Le passé vu par les télescopes

[invite22428462]

Bonjour, j'ai une question qui me taraude l'esprit depuis longtemps, peut-être qqun ici pourrait m'éclairer !!!

Je comprends bien qu'on arrive à voir le passé en regardant dans l'espace, puisque la lumière met un temps fini à nous parvenir. OK pour ça.

Si on regarde vers l'endroit où s'est produit le big-bang dans l'espace Euclidien, le retour en arrière possible est D/c où c est la vitesse de la lumière et D la distance entre nous et le point initial. L'univers a environ 13 millards d'années. Pendant cette durée, le point où nous nous situons a parcouru une distance bien plus faible que la lumière, mettons 1000 fois moins (au hasard). Ce qui veut dire que la lumière émise par les évènements initiaux est loin devant nous ! Etant à 13 millions d'années-lumière du point initial (1/1000 du temps écoulé) nous ne pouvons pas voir d'évènement plus ancien que 13 millions d'années !
Au pire, en regardant les objets qui s'éloignent de façon diamétralement opposée de nous, nous pouvons doubler ce temps.

Alors comment observe-t-on des évènements datant de 500,000 ans après le Big-Bang ?

Est-ce en observant les objets qui sont plus éloignés de nous, en traçant un axe partant du point initial et passant par nous ?

Merci ...
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[Quintilio]

Bonjour Anj

Tu fais quelques confusions a propos du Big Bang:

Si on regarde vers l'endroit où s'est produit le big-bang dans l'espace Euclidien, le retour en arrière possible est D/c où c est la vitesse de la lumière et D la distance entre nous et le point initial.

Il n'existae pas UN endroit ou c'est produit le BB. Le BB c'est produit en tout point de l'espace. Le BB n'est pas une explosion avec un foyer et une expansion dans l'espace. Le BB a cree l'espace et l'expansion a lieu de maniere homogene partout de telle maniere qu'en tout point de l'espace on peut voir le reste de l'Univers s'eloigner.
Dans une telle configuartion, plus on regarde loin et plus on remonte dans le temps, et ce dans n'impote quelle direction. On peut theoriquement remonter dans le temps jusqu'a 300 000 ans apres le BB. C'est la limite de l'Univers observable. Avant cette date l'Univers etait opaque et la lumiere ne se propageait donc pas.
Note bien tout de meme que meme s'il nous est possible de voire l'Univers d'il y a 13,7 Ma (Le BB ayant eu lieu il y a 14Ma), L'Univers lui meme est aujourd'hui beaucoup plus grand a casue de l'expansion.

[invite22428462]

Bonjour Anj

Tu fais quelques confusions a propos du Big Bang:


Il n'existae pas UN endroit ou c'est produit le BB. Le BB c'est produit en tout point de l'espace. Le BB n'est pas une explosion avec un foyer et une expansion dans l'espace. Le BB a cree l'espace et l'expansion a lieu de maniere homogene partout de telle maniere qu'en tout point de l'espace on peut voir le reste de l'Univers s'eloigner.

J'ai carrément du mal à comprendre. L'univers est Euclidien à 3D depuis quelques millions d'années après le BB, il me semble ? Auparavant, je comprends bien que l'espace-temps pouvait avoir une forme particulière. Par ailleurs, l'expansion indique bien que l'Univers est bien issu d'un point ? Je ne vois pas trop en quoi le caractère uniforme de l'expansion permet de voir une lumière fossile qui nous a déjà dépassé ?

[acropole]

J'ai carrément du mal à comprendre. L'univers est Euclidien à 3D depuis quelques millions d'années après le BB, il me semble ? Auparavant, je comprends bien que l'espace-temps pouvait avoir une forme particulière. Par ailleurs, l'expansion indique bien que l'Univers est bien issu d'un point ? Je ne vois pas trop en quoi le caractère uniforme de l'expansion permet de voir une lumière fossile qui nous a déjà dépassé ?

L'univers n'est toujours pas euclidien, si je ne mabuse. Il est presque plat mais pas complètement (puis il a 11D d'aprés la théorie des cordes ).
Ceci dit je te remercie pour avoir réussit a formuler la question sur cette histoire de vision du passé qui me trouble aussi.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite22428462]

L'univers n'est toujours pas euclidien, si je ne mabuse. Il est presque plat mais pas complètement (puis il a 11D d'aprés la théorie des cordes ).
Ceci dit je te remercie pour avoir réussit a formuler la question sur cette histoire de vision du passé qui me trouble aussi.

Merci. Si, il est pratiquement Euclidien à 3D puisque les dimensions supplémentaires sont repliées dans ... 10E-24m oub qqe chose comme ça ...

[Quintilio]

Tout d'abord, rien ne nous garanti aujoud'hui que l'Univers soit un espace Euclidien, on n'a encore pas de certitude la dessus. Ensuite, l'Univers est un esapce-temps a 4D depuis le debut du BB. Avant le BB on ne peut rien dire de l'espace-temps, mais depuis le debut de l'expansion il est definit tel qu'on le connait aujourd'hui.
La theorie du BB indique que dans le passe l'Univers etait plus petit, plus dense et plus chaud, mais theoriquement on ne peut pas remonter a un univers plus petit que la longueur de Planck, parce qu'a cette echelle la Relativite Generale n'est plus valable.
La longueur de Planck, c'est quand meme sacrement petit mais ca represente quand meme un volume donc en toute rigeure on ne peut pas parler de point. Pour ce qui de l'expansion, on se le represente generalement par l'analogie en 2D de la surface d'un ballon qui gonfle. Tous les points de la surface du ballon s'eloignent les uns des autres sans que l'on puisse en definir un centre. C'est en ce sens que l'expansion est uniforme

Edit: Croisement

[predigny]

J'ai carrément du mal à comprendre.[...] Je ne vois pas trop en quoi le caractère uniforme de l'expansion permet de voir une lumière fossile qui nous a déjà dépassé ?

Le fait que l'on voit encore la "lumière" du BB n'est pas dù au fait que l'univers est euclidien ou pas (même si c'est vrai que certaines géométries d'univers favoriseraient le "retour de la lumière) Le BB, c'est l'univers entiers qui était très chaud, il est toujours chaud même s'il s'est pas mal refroidi à cause de l'expansion. Ce que l'on voit, c'est le rayonnement dù à cette chaleur résiduelle qui est peu élevée maintenant. Mais aucun point de l'univers n'est particulier et ce rayonnement est partout le même et est émis de partout, encore maintenant. La chaleur de l'univers est fossile, mais pas le rayonnement.
Oups ! je me demande si je ne dis pas une grosse bêtise !

[mach3]

Il faut d'abord sortir de l'idée fausse que l'univers est comme une sphère qui enfle tandis qu'elle flotte dans un "espace vide". Il n'y a pas d'extérieur de l'univers, du moins pas d'extérieur accessible pour autre chose que la gravité si on considère les dernières spéculations de la théorie des cordes. Si on suppose (bien qu'impossible) que tu vas toujours tout droit dans l'univers à une vitesse >> c, tu n'en sortira jamais. Car l'univers est soit infini, soit fini mais sans bord (comme la surface de la terre).

Il faut plutôt imaginer un maillage (comme un canevas, mais en 3D et infini ou fini sans bord) qui s'élargit plus ou moins uniformément avec le temps en emportant la matière. Dans l'univers précoce, ce maillage était très serré (mais toujours infini ou fini sans bord) et il ne cesse de s'élargir depuis, augmentant ainsi les distances entre les galaxies qu'il porte. Il n'existe aucun point particulier de ce maillage. Si on extrapole au moment du bigbang, ce maillage était infiniment serré, c'est à dire que toutes ses mailles étaient confondues (c'est la singularité du big-bang).

m@ch3

[invite22428462]

Mmmm, merci de toutes ces suggestions, mais je ne suis toujours pas très clair sur ce sujet.
D'abord, jusqu'à preuve du contraire, je pense que l'Univers est en 3D et non en 2D sur la peau d'un ballon. Serait-ce le cas d'ailleurs que ça n'indiquerait pas plus comment on voit si loin dans le passé. Quant au rayonnement fossile, là OK je comprends ce que c'est, puisqu'il y a une notion de rayonnement diffus et non depuis un point. C'est en quelque sorte un écho.
Je donne un carambar à celui ou celle qui me donne une explication vraiment limpide. Notez bien que j'ai fait des recherches -infructueuses- sur le web.

[Gunman]

Une bonne image trouvée sur wikipedia :

Une image peut être utile pour comprendre cela. Imaginons-nous au centre d'une foule immense; et que cette foule entière pousse un grand cri, en même temps à un instant donné. Il sera alors toujours possible d'entendre ce cri : à chaque instant nous entendrions le son provenant d'un cercle de personnes, de plus en plus éloignées.

[mach3]

D'abord, jusqu'à preuve du contraire, je pense que l'Univers est en 3D et non en 2D sur la peau d'un ballon.

il est peut être en 3D sur la peau d'un ballon 4D (mais attention, l'intérieur comme l'extérieur du ballon n'existent pas, c'est juste topologique)

Une image peut être utile pour comprendre cela. Imaginons-nous au centre d'une foule immense; et que cette foule entière pousse un grand cri, en même temps à un instant donné. Il sera alors toujours possible d'entendre ce cri : à chaque instant nous entendrions le son provenant d'un cercle de personnes, de plus en plus éloignées.

il faut de plus considérer que les gens s'éloignent de plus en plus les uns des autres (ils s'éloignent d'autant plus vite qu'ils sont éloignés) et crient exactement la même note et on a une assez bonne représentation du rayonnement cosmologique de fond. Le raisonnement qui va suivre n'est pas extrêmement rigoureux mais donne une bonne idée :

Supposons qu'une des personnes se situe à une distance d de nous lorsqu'elle pousse son cri, elle sera à une distance supérieure à d quand nous entendrons son cri et celui-ci est décalé vers les graves (vu qu'il la poussé en s'éloignant, c'est l'analogue du redshift). Nous pouvons donc calculer la distance à laquelle elle se trouvait au moment du cri grâce au décalage, et connaissant la vitesse du son, depuis combien de temps elle l'a poussé. L'analyse du cri de cette personne nous permet donc de savoir ou elle était au moment du cri.

Continuons, supposons maintenant qu'après ce cri, toutes les personnes sifflent une même note plus ou moins par intermittence ou à amplitude variable. On entendra toutes les personnes située à une distance inférieure à celle des personnes dont on entend le cri. Et on déduira la distance de ces personnes ainsi que le temps qui s'est écoulé depuis qu'elles ont émis le sifflement reçu. On entend donc aussi loin que la distance ou se trouve les personnes qu'on entend crier (et leur sifflement qu'on entend date du grand cri au maximum)

Cloturons l'analogie :
les personnes sont les constituants de l'univers
le cri est la première lumière et est devenu le rayonnement de fond
le sifflement est la lumière émise par les constituants de l'univers depuis la première lumière

m@ch3

[invite22428462]

Ce sont effectivement des analogies intéressantes, qui permettent de comprendre le rayonnement fossile. Concernant les objets très lointains, ce que vous dites c'est que leurs images très lointaines sont des echos ? Difficile à admettre.

[mach3]

Concernant les objets très lointains, ce que vous dites c'est que leurs images très lointaines sont des echos ?

non, ce n'est pas du tout ce que je dis, qu'est ce que te faire dire ça dans mon texte?

Je vais essayer de repréciser. Imaginons que je n'écoute que dans une direction donnée. Je vais entendre la superposition de tous les sifflements des personnes qui sont dans cette direction. Comme je sais qu'elles sifflent toutes à la même fréquence (dans l'analogie cette fréquence correspond aux raies caractéristiques des éléments contenu dans les étoiles) et que plus elles sont loin plus elles s'éloignent vite de moi (=loi de Hubble), en mesurant la fréquence de chacun des sifflement, je saurais à quelle distance chaque personne se trouve de moi (au moment où elles émettait le sifflement que je perçois maintenant), et connaissant la vitesse du son, je saurais combien de temps il s'est écoulé depuis qu'elles ont occupé cette position (elles sont bien plus loin maintenant, car le temps que leur sifflement parvienne à mon oreille, elles se sont éloignées). Le son le plus loin de que je pourrais entendre sera le cri du départ (le cri puis le sifflement des personnes situées plus loin ne m'étant pas encore parvenu), tout les sifflements que j'entends sont au plus aussi vieux que le cri.

m@ch3

[predigny]

L'image de la foule est séduisante, mais elle suppose que les gens se sont, au moins à un moment donné, éloignés les uns des autres à une vitesse plus grande que celle du son. Est-ce la fameuse période d'inflation qui peut être l'explication de cet éloignement "supraluminique".

[invite22428462]

non, ce n'est pas du tout ce que je dis, qu'est ce que te faire dire ça dans mon texte?
m@ch3

Simplement parce que cette analogie illustre pas mal de choses ... mais ne m'éclaire pas sur ma question initiale. Je supposais que tu sous-entendais qque chose.

[invite22428462]

Est-ce la fameuse période d'inflation qui peut être l'explication de cet éloignement "supraluminique".

C'est peut-être en effet une partie de la réponse. Si l'expansion se fait à une vitesse plus grande que la lumière, ma question est résolue puisque l'information sur le passé ne nous est pas encore arrivée...

En cherchant, j'ai trouvé ça :

http://forums.futura-sciences.com/thread23145.html

3/ la relativité interdit seulement que la vitesse physique de tout objet dans un référentiel inertiel soit supérieure à c. Elle ne dit rien a priori sur la vitesse relative de deux objets (au sens de la dérivée par rapport au temps de la distance qui les sépare). Il se trouve qu'en relativité restreinte ces deux notions sont quasiment équivalente, puisque pour estimer la vitesse relative il suffit de se placer dans le référentiel lié à un des objets. Ce n'est plus le cas en relativité générale, où la vitesse relative est un concept ambigu.

4/ le décalage vers le rouge des objets lointains peut être très grand, et on observe très bien des systèmes pour lesquels, sans aucun doute, le spectre est décalé vers le rouge d'un facteur supérieur à 5. Si on appliquait naïvement la relation entre décalage vers le rouge et vitesse de l'effet Doppler, on trouverait des vitesses supérieures à 6 fois la vitesse de la lumière. Ceci n'est pas un paradoxe dans la mesure où l'on est totalement hors du domaine de validité de l'effet Doppler dans ce cas...

[invite22428462]

Tiens, et puisque j'ai enfin grâce à vous pu trouver des éléments à cette question, je vous soumets un autre sujet qui va vous faire perdre le sommeil, voir le lien ci-dessous. C'est la fin qui est troublante : les photons qui nous parviennent des confins de l'Univers nous donnent une information ou une autre selon la question qu'on leur pose, comme si ils savaient, des milliards d'années auparavant, quelle question leur serait posée. Là on n'est plus dans le quantique microscopique, qui est loin de nous, on est dans du "tangible", beaucoup plus troublant.

http://www.futura-sciences.com/fr/si...s/t/physique-1
/d/choix-retarde-quand-la-mecanique-quantique-agit-sur-le-passe_10413/

[f6bes]

.. les photons qui nous parviennent des confins de l'Univers nous donnent une information ou une autre selon la question qu'on leur pose, comme si ils savaient, des milliards d'années auparavant, quelle question leur serait posée..
http://www.futura-sciences.com/fr/si...s/t/physique-1
/d/choix-retarde-quand-la-mecanique-quantique-agit-sur-le-passe_10413/

Bjr Anj...
Si tu pouvais préçiser ???
N'est ce pas plus tot l'INTERPRETATION que l'on fait vis à vis de la question !!
Car je doute que le "photon" change de "discours" suivant une quelconque question !
Il "dit" des choses, mais TOUJOURS certainement les memes.
Reste à savoir si on "écoute" TOUT de ce qu'il "dit" ou SEULEMENT une partie.
Si qui change la donne en matiére de conclusion .
Bonne journée

[predigny]

.... comme si ils savaient, des milliards d'années auparavant, quelle question leur serait posée....

!!! Le seul sujet où j'ai entendu parler de choses qui ressemblent à ça, c'est concernant les photons ou particules "intriqués" où leur façon de perdre leurs superpositions d'états lors d'une mesure, semble se synchroniser instantanément même si les particules sont extrèmement éloignées, comme si l'espace qui les sépare n'existait pas pour elles. Mais les photons venant du fond cosmologique disent toujours la même chose ; par contre l'oreille qu'on leur prète peut pas mal varier

[Quintilio]

Si l'expansion se fait à une vitesse plus grande que la lumière, ma question est résolue puisque l'information sur le passé ne nous est pas encore arrivée...

Si l'expansion, a partir d'une certaine distance, se fait a une vitesse plus grande que la lumiere, l'information sur le passe, au-dela de cette distance, ne nous arrivera jamais, c'est l'horizon de l'Univers.

[predigny]

Si l'expansion, a partir d'une certaine distance, se fait a une vitesse plus grande que la lumiere, l'information sur le passe, au-dela de cette distance, ne nous arrivera jamais, c'est l'horizon de l'Univers.

Ca c'est une autre question. Ce que l'on disait plus haut c'est que l'inflation a dù "positionner" les objets (en fait la soupe primordiale) à des distances gigantesques les uns des autres, ce qui justement explique l'existence d'un horizon. Mais pendant cette phase d'inflation, on ne peut pas parler de vitesse car les lois physiques de cette période nous sont inconnues.

[mach3]

Si l'expansion, a partir d'une certaine distance, se fait a une vitesse plus grande que la lumiere, l'information sur le passe, au-dela de cette distance, ne nous arrivera jamais

J'aurais tendance à dire que comme la vitesse de la lumière émise par un objet s'éloignant de nous à v >> c ne sera pas c-v<<0 mais c.

et donc que l'horizon est juste du au fait qu'on ne reçoit pas encore la lumière de tout ce qui est plus loin que l'age de l'univers x vitesse de la lumière (et c'est meme plutot l'age de l'univers - 300000 ans qu'il faut prendre car avant 300000 ans, la lumière ne pouvait pas se propager dans l'univers)

mais je manque peut-etre ici un élément crucial dans le raisonnement

est-ce que tu veux dire que l'espace situé très loin se dilate tellement vite que la distance à parcourir par la lumière s'alonge plus vite qu'elle ne la parcours?

m@ch3

[Gilgamesh]

est-ce que tu veux dire que l'espace situé très loin se dilate tellement vite que la distance à parcourir par la lumière s'alonge plus vite qu'elle ne la parcours?

C'est ça, oui.

a+

[mach3]

y-a-t-il un ou des sites web bien faits avec schémas sur la question? j'ai cherché un peu avec expansion, lumière et univers dans google, sans trop de résultats...

m@ch3

[Quintilio]

est-ce que tu veux dire que l'espace situé très loin se dilate tellement vite que la distance à parcourir par la lumière s'alonge plus vite qu'elle ne la parcours?

Oui, c'est ce que je voulais dire. En gros cet horizon se situe autour des 13Mal. La lumiere des galaxies situees, aujourd'hui, au-dela de cette limite ne pourra jamais nous parvenir... (En fait ces meme moins si on tient compte de l'acceleration de l'expansion)

[acropole]

Ce n'est pas que l'espace situé très loin se dilate tellement vite , mais que tous l'espace se dilate et, donc plus on prend en compte des points éloignés, plus l'addition de dilatation est importante.
Par exemple, si l'espace se dilate d'un centimètre par mètre par seconde, deux points éloigné d'un mètre s'éloignent d'un centimètre par seconde, tandis que deux point éloignés de 10m s'éloignent de 10cm/s. Mais c'est partout 1cm/m/s.

Je dirais même que, selon les observations, l'espace lointain se dilate moins vite puisse que cet espace est aussi situé loin dans le passé et l'expension était moins forte a cette époque.

[predigny]

y-a-t-il un ou des sites web bien faits avec schémas sur la question? j'ai cherché un peu avec expansion, lumière et univers dans google, sans trop de résultats...
m@ch3

Cette page me semble très intéressante car elle explique assez bien (et sans équations) des notions difficiles comme l'expansion de l'univers, l'inflation, l'horizon cosmologique, ... Pour voir les figures, il faut les ouvrir dans des onglets séparés. La figure 3 a été pour moi la confirmation de ce que j'entrevoyais plus ou moins confusément et montre bien pourquoi on n'est pas encore sûr de l'importance de la courbure de l'univers, tout dépend de combien il a augmenté durant la phase d'inflation. S'il est devenu infini, il est plat sinon, comme sur la figure 3, il a une courbure mais très faible.

[mach3]

wai... ce serait mieux avec le lien

m@ch3

[predigny]

wai... ce serait mieux avec le lien

m@ch3

Oups ! Désolé, j'étais dans la Lune !
Voici le lien (version texte):
http://www.webastro.net/forum/archiv...p/t-20089.html

Ou la version complète (avec les figures):
http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=20089