulu dire je suppose à la fin de ta phrase). Mais ne croit pas que l'écoulement du temps te permettra de voir toutes les galaxies!
En effet, pour celà il faudrait que le rayon de Hubble (=rayon de l'Univers observable) rattrape celui de l'Univers réel. Mais l'accélération de l'expansion de l'Univers ralentit malheureusement sa croissance.
Ainsi certains évènements se trouveront à jamais piègés au-delà du rayon.

[Plasma]

Pour la constance, c'est que tu avais écrit «rayon constant», alors, j'ai confondu...

L'expansion de l'Univers a été observé par l'éloignement des galaxies, alors la vitesse d'éloignement des galaxies éloignées établit la «vitesse» d'expansion. De plus, l'expansion repousse les limites de l'Univers entier et non pas de celui visible. Les astres qui apparaitront demain ne sont pas dans un réellement à 13,7 milliards d'années-lumière du Soleil, mais bien plus loin. Autrement, ils se trouvent en dehors de l'Univers visibles. Mais je crois commprendre ce que tu veux dire par là. En réalité, il parait que nous voyons jusqu'à près de 45 milliards d'années-lumière puisque les astres se trouvant à l'horizon cosmique sont plus loin en réalité, bien que ces mêmes astres nous paraissent comme ils étaient il y a 13,7 milliards d'années de cela.

Pour l'expansion, voici le site où j'avais prit l'information (c'est 71 km/s/Mpc). Il faut voir au 6ème paragraphe pour l'info. C'est la mesure la plus précise de la vitesse d'expansion de l'Univers.

Amicalement

Plasma

[Plasma]

Pourtant si, et je vais te réexpliquer pourquoi.
L'expansion de l'Univers repousse (en le diluant) les limites de l'Univers observable (matérialisé par le rayon-et pas la constante - de Hubble) et donc nous recevrons la lumière d'un astre jusqu'alors situé au delà de ces limites.
En fait, le rayon augmente alors que la constante diminue: il est donc important de ne pas les confondre

Allô,

En fait, il me semble plus normal de dire que c'est à cause que l'Univers s'expand qu'il se dilue et pas l'inverse

Par contre, je ne comprends pas pourquoi tu dis que le rayon augmente alors que la constante dimunie, cela n'a pas de sens pour moi, il faudrait que tu m'explique ton point de vue...

Plasma

[Plasma]

Avec la même citation que le message précédent, je sais bien que l'Univers observable est matérialisé par le rayon de Hubble et non pas par la constante.

La preuve que ce n'est pas l'expansion qui fait apparaître de nouveaux astres: si l'expansion cesse, reste stable ou se contracte, le rayon de l'Univers observable augmentera toujours jusqu'à rétrécir (si c'est une contraction) au moment où les astres les plus éloignés de l'Univers entier auront franchi l'horizon cosmique. À chaque seconde qui passe, une seconde lumière s'ajoute au rayon de Hubble.

Plasma

[glevesque]

Salut

Mais es-ce une conséquence du formalisme qui est la modélisation qui s'expant ou l'Univers lui-même et en toute objectivité ? Cal les paramètre formelle d'espace et de temps sont d'interprétation du formalisme et non de la véritable substance qu'elle décrit.

Cae il y a bien l'Univers connu et visible et l'Univers qui nous est encore inconnu et non visible, tout comme au 15 iem siècle d'ailleurs.

Gilles

[Dr Nono]

Cher Plasma, j'suis crevé mais je vais te répondre avant d'aller me coucher (quelle heure est-il à Montréal?).

l'expansion repousse les limites de l'Univers entier et non pas de celui visible

Mais il fait les deux! La première directement et la seconde indirectement, par les conséquences qu'elle engendre: dilution, augmentation du rayon de Hubble...comme expliqué plus haut (relis moi plus attentivement)

il parait que nous voyons jusqu'à près de 45 milliards d'années-lumière puisque les astres se trouvant à l'horizon cosmique sont plus loin en réalité, bien que ces mêmes astres nous paraissent comme ils étaient il y a 13,7 milliards d'années de cela.

C'est pas tout à fait çà: s'il n'y avait pas d' expansion, la frontière correspondrait à 14 MAL; si on prend en compte l'expansion, elle devrait être effectivement de 46 MAL.
Mais n'oublie pas que cette expansion accélère!! Résultat, on retombe à plus ou moins 16 MAL. C'est l'accélération de l'expansion (et pas l'expansion elle-même) qui piège certaines images (trop distantes) au-delà du rayon de Hubble (compliqué tout ça, surtout à minuit...)

En fait, il me semble plus normal de dire que c'est à cause que l'Univers s'expand qu'il se dilue et pas l'inverse

Mais je n'ai jamias dit çà. Tu lis trop vite, alors tu fais raccourcis érronés.

je ne comprends pas pourquoi tu dis que le rayon augmente alors que la constante dimunie

Réflêchis bien: si la constante diminue, la vitesse de récession des galaxies également (Cf loi de Hubble). De fait, une galaxie qui se déplace plus vite que la lumière (je te rappelle que c'est le postulat de départ!!-Cf supra) finira par perdre suffisamment de vitesse pour que la lumière qu'elle émet puisse nous parvenir à nouveau, tout comme avant qu'elle n'atteigne cette vitesse (c'est-à-dire quand elle était suffisament proche de nous, devant l'horizon cosmique).
Mais tout ça est encore compliqué par l'accélération de l'expansion, qui tend à maintenir la vitesse de récession (le rayon de Hubble est comme tiraillé entre les deux phénomènes qui agissent en direction opposée)
Est-ce suffisamment clair?

si l'expansion cesse, reste stable ou se contracte, le rayon de l'Univers observable augmentera toujours jusqu'à rétrécir (si c'est une contraction) au moment où les astres les plus éloignés de l'Univers entier auront franchi l'horizon cosmique.

J'comprend pas bien la fin de ta phrase: s'ils ne l'avaient pas déjà franchis, celà voudrait dire que les deux Univers (réel et observable) ne feraient qu'un et que tout serait visible.
D'autre part, quelque soit le type d'évolution de l'Univers réel (expansion constante ou accélèrée, contraction), l'horizon cosmique ne fait de toute façon que reculer et, comme tu l'a dis tout à l'heure, chaque jour qui passe nous fait découvrir de nouvelles galaxies.

A + pour de nouvelles aventures.

[Dr Nono]

T'as bu glevesque?