Le redshift > 1, interprétation ?

[invite82fffb5c]

Bonjour à toutes et tous,

Voilà, j'ai récemment appris que certain corps posséder un Redshift supérieur à 1. Notament pour le fond diffus cosmologique ayant .
Le redshift est issue du facteur d’échelle, plus un astre est loin, plus la lumière qui nous arrive est vieille, à l’époque de son émission elle correspondait à ce qu’on a pour les étoiles proches, mais la longueur d’onde se dilate avec l’espace, donc elle s’agrandit, et se décale vers le rouge au fur et à mesure que le temps passe.
La dilatation de l’espace est linéaire, c’est à dire, que pour un corps éloigné de D, la vitesse d’éloignement est de V. Si sur ce corps on regarde à une distance de D, on observe un éloignement de V. C’est comme une toile élastique que l’on étirerais en continue. Ce qui me perturbe c’est que notre univers semble infinie, (univers plat, constante cosmolique : , ainsi si l’on prend deux objets suffisament éloignés, on peut obtenir une vitesse d’éloignement supérieur à c, et même infini si cette distance est infinie. Et cela correspond, me semble t’il au corps possédant un redshift supérieur à 1.
En effet,

Question :

Comment interprétez vous un redshift de 10, en essayant d’expliquer le redshift par une vitesse d’éloignement, (et non par la dilatation de l’univers) ?

Comment s’exprime le redshift d’un corps allant à grande vitesse (car n’est qu’une approximation valable pour v<<c) ?

A t’on un pour , avec cette formule exacte, ou bien une constante ?

Si l’univers est plat, est en dilatation linéaire, nous pouvons observés des corps semblant s’éloignés plus vite que c.
Mais ces corps existent depuis longtemps, et ne pourraient ils pas ne plus exister aujourd’hui, ce qui fait que rien ne va à cette vitesse, mais nous avons l’impression que si (lumière fantôme).

Merci, de m’éclairer sur tout ça, car j’ai l’impression que la dilatation de l’univers provoque des corps s’éloignant à une vitesse supérieur à c. Mais c’est corps ne nous serons jamais accessibles, qu'aucun lien causal ne nous relie (comme avec le fond diffus cosmologique qui sera impossible à rejoindre même avec une vitesse v=c car z = 1100, aucun lien causal avec le fond diffus cosmologique).

Peut on dire que tout les corps ayant z>1 n’appartiennent pas à notre univers (univers au sens que l’action humaine y est ou sera possible) ?

J’ai du rater quelque chose dans ma vision de l’univers, merci d’avance.
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[invite45f8e17a]

Salut Youry,

...
Si l’univers est plat, est en dilatation linéaire, ...

...J’ai du rater quelque chose dans ma vision de l’univers, merci d’avance.

Avant que les grosses pontes arrivent , je me permet de soulever juste un point: La dilatation n'est pas linéaire mais accélérée .
Maintenant peut-être que tu veux dire par là que cette accélération est linéaire. Dans ce cas disons que je passais par là et que je n'ai rien dit.

Cordialement.

[invite88ef51f0]

Salut,
Tout d'abord, tu as raison de préciser que la relation linéaire entre le redshift et la distance n'est qu'une approximation. Il faut pousser le développement au second ordre, ce qui fait notamment intervenir le facteur de décélération qui nous permet de savoir si l'univers est en expansion accélérée. On le voit sur cette courbe :
http://aramis.obspm.fr/~combes/SFP04/sfp04-f5.gif Tu as la distance (en tout cas, la magnitude, mais c'est directement relié pour des chandelles standards) en fonction du redshift. Tu peux voir la non-linéarité, et la variation en fonction des modèles d'expansion.


Ensuite, cela ne pose pas de problème qu'un objet ait une vitesse de d'éloignement supérieur à c. Il faut voir que le décalage spectral n'est pas vraiment lié à un effet Doppler, mais est dû à la propagation de la lumière dans l'univers en expansion.
Mais il est vrai que dans un univers en expansion accélérée, il y a des objets qu'on voit actuellement avec qui on finira par perdre le contact causal. C'est décrit par la notion d'horizon des évènements.

[inviteae224a2b]

Comment interprétez vous un redshift de 10, en essayant d’expliquer le redshift par une vitesse d’éloignement, (et non par la dilatation de l’univers) ?

Bonjour,

pour ce qui est de la vitesse d'éloignement comobile, celle pour laquelle on ne considère pas l'expansion de l'univers, il est impossible de reproduire un redshift de 10 par simple effet Dopler. Il faut voir que ce sont les grandeurs physiques, et donc comobiles, qui sont limités par c. L'expansion de l'univers étant un effet géométrique (lié à la métrique) et non "physique", le problème ne se pose pas.

Donc la réponse à cette question est on ne peut pas .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite82fffb5c]

Physeb :

Il faut voir que ce sont les grandeurs physiques, et donc comobiles, qui sont limités par c.

J'aurais dis que les grandeurs comobiles qui sont mathématiques, exactement l'inverse... C'est le facteur d'échelle appliquée à ce repère comobile, qui permet d'obtenir l'univers physique (expansion).
En revanche, dans le repère comobile les vitesses sont effectivement bornée à c.

Coincoin :

Ensuite, cela ne pose pas de problème qu'un objet ait une vitesse de d'éloignement supérieur à c.

Si je résume, dans le repère comobile les galaxies sont immobiles, et les corps relativistes sont limité à une vitesse inférieur à c. En revanche, appliquant le facteur d'échelle, certain corps peuvent paraitre s'éloignés plus vite que c. Avec la possibilité de perdre le contact causal. Est ce cela ?

Une distance doit être calculable pour obtenir des galaxies qui s'éloigne à c (redshift=1) autour de nous...

Cette distance est inférieur au rayon de bohr (z=1100 pour le fond diffus). Il y a donc bien des astres dans l'univers observables qui dépassent c.

[invite8c514936]

Salut,

Cette distance est inférieur au rayon de bohr (z=1100 pour le fond diffus). Il y a donc bien des astres dans l'univers observables qui dépassent c.

Tu veux sans doute dire « rayon de bord » ? Sinon 2 remarques :

1/ les étoiles n'apparaissent pas à z=1100, elles n'arrivent que beaucoup plus tard.
2/ Comme le disait coincoin, la notion de vitesse n'a pas trop de sens. Qu'est-ce que ça veut dire de relier le redshift observé à une vitesse, alors que ce redshift est dû à l'expansion de l'Univers ?

Autrement dit, ça n'a plus grand sens a priori de dire qu'une galaxie s'éloigne à telle vitesse de nous, si elle est suffisamment distante. Pour s'en convaincre, demande-toi comment on pourrait mesurer cette vitesse (pas par l'effet Doppler, puisqu'il n'intervient pas ici !)

[Gilgamesh]

Sinon le calcul du redshift cosmologique c'est :

a/a0 = 1+z

ou a est le facteur d'échelle actuel et a0 celui de l'Univers au moment de l'émission.

a+

[invite021f9bb8]

Euh, si je ne m'abuse, il s'agit en fait de 1+z=a0/a., qui est une conséquence du principe cosmologique ?
Pour la question de départ z=v/c est une approximation "locale" valable pour les petites vitesses (v<<c)

[Gilgamesh]

Euh, si je ne m'abuse, il s'agit en fait de 1+z=a0/a., qui est une conséquence du principe cosmologique ?
Pour la question de départ z=v/c est une approximation "locale" valable pour les petites vitesses (v<<c)

Ben c'est juste que tu inverses la def' de a0 et a, c'est pas très important. On prend souvent a0 pour le facteur d'échelle actuel, je suis d'accord, et c'est même une bonne pratique. Mais là, pour représenter le phénomène, je trouve plus intuitif à dire que a0 c'est le facteur d'échelle "au départ", à l'émission du rayonnement, en t0.

Dans un bouquin, je suis d'accord qu'il vaut mieux adopter la notation que tu dis.

a+

[invite82fffb5c]

Bonjour,

Voilà j'ai trouvé cette formule pour l'effet doppler relativiste :

Ce qui nous donne avec , un z égal à 1100, comme pour le fond diffus cosmologique.

Cette formule doppler relativiste nous montre que pour , alors z .

Il semblerait donc que tous les objets observés ont un redshift (du à l'expension) interprétable en terme de vitesse d'éloignement inférieur à c (contrairement à ce que je pensais). La dilation de l'espace temps se traduit bien par une fuite des galaxies les unes par rapport aux autres, et ce calcul doit donc être juste.

Si tout les corps s'éloignent à une vitesse inférieur à c, comment expliquer l'adjectif "linéaire" présent dans : "l'univers en expansion linéaire" ?

En effet, si les observateurs observent des vitesses convergeant vers c pour d tendant vers l'infinie, parler de linéarité n'est il pas abusif ?

Ce phénomène est certainement dû à la loie de composition des vitesses relativistes, ainsi ne serait il pas préférable de dire que la dilation est linéaire au voisinage de n'importe quel point de l'espace ?

Alors que dire que cette expansion est linéaire sur l'échelle de l'univers entier a t elle un sens ?

[Gilgamesh]

Bonjour,

Voilà j'ai trouvé cette formule pour l'effet doppler relativiste :

Ce qui nous donne avec , un z égal à 1100, comme pour le fond diffus cosmologique.

Je ne pense pas que ce soit valable pour un redshift cosmologique (ce n'est pas un effet Doppler).

a+

[invite82fffb5c]

Je ne pense pas que ce soit valable pour un redshift cosmologique (ce n'est pas un effet Doppler).

Je sais mais le redshift cosmologique est dû à l'expansion de l'univers, cette expansion peut bien être relié à une vitesse d'éloignement.

Pour relier l'expansion de l'univers à la vitesse de fuite des galaxies, je pose l'égalité du redshift cosmologique avec le redshift dû à la vitese de la source, vitesse présentement relativiste.

Ou est l'erreur ? Les galaxie s'éloignent bien de nous ? Il est forcément possible de relier expansion et vitesse d'éloignement...

En faisant cela on constate que les corps s'éloigne de nous avec une vitesse inférieur à c. Je retire donc ce que j'ai dis à propos des corps s'éloignant à une vitesse supérieur à c. Mais ce constat m'amène à préciser une autre chose :

Peut on dire que l'expansion de l'univers est linéaire, alors que les vitesse convergent vers c quand la distance deviens suffisament grande ?

Ne serait il pas plus rigoureux de dire que : l'univers est localement en expansion linéaire, et ceci en tout point de l'univers ?

Coincoin :

Ensuite, cela ne pose pas de problème qu'un objet ait une vitesse de d'éloignement supérieur à c. Il faut voir que le décalage spectral n'est pas vraiment lié à un effet Doppler, mais est dû à la propagation de la lumière dans l'univers en expansion.
Mais il est vrai que dans un univers en expansion accélérée, il y a des objets qu'on voit actuellement avec qui on finira par perdre le contact causal. C'est décrit par la notion d'horizon des évènements.

Il semblerais donc qu'il n'y est pas de vitesse d'éloignement supérieur à c (si on utilise la formule relativiste de l'effet doppler). Quel sont les objet dont tu parlais ?

[invite88ef51f0]

Il est forcément possible de relier expansion et vitesse d'éloignement...

Non. Juste une petite mise en évidence : quelle est la fréquence de la lumière dans notre référentiel au moment de son émission ? Dans le cas d'un effet Doppler, elle est déjà modifiée, pas dans le cas de l'expansion.

Le décalage spectral cosmologique est dû à la dilatation des longueurs d'onde par l'expansion.

[Gilgamesh]

Je sais mais le redshift cosmologique est dû à l'expansion de l'univers, cette expansion peut bien être relié à une vitesse d'éloignement.

Pour relier l'expansion de l'univers à la vitesse de fuite des galaxies, je pose l'égalité du redshift cosmologique avec le redshift dû à la vitese de la source, vitesse présentement relativiste.

Ou est l'erreur ? Les galaxie s'éloignent bien de nous ? Il est forcément possible de relier expansion et vitesse d'éloignement...

Imagine que l'expansion s'accélère aujoud'hui, mais vraiment beaucoup. D'un seul coup, les sources distantes s'éloignent de nous plus vite que c. Leur lumière continue quand même de nous parvenir décalée dans le rouge mais d'assez peu en plus du fait que l'accélération de l'expansion est récente et ne s'est imprimée dans le rayonnement que sur courte fraction de son trajet, alors qu'il était sur le point de nous parvenir. Tu ne peux relier ce rayonnement reçu avec aucune vitesse ancienne ou actuelle. C'est juste une moyenne.

Le redshift cosmo ne mesure pas la vitesse de la source mais l'histoire du rayonnement au travers de l'expansion de l'espace.

a+

[Gilgamesh]

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[invite82fffb5c]

Merci, pour ces réponses, ce n'est pas encore très clair mais je ne vous embèterais pas plus longtemps.
Juste une dernière chose :
Gilgamesh :

Imagine que l'expansion s'accélère aujoud'hui, mais vraiment beaucoup. D'un seul coup, les sources distantes s'éloignent de nous plus vite que c. Leur lumière continue quand même de nous parvenir décalée dans le rouge mais d'assez peu en plus du fait que l'accélération de l'expansion est récente et ne s'est imprimée dans le rayonnement que sur courte fraction de son trajet, alors qu'il était sur le point de nous parvenir. Tu ne peux relier ce rayonnement reçu avec aucune vitesse ancienne ou actuelle. C'est juste une moyenne.

Si l'univers se mettait en expension soudaine, pour les corps très éloigné nous n'observeront pas cet effet de manière instantanée, effectivement. En revanche, en considérant que la lumière qui nous arrive est agées de 100 millions d'année, j'aurais pensé que nous aurions alors observé la vitesse de ce corps il y a 100 millions.

Après 100 millions d'année à nouveau, l'effet doppler cosmologique serait alors visible, l'étoile semblerait s'éloigné plus vite...

Apparament ce n'est pas la bonne approche. Et j'en suis très déçu car je ne comprends pas qu'il soit impossible de définir la vitesse de fuites des galaxies. Tanpis, en même temps une galaxie très lointaine possède une vitesse nulle par rapport à son espace locale (repère comobile) ensuite au fur et à mesure que le rayon se propage, il est affaiblit par la dilatation de l'univers.

La formule de doppler relativiste permet de déterminer le redshift des corps relativistes, les galaxie ne sont pas relativiste (vitese nulle dans repère comobile) donc cette contribution n'existe pas.

C'est bien deux phénomènes différentes.

[invite88ef51f0]

Si tu prends une étoile à 100 millions d'années-lumière et que tu augmente brusquement l'expansion, il y a 50 millions d'années, alors tu le verras dès aujourd'hui (sur la lumière qui a parcouru la moitié du chemin avant le changement, et l'autre moitié après). Ca ne serait pas le cas pour un pur effet Doppler.

une galaxie très lointaine possède une vitesse nulle par rapport à son espace locale (repère comobile) ensuite au fur et à mesure que le rayon se propage, il est affaiblit par la dilatation de l'univers.

Presque ! C'est cela au détail près que la galaxie peut avoir un mouvement propre (ce qu'on appelle la "vitesse particulière), tu auras alors un effet Doppler (un vrai !) qui s'ajoutera au décalage spectral cosmologique.