limite de l'univers

[mikaelgarand]

De ce que je peux comprendre on dit que l'univers est infini car il est en expansion . A chaque instant précis l'univers à une limite mais étant donné que le temps s'écoule à l'infini depuis le big bang on dit qu'il est infini ? Supposons que nous pourrions nous teleporter ( pour les besoins de la question ) a la limite de l'univers. Que se passerais t-il si j'avais une vitesse supérieure à celle de l'expansion et je voudrais continuer à avancer ? Il n'y aurais pas d'espace pour avancer ?

Merci d'avance
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[Deedee81]

Bonjour,

Bienvenue sur Futura.

N'oublie pas de dire bonjour, surtout quand tu crées un fil de discussion.

De ce que je peux comprendre on dit que l'univers est infini car il est en expansion .

Non, il peut très bien être fini mais sans bord (comme la surface d'une sphère par exemple, sauf qu'une surface a deux dimensions et l'univers trois. Ou comme dans certains jeux vidéos en continuant toujours tout droit on se retrouve à son point de départ : https://fr.wikipedia.org/wiki/Univer...bidimensionnel ).

A chaque instant précis l'univers à une limite mais étant donné que le temps s'écoule à l'infini depuis le big bang on dit qu'il est infini ?

Le temps ne s'écoule pas à l'infini de puis le big bang. L'univers a un âge de 13.8 milliards d'années. https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%82ge_de_l'univers

Supposons que nous pourrions nous teleporter ( pour les besoins de la question ) a la limite de l'univers. Que se passerais t-il si j'avais une vitesse supérieure à celle de l'expansion et je voudrais continuer à avancer ? Il n'y aurais pas d'espace pour avancer ?

L'univers n'a pas de limite, pas de bord. Au moins pour ce qu'on en sait.

[pm42]

De ce que je peux comprendre on dit que l'univers est infini car il est en expansion

Non, on ne sait pas s'il est fini ou infini.

. A chaque instant précis l'univers à une limite

Non plus. L'Univers n'a pas de limite. Parce que sinon la question se pose : "qu'y a t-il au delà de la limite ?"

Supposons que nous pourrions nous teleporter ( pour les besoins de la question ) a la limite de l'univers. Que se passerais t-il si j'avais une vitesse supérieure à celle de l'expansion et je voudrais continuer à avancer ? Il n'y aurais pas d'espace pour avancer ?

La question n'a pas de sens puisque la dite limite n'existe pas.

Il faudrait faire une recherche sur le forum où ce sujet est abordé régulièrement. Et surtout ne pas raisonner avec une intuition visuelle qui nous pousse à voir l'Univers comme quelque chose "dans quelque chose" avec un bord, etc. Par définition de l'Univers comme un tout, cela ne peut pas être comme ça.
Et même s'il est fini, il n'a pas de bord ce qui est contre-intuitif mais par contre très facile à expliquer en ayant fait un peu de maths.

EDIT: grillé par Deedee...

[Deedee81]

EDIT: grillé par Deedee...

Pour une fois que c'est pas moi

Et même s'il est fini, il n'a pas de bord ce qui est contre-intuitif mais par contre très facile à expliquer en ayant fait un peu de maths.

Il y a pire. Grâce au principe cosmologique (univers homogène et isotrope), fort bien respecté à grande échelle, à l'échelle de l'univers observable, on peut définir un temps cosmologique. Et donc on peut légitimement parler de la taille de l'univers (complet) et de sa "forme" (au moins de sa topologie du type sphère ou tore comme dans le lien indiqué, ou le fameux univers dodécaédrique de Poincaré (*)). Même si ça reste spéculatif (on ne sait pas vérifier puisque ça va au-delà de l'univers observable (**)).
Mais si ce principe n'est plus respecté à très très grande échelle, au-delà de l'univers observable, la structure à quatre dimensions de la variété "espace-temps univers" pourrait être sacrément tarabiscotée et il pourrait être impossible de définir un temps cosmologique global, de parler de la forme de l'univers et même parler de sa taille finie ou infinie pourrait s'avérer difficile voire impossible. Et c'est là que les maths auquel tu fais référence peuvent aider puisque les maths permettent de modéliser tout ce qu'on veut et aller bien au-delà de certains représentations mentales naïves.

(*) https://fr.wikipedia.org/wiki/Espace..._Poincar%C3%A9
(**) Pour Mikaelgarand : l'univers ayant un âge fini, ce que j'ai dit précédemment, on ne peut pas voir tout l'univers. Pour cela il faut que la lumière ait eut le temps de voyager jusqu'à nous. Cela donne un univers observable de 13.8 milliards d'année-lumière. A noter qu'on en voit moins : 13.6 milliards d'AL car au début l'univers était opaque (dense, chaud, ionisé), puis avec l'expansion, il s'est refroidit et est devenu transparent. La lumière "piégée" (rayonnement thermique d'un gaz chaud) s'est libérée et depuis voyage dans tous l'univers : c'est le fameux rayonnement fossile. Par contre, avec les détecteurs de neutrinos et les détecteurs à ondes gravitationnelles, il y a espoir de pouvoir observer les débuts (***) de l'univers.
(***) Début de l'univers tel que nous l'observons, tel que définit par le temps cosmologique et les modèles classiques (relativité générale). Mais les théories quantiques impliquent probablement qu'il y a eut un avant big bang. Le seul problème est que c'est non observable (au moins actuellement, peut-être à jamais) et que les modèles et théories (non validées, on est en gravitation quantique où il y a quelques dizaines de théories non validées et des centaines de modèles) permettent d'imaginer à peu près tout et n'importe quoi. Cette fois on est dans la spéculation "brutale".

[A voir en vidéo sur Futura]

[Cxatos]

Bonjour,

J’essaie aussi de comprendre.

Comme L’univers est apparu il y a environ 13.8 milliards d’années. Alors si l’on observe le ciel de cette époque c’est la formation de l’univers.

Est-ce que cela peut vouloir dire que l’univers est plus vaste que la distance de 13.8 milliards d’années, et au-delà ce ne sera jamais à la portée du visible ?.

[pm42]

Est-ce que cela peut vouloir dire que l’univers est plus vaste que la distance de 13.8 milliards d’années, et au-delà ce ne sera jamais à la portée du visible ?.

Exactement.

[invite69406436]

Bonjour,

Il y a deux horizons qui forment une limite de visibilité:

Les galaxies qui ont émis de la lumière dans le passé (<= 13,7 Md années évidemment) et qu'on ne verra jamais dans le futur du fait de leur distance à nous et de l'expansion. C'est l'horizon des particules.
Les galaxies qui émettent aujourd'hui et qu'on ne verra jamais dans le futur du fait de l'expansion accélérée. C'est l'horizon des événements. En plus cet horizon rétrécit avec le temps qui passe.

[Chanur]

C'est l'horizon des événements. En plus cet horizon rétrécit avec le temps qui passe.

N'importe quoi ...
Vers quelle époque, à peu près, l'horizon des évènement deviendrait plus petit que la voie lactée ? Plus petit que la Terre ?
Ou alors il est prévu qu'il arrête de rétrécir avant qu'on se sente trop serrés ?

[Gilgamesh]

N'importe quoi ...
Vers quelle époque, à peu près, l'horizon des évènement deviendrait plus petit que la voie lactée ? Plus petit que la Terre ?
Ou alors il est prévu qu'il arrête de rétrécir avant qu'on se sente trop serrés ?

Ce n'est pas comme ça qu'il faut le comprendre. L'horizon des événements rétrécit en coordonnées comobiles.

Pour comprendre ça, couvres mentalement l'univers d'un repère de coordonnés, c'est à dire d'un grand calque millimétré en trois dimensions.
Sur ce calque tu places les objets (typiquement des galaxies) et tu notes leur coordonnées x, y, z.

Une fois que tu as fais ça, tu peux concevoir deux types mouvements :

- le mouvement propre : les coordonnées de l'objet changent avec le temps.
- le mouvement comobile : les coordonnées de l'objet restent identiques, mais l’intervalle entre deux graduations grandit. Autrement dit, le calque est en expansion.

Le mouvement propre explique la formation des galaxies et des amas : les objets attirent les objets proches et se regroupent pour former des masses liées.

Le mouvement comobile est ce qu'on appelle l'expansion. Chaque objet voit tous les objets lointains s'éloigner de lui d'autant plus rapidement qu'ils sont loin.

On note a la taille des graduation, c'est ce qu'on appelle le facteur d'échelle. Dans un univers dont la seule composante énergétique est la constante cosmologique Λ, le facteur d'échelle grandit comme :



avec:
a₀ le facteur d'échelle aujourd'hui
t le temps

C'est le fait que la croissance du facteur d'échelle tende vers une exponentielle que l'on appelle l'accélération de l'expansion. Et dans ce régime, tous les objets de la grille comobile finissent par sortir de l'univers visible de l'observateur. Il se retrouve tout seul dans l'univers. C'est en ce sens qu'on dit que l'horizon des événements rétrécit.

[invite69406436]

Bonjour

Merci Gilgamesh de préciser, ce que j'aurais dû faire. Toujours est-il que le "n'importe quoi" n'est pas très obligeant dans une discussion.

[Gilgamesh]

Oui, Chanur, un peu plus de retenue dans l'expression serait la bienvenue.

[Chanur]

Désolé.
C'est vrai que j'ai été grossier, mais je n'avais pas du tout compris et ce que je lisais me paraissait vraiment absurde.
Excuse moi, Viiksu.
Et merci Gilgamesh pour tes explications.

[invite69406436]

Merci pour ton message Chanur on a tous nos petits emportements.

[Cxatos]

Bonjour, Voilà encore une question :

L’horizon cosmologique indiquerait que l’univers a un âge de 13.8 milliard d’années lumières.

J’ai lu qu’une galaxie a été observée à 13.4 milliard d’années lumières, et elle se serait donc formé peu de temps après le bigbang.

Ces galaxies lointaines devraient être au temps de leur début de vie.

Par déduction toutes les galaxies observées sont plus jeune que notre voie lactée, puisque nous remontons le temps proportionnellement à l’éloignement de l’observation.

Est-ce que toutes les galaxies observées sont plus jeune que la Voie Lactée ?

Dans le cas contraire, Sommes-nous devant un paradoxe ?

[Gilgamesh]

Bonjour, Voilà encore une question :

L’horizon cosmologique indiquerait que l’univers a un âge de 13.8 milliard d’années lumières.

J’ai lu qu’une galaxie a été observée à 13.4 milliard d’années lumières, et elle se serait donc formé peu de temps après le bigbang.

Ces galaxies lointaines devraient être au temps de leur début de vie.

Par déduction toutes les galaxies observées sont plus jeune que notre voie lactée, puisque nous remontons le temps proportionnellement à l’éloignement de l’observation.

Est-ce que toutes les galaxies observées sont plus jeune que la Voie Lactée ?

Dans le cas contraire, Sommes-nous devant un paradoxe ?

Non, c'est bien ça, sauf qu'elle ne sont pas (au présent) plus jeunes que la Galaxie. Elles sont toutes observées dans un état plus jeune que ce qu'elles sont aujourd'hui.

On peutt sans soucis majeur exprimer un présent de ces galaxie équivalent à peut de chose près au notre en terme de durée écoulées, et considérer qu'il existe un chronomètre commun à tous les objets de l'univers qui n'ont pas une vitesse propres relativistes (pas un rayon cosmique par exemple) ni un champ de gravité extraordinaire (pas à la surface d'une étoile à neutron par exemple), donc à toutes les galaxies, dont les mouvements propres sont faibles (qq centaines de km/s) et le potentiel gravitationnel pas trop profond (correspondant à cette vitesse de libération précisément). Les 13.4 milliard d’années représentent là même chose à la montre d'un observateur situé au sein de cette galaxie du moment où on l'observe jusqu'à aujourd'hui et à notre montre.

[invite69406436]

Bonjour,

Avec le redshift on calcule la distance de la galaxie au moment ou elle a émit la lumiere que nous recevons. Ainsi une galaxie que l'on voit aujourd'hui à 13 Md d'AL a au moins 13 Md d'années d'age mais elle peut avoir plus en fait je ne sais pas si on peut connaitre l'âge d'une galaxie ? Ne sont-elles pas nées peu ou prou au même moment (a quelques centaines de millions d'années près?)?

[invite69406436]

https://fr.wikipedia.org/wiki/GN-z11

GN-Z11 située aujourd'hui à 32 Md d'AL de nous (je ne connais pas l'horaire des bus vont là-bas) est âgée de Big-Bang + 400 millions d'années.

[ansset]

Bonjour,

Avec le redshift on calcule la distance de la galaxie au moment ou elle a émit la lumiere que nous recevons. Ainsi une galaxie que l'on voit aujourd'hui à 13 Md d'AL a au moins 13 Md d'années d'age ......

https://fr.wikipedia.org/wiki/GN-z11

GN-Z11 située aujourd'hui à 32 Md d'AL de nous (je ne connais pas l'horaire des bus vont là-bas) est âgée de Big-Bang + 400 millions d'années.

bonjour,
attention à ne pas être "confusionnant" !
car dans un cas tu parles de la distance apparente, et dans le deuxième exemple de la distance "comobile".

[ansset]

cela est probablement clair pour toi, mais peut être mal compris.
Cdt

[Gilgamesh]

Bonjour,

Avec le redshift on calcule la distance de la galaxie au moment ou elle a émit la lumiere que nous recevons. Ainsi une galaxie que l'on voit aujourd'hui à 13 Md d'AL a au moins 13 Md d'années d'age mais elle peut avoir plus en fait je ne sais pas si on peut connaitre l'âge d'une galaxie ? Ne sont-elles pas nées peu ou prou au même moment (a quelques centaines de millions d'années près?)?

On le suppose, mais pour cette période du "premier milliard d'années", jusqu'a z=6 en gros (sortie de l'âge sombre, premières étoiles, réionisation, formation des galaxies, âge des quasars), allez, il faut se montrer encore un peu patient. On en saura probablement beaucoup plus dans une dizaine d'années avec l'entrée en service de toute une nouvelle génération d'instruments d'observation à très grand redshift.

[jacknicklaus]

A ce sujet, je suis sur un bouquin de Tegmark où il cite ses travaux de jeunesse : sa thèse sur les galaxies primordiales. Il indique être arrivé à une conclusion, corroborée par la suite, que ces galaxies primordiales pèseraient seulement quelques millions de masses solaires, 5 ordres de grandeur sous l'estimation moyenne actuelle.

Sait-on expliquer cette prise de poids ?

[ansset]

Sait-on expliquer cette prise de poids ?

En attendant d'être corrigé par Gilgamesh, je crois que l'idée actuelle est une formation initiale rapide de "petites" galaxies qui ont ensuite fusionnées.
Ensuite, le "timing" de tout celà ????

[invite69406436]

ça semble logique

[Gilgamesh]

Oui, c'est le modèle hiérarchique : accrétion de gaz et de galaxies naines. C'est un domaine qui devrait encore fortement évoluer à l'avenir, mais en attendant les simulations de croissance galactique ça donne ça :

Milky Way Galaxy Formation - 2011 Simulation

JWST Science Simulations: Galaxy Formation

[ansset]

attendons comme tu le dis ! et avec grande curiosité !
à mon âge, on devient peut être plus patient ( paradoxalement ) .

[ansset]

Oui, c'est le modèle hiérarchique : accrétion de gaz et de galaxie naine. C'est un domaine qui devrait encore fortement évoluer à l'avenir,JWST Science Simulations: Galaxy F

d'autant
-que ce n'est pas forcement linéaire dans les "mêmes temps" pour tout ( phénomène qui se reproduit )
-qu'il n'y a pas que des formes galactiques, mais aussi des amas d'étoiles par exemple.

mais ce qui est assez troublant est peut être de voir qu'au sein même de notre propre galaxie, les étoiles ont des "âges" très très différents.
nous avons quelques très vieilles issues probablement d'une histoire très différente de la notre.
Cdt

[mikaelgarand]

Merci à tous pour les explications je comprend mieux . La physique peut etre contre intuitive. Ya til une façon mathématique d'arriver à un univers infini ? Je peux pas croire que un photon pourrait voyager pendant une durer de temps infini sans jamais revenir au même endroit

[Gilgamesh]

Merci à tous pour les explications je comprend mieux . La physique peut etre contre intuitive. Ya til une façon mathématique d'arriver à un univers infini ? Je peux pas croire que un photon pourrait voyager pendant une durer de temps infini sans jamais revenir au même endroit

La beauté conceptuelle d'un univers en expansion, c'est justement qu'il est possible d'envisager que le photon puisse voyager un temps infini sans revenir au même endroit mais sans envisager que la taille de l'univers soit un infini actuel (je renvoie à ce dossier Futura pour la distinction entre infini potentiel et actuel : D’Aristote à Bolzano : l’impensable infini actuel)

Il y a deux situations en fait :

* si le taux d'expansion tend vers zéro, alors on finit dans un espace statique et dans ce cas la question de l'infini actuel se pose pour l'horizon des événements. L'univers doit être infini au sens actuel pour qu'un photon voyage un temps infini sans revenir au point de départ et sans se cogner à un mur

* si le taux d'expansion ne s'annule jamais, alors l'horizon des événements est fini : même en voyageant un temps infini, le photon ne dépasse pas une certaine coordonnée co-mobile et l'univers n'a pas besoin d'être infini au sens actuel pour qu'un photon voyage infiniment sans jamais revenir au point de départ et sans non plus se cogner à un mur.

Ajoutons à cela que dans cette seconde option, la longueur d'onde du photon grandit avec l'univers, et donc son énergie tend vers zéro : son trajet n'est pas infini car il meurt en chemin.

[MisterH]

Bonjour, si on prend le "tissus "univers constitué du temps et de l'espace, est-ce que l'univers dans sont immensité,peut se comporter comme une onde. Avec des pics ou l'espace et le temps se modifie donnant l'impression d'une expansion plus rapide que C ? Et des creux ou sans doute une contraction imperceptible pour nous comme observateur car nous en faisons partie? Le fond diffus en serait la trace inférieure de la précédente contraction ?

Merci!

[Topix]

Sur l'Univers qui n'a pas de bords, je trouve que les exemples donnés par les scientifiques sont toujours insatisfaisants. Ils aiment donner l'exemple de la Terre qui n'a pas de bords et qui est pourtant finie. Oui, mais j'ai toujours beaucoup de mal à me représenter intellectuellement un Univers qui n'a pas de limites. Par exemple, même si la Terre n'a pas de bords, elle est contenue dans l'Univers. On pourrait donc dire qu'elle est délimitée de fait par ce qui l'entoure.

N'y a-t-il pas des exemples beaucoup simples à appréhender ? D'ailleurs, je me demande si les scientifiques arrivent toujours à bien se représenter mentalement leurs théories ?

Non plus. L'Univers n'a pas de limite. Parce que sinon la question se pose : "qu'y a t-il au delà de la limite ?"

Si je ne trahis pas ses propos, j'ai entendu Etienne Klein dire que ce n'était pas un argument. Il avait fait cette remarque à propos de la question de l'avant Big Bang. En d'autres termes, ce n'est pas parce que quelque chose est totalement hors de notre champ de compréhension qu'il n'y a rien.

Attention, je ne conteste absolument pas la véracité du propos. Simplement, dire que cela engendrerait des questions inextricables n'est pas suffisant pour justifier "votre" position.