Bonsoir
la définition de ces horizons m'ont été donnés par gloubiscrapule:
Ne maîtrisant pas les équations de Friedman, peut être auriez vous un avis éclairé sur l'évolution futur de l'Univers?Le rayon de l'univers visible n'est pas C x l'age de l'univers mais est l'horizon particule qui vaut 46 GAL. Le rayon de Hubble vaut 13,7 GAL mais ne correspond pas à un horizon (sauf cas particuliers).
- Rayon de Hubble c'est facile:
- Pour l'horizon particule, c'est à dire la taille de notre univers observable (ou horizon cosmologique), on part de la métrique de Friedman:
où ds est l'intervalle d'espace-temps, dt l'intervalle de temps, dr l'intervalle de longueur (radiale),l'intervalle d'angle solide (les angles en symétrie sphérique), k la courbure globale (-1, +1 ou 0) et R(t) le facteur d'échelle.
Le trajet d'un photon est caractérisé en relativité par un intervalle d'espace-temps nul (ds=0). Donc si on regarde un photon radial () ça nous donne:
C'est une équation différentielle à variables séparables, donc en intégrant t sur l'age de l'univers (0 à t0), ça nous donne la distance maximale atteinte par le photon:
L'intégrale de gauche sur le temps peut se réécrire, en utilisant l'équation de Friedman:
où, H0 est la constante de Hubble, lessont respectivement la densité de rayonnement (r), de matière (m), de courbure (k) et d'énergie sombre (lambda), et a est le facteur d'échelle normalisé à 1 aujourd'hui (on intègre de 0 à 1).
Il faut résoudre cette intégrale numériquement, et avec les paramètres actuels (négligeable,
,
,
) l'intégrale donne: 3.41 c/H0 soit 3.4 fois le rayon de Hubble (environ 46.9 GAL).
Remarque: j'ai supposé k=0 dans un univers plat, du coup l'intégrale de droite sur r, donne simplement rH et correspond donc à la distance calculée par l'intégrale de gauche donnée plus haut. Si k=+1 ou -1 on a un arcsin (rH) ou argsh (rH).
Ça veut dire que la plus lointaine lumière qu'on peut observer correspond à des zones qui sont éloignées actuellement à 46.9 GAL, c'est donc notre horizon cosmologique.
- Pour l'horizon évènement, c'est la même chose, sauf qu'on intègre dans le futur (on intègre à partir d'aujourd'hui jusqu'à l'infini), donc ça revient à intégrer "a" de 1 à l'infini. Et on trouve: 1.12 c/H0, c'est à dire environ 15.4 GAL.
Remarque: si on vire l'énergie sombre, l'intégrale donne l'infini, ce qui veut dire qu'il n'y aurait pas d'horizon des évènements (il serait situé à l'infini).
J'espère que c'est clair...









