Comment se fait-il que nous voyons les quasars???

[invite3f289ad9]

Bonjour,

Encore une énigme bizarre qui me trotte dans la tête (y'en a pas mal):

Comment se fait-il que nous voyons les quasars???

En effet, ce sont les objets les plus éloignés que l'on connaisse, environ 10 milliards d'années-lumière, non? Alors ils sont tout petits et émettent de la lumière, des photons, dans tous les sens. Mais quelle est la probabilité qu'un seul photon atteigne la Terre, minuscule objet perdu dans l'espace à des milliards de milliards de kilomètres de là? Pire, quelle est la probabilité pour qu'un seul photon tombe dans l'oeil d'un téléscope, infiniment plus petit, donc encore infiniment plus improbable à atteindre, que la planète Terre? A priori, il n'y aurait donc aucune chance d'observer la lumière de ces objets.

Et pourtant, les faits sont là: non seulement on voit les quasars, donc des photons arrivent bel et bien jusqu'aux téléscopes, mais en plus on les voit en entier, c'est à dire que chaque parcelle, chaque morceau du quasar émet des photons qui parviennent jusqu'au téléscope.
Encore plus fort: le quasar entier est visible EN PERMANENCE, c'est à dire qu'un flux de photons continu arrive jusqu'au téléscope.
Et encore plus fort: si on place un autre téléscope à côté du premier, il verra lui aussi le quasar. Et mille autres téléscopes partout sur la planète, ils verront aussi le quasar...

Que faut-il en déduire? Que chaque microscopique bout de quasar émet un nombre gigantesque de photons dans toutes les directions de l'espace, un nombre tellement grand que de la lumière parvient en permanence à n'importe quel endroit de la Terre, donc par extension de l'Univers? Je suis complètement perdu dans ce raisonnement, quelqu'un peut défaire les noeuds? Gilgamesh!
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[invite45f8e17a]

Salut elgringorrible,

Considère aussi la lumière comme une onde (électromagnétique) et tu verra qu'il n'y a pas de problèmes dans ce que tu constates.

Cordialement.

[Gilgamesh]

Un 'tit calcul :

L : luminosité quasar
Ls : luminosité  solaire
Lambda : longueur d'onde à l'émission


L	1e12 Ls
1 Ls	4e26 W
soit :
L	4e38 W
Lambda	0,3 micron
	3e-7 m
c	3e8 m/s
nu	1e15 Hz
h	6,63e-34 J.s
E = hnu	6,63e-19 J/photon
N	6,04e56 photons émis

distance quasar : 3 Gly
1 al	9,46e15 m
soit
D = 2,8e25 m
surface de la coquille de diffusion pi.D²
S	2,5e51	m²
densité	de photons N/S
d	240 000	photons/m²

[invite82fffb5c]

Ce qui est incroyable, se n'est pas que les quasars éclairent en permanence la terre, mais plutôt que l'homme est réussit à faire des appareils suffisament sensibles pour les observés.

Le flux de photons arrivant dans un télescope est égale au flux de photons émis multiplié par l'angle solide entre le pulsar est l'entrée du télescope. C'est donc un nombre réel, divisant ce nombres par l'énergie des photons, on obtient le nombres de photons par secondes, reste à savoir le temps d'intégration des instruments, pour savoir combien de photon sont reçu pendant la mesure. Ce qui est sûr c'est que ce chiffre est supérieur à 1. Reste à le calculer, mais c'est certain.

Il y a bien des photons un peu partout dans l'univers d'un seul quasars, du moins autour de la sphère de rayon AgeDuQuasars*c.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Que faut-il en déduire? Que chaque microscopique bout de quasar émet un nombre gigantesque de photons dans toutes les directions de l'espace, un nombre tellement grand que de la lumière parvient en permanence à n'importe quel endroit de la Terre, donc par extension de l'Univers? Je suis complètement perdu dans ce raisonnement, quelqu'un peut défaire les noeuds? Gilgamesh!

Le petit calcul que j'ai posté montre déjà que oui, ce n'est pas négligeable en soi. Le quasar émet effectivement assez de photon pour 'remplir l'Univers' de son rayonnement. L'entonnoir d'un télescope de 3,6 m de diamètre (~ 10 m² d'ouverture) en recueille plusieurs millions par seconde, ce qui suffit à faire une image.

Mais pour se faire une idée plus exacte il faut inclure la remarque de Tofix : ce qui émane d'une source lumineuse c'est un champs électromagnétique auquel est lié une particule, le photon. La probabilité d'observer un photon est égale au carré du champs électromagnétique à cet endroit. Ce n'est pas exactement comme de recevoir des gouttelettes de pluie, dont la trajectoire est fixée dès l'émission.

a+

[invite3f289ad9]

Avec tout ça, mon esprit entortillé a encore trouvé des questions:

Si les quasars sont pas loin du bord de l'univers et qu'ils émettent de la lumière, alors la lumière doit atteindre le bord de l'univers, non? et elle en sort? Non, bien sûr. Du coup ça veut dire que l'Univers est en expansion à la vitesse de la lumière..Alors pourquoi dit-on que sa vitesse d'expansion s'accélère? Et d'ailleurs, comment elle pourrait s'accélérer?? Wouhou, encore des questions tordues

[Garion]

Avec tout ça, mon esprit entortillé a encore trouvé des questions:

Si les quasars sont pas loin du bord de l'univers et qu'ils émettent de la lumière, alors la lumière doit atteindre le bord de l'univers, non? et elle en sort? Non, bien sûr. Du coup ça veut dire que l'Univers est en expansion à la vitesse de la lumière..Alors pourquoi dit-on que sa vitesse d'expansion s'accélère? Et d'ailleurs, comment elle pourrait s'accélérer?? Wouhou, encore des questions tordues

Alors, d'abord, il n'y a pas de bord à l'univers, ce n'est pas parce que c'est trop loin pour que la lumière nous soit parvenu qu'il faut se dire que c'est un bord et qu'il n'y a rien derrière.
On dit que l'expansion accélère parce qu'on la mesuré. L'explication n'est pas encore connue, on parle d'énergie sombre pour désigner le responsable.
Ensuite, il faut savoir que les astres les plus lointains visibles s'éloignent de nous à des vitesses supérieures à celle de la lumière.
Ca ne contredit pas la relativité, car ce n'est pas vraiment un déplacement, c'est l'espace qui s'étend.
C'est comme si la terre gonflait, les villes s'éloignent, mais ne se déplacent pas par rapport au sol.

[Gilgamesh]

Avec tout ça, mon esprit entortillé a encore trouvé des questions:

Si les quasars sont pas loin du bord de l'univers et qu'ils émettent de la lumière, alors la lumière doit atteindre le bord de l'univers, non? et elle en sort? Non, bien sûr. Du coup ça veut dire que l'Univers est en expansion à la vitesse de la lumière..Alors pourquoi dit-on que sa vitesse d'expansion s'accélère? Et d'ailleurs, comment elle pourrait s'accélérer?? Wouhou, encore des questions tordues

L'Univers peut très bien être infini, en tout cas considérablement plus grand que l'Univers observable.

Et s'il est de taille finie, il est sans bord, géométriquement.

Soit sa courbure est positive (alors il n'y a pas le choix, il est fini, mais il peut être considérablement plus grand que l'Univers observable) soit elle est nulle (peu probable) ou négative. Dans ce cas, il peut rester fini si sa topologie n'est pas simplement connexe. La géométrie non euclidienne autorise pas mal de truc non intuitifs.

Mais ce n'est pas très important vu depuis le quasar. Quand on n'en voit un, il faut toujours s'imaginer que s'il est quasar pour nous, nous ne sommes pas loin d'un quasar vu depuis ceux qui habitent cette région d'Univers, pas loin de ce qui fut ce quasar. Nous sommes "au milieu" de l'Univers, non ? Et bien les "quasariens" également. Dans la direction opposée à la notre, ils voient d'autre quasars que nous ne voyons pas, c'est possible, si l'Univers est vraiment plus grand que l'Univers visible. Sinon (si l'U est de taille finie et proche de celle de l'U visible), non, toutes les directions "oposées" à la notre du point de vue du quasar ramènent à une région visible pour nous aussi, tous le monde voit la même chose décalée dans le temps.

a+

[invite3f289ad9]

Je suis d'accord

Mais y'a encore un truc qui m'étonne, est quand on dit "la lumière du fond de l'Univers n'a pas encore eu le temps de nous parvenir"... Mais à l'origine, l'Univers était contenu dans un tout petit espace non? Ensuite il a commencé à s'étendre...

J'imagine un groupe de mecs, la nuit, compact, avec chacun une bougie à la main. D'un coup, ils commencent à s'éloigner les uns des autres en courant. Ben la lumière de chaque bougie continue d'éclairer l'origine, et partout autour, non C'est pas comme s'ils couraient plus vite que la lumière, et dans ce cas il faudrait attendre au centre, que la lumière des bougies y revienne... C'est notre cas?

[invite3f289ad9]

Soit sa courbure est positive (alors il n'y a pas le choix, il est fini, mais il peut être considérablement plus grand que l'Univers observable) soit elle est nulle (peu probable) ou négative. Dans ce cas, il peut rester fini si sa topologie n'est pas simplement connexe. La géométrie non euclidienne autorise pas mal de truc non intuitifs.

Par exemple, on peut quitter la Terre, voyager en ligne droite sur des milliards d'années lumière, et subitement, on peut retomber face à la Terre sans comprendre??

[Gilgamesh]

Je suis d'accord

Mais y'a encore un truc qui m'étonne, est quand on dit "la lumière du fond de l'Univers n'a pas encore eu le temps de nous parvenir"... Mais à l'origine, l'Univers était contenu dans un tout petit espace non?

l'Univers visible, oui. Mais si l'hypothèse de l'inflation est exacte, la fraction de l'Univers total observable représente un minuscule fragment de l'espace qui est entré en expansion. Dans ce cas, la majeure partie de l'Univers total se trouve derrière l'horizon cosmique et nous n'avons accès qu'à la bulle que la lumière à eu le temps de parcourir depuis les origines.

a+

[Garion]

J'imagine un groupe de mecs, la nuit, compact, avec chacun une bougie à la main. D'un coup, ils commencent à s'éloigner les uns des autres en courant. Ben la lumière de chaque bougie continue d'éclairer l'origine, et partout autour, non C'est pas comme s'ils couraient plus vite que la lumière, et dans ce cas il faudrait attendre au centre, que la lumière des bougies y revienne... C'est notre cas?

Imagine toi plus tôt, dans le cas d'une courbure nulle et positive :
Une feuille de papier élastique infinie et totalement couverte de mecs bien serrés. Et tout de suite, cette feuille se met à s'étirer en écartant les gars (qui eux même peuvent se déplacer un peu sur la surface).
Tu rajoutes une 3eme dimension, et c'est joué.
Dés le début, il y avait donc des mecs suffisamment loin pour que tu ne reçoives pas la lumière (surtout que la feuille s'est étirée très très très très vite au début).

Dans le cas d'une courbure négative :
Imagine toi une sphère à la place de le feuille, et de la même manière, elle est couverte de gars très serrés. Puis, tout de suite, la sphère se met à gonfler écartant les mecs.
Là aussi, tu rajoutes une 3eme dimension, et ça donne une bonne image.
De nouveau, dés le début, il y avait des gars suffisamment loin pour que la lumière ne t'arrive pas tout de suite.

[Garion]

Par exemple, on peut quitter la Terre, voyager en ligne droite sur des milliards d'années lumière, et subitement, on peut retomber face à la Terre sans comprendre??

Oui, mais uniquement si l'expansion ralentit, car pour l'instant, les distances grandissent tellement vite que tu n'arriveras jamais à faire le tour.