La fuite des galaxies

[invite1390086e]

Les clients qui sont à l'infini de cet hôtel n'entendront jamais l'ordre de changer de chambre. Et s'il faut attendre le bouche-à-oreille même à la vitesse de la lumière imagine la bousculade si les premiers sortent de leur chambre avant que l'infini ait commencé à bouger.
Par ailleurs tu parles de tous les clients alors qu'ils sont une infinité. L'ensemble infini des clients ne peut pas bouger d'un bloc.

Dans le cas ou l'ordre part d'un lieu en particulier pour se propager. Mais si c'est une propriété intrinsèque d'un client de changer de chambre toutes les deux minutes on peux y ajouter une infinité de client toutes les deux minutes.
Si, en plus, cette propriété intrinsèque diminue d'une seconde a chaque fois, on à une expension accélérée.
C'est le cas de l'expension. Les espaces vides se dilatent par ce que c'est leur propriété intrinsèque, et c'est pareil partout dans l'univers. Il n'y a pas besoin de faire partir l'information d'un lieu car elle est contenue et présente partout.
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[Deedee81]

Les clients qui sont à l'infini de cet hôtel n'entendront jamais l'ordre de changer de chambre. Et s'il faut attendre le bouche-à-oreille même à la vitesse de la lumière imagine la bousculade si les premiers sortent de leur chambre avant que l'infini ait commencé à bouger.

Tu pars de l'hypothèse (il est vrai présente dans la manière
ici de formuler ce problème) que l'ordre a été envoyé de le faire.
Mais ce n'est pas une obligation. Les clients peuvent
décider de changer de chambre en même temps car
c'est dans leur nature de faire ça à ce moment là.
De toute façon, cela reste une expérience de pensée
(c'est tiré des maths en plus, pas de la physique,
c'est le fameux "Hotel de Hilbert") sensée illustrer ce que signifie
"expansion d'un univers infini". Il ne faut pas trop lui
chercher un sens physique (déjà, la construction
d'un tel hôtel couterait fort chers )

Le véritable mystère que tu soulèves est plutôt :
mais pourquoi l'univers est-il partout semblable ?
(et donc tous les clients décident de faire la même
chose en même temps). C'est le principe cosmologique.

Et là, on en sait rien. C'est juste un constat.
En tout cas, rien ne dit que ce soit vrai au-delà de
l'univers observable. Et pour celui-ci il y a
l'hypothèse de l'inflation qui est une des
explications possibles de son homogénéité.

Par ailleurs tu parles de tous les clients alors qu'ils sont une infinité. L'ensemble infini des clients ne peut pas bouger d'un bloc.

Pourquoi ????

[invitec0deeed2]

Dans le cas ou l'ordre part d'un lieu en particulier pour se propager. Mais si c'est une propriété intrinsèque d'un client de changer de chambre toutes les deux minutes on peux y ajouter une infinité de client toutes les deux minutes.
Si, en plus, cette propriété intrinsèque diminue d'une seconde a chaque fois, on à une expension accélérée.
C'est le cas de l'expension. Les espaces vides se dilatent par ce que c'est leur propriété intrinsèque, et c'est pareil partout dans l'univers. Il n'y a pas besoin de faire partir l'information d'un lieu car elle est contenue et présente partout.

Je trouve l'idée de propriété intrinsèque intéressante et je dois dire qu'au départ elle m'a scotché.
Je me suis repenché sur le problème et me suis rendu compte que chaque client devait multiplier par deux le numéro de sa chambre. Le premier obtient 1x2=2 puis 2x2=4 etc. Donc le premier doit bouger d'une chambre, le second de deux chambres, le troisième de trois chambres etc.
Il faut donc un effort colossal d'imagination pour comprendre comment le nième va trouver n fois plus d'énergie que le premier pour réaliser sa propriété intrinsèque qui du coup n'est pas uniforme.

[Deedee81]

Je trouve l'idée de propriété intrinsèque intéressante et je dois dire qu'au départ elle m'a scotché.

Moi aussi j'aime bien cette façon
de voir les choses.

Je me suis repenché sur le problème et me suis rendu compte que chaque client devait multiplier par deux le numéro de sa chambre. Le premier obtient 1x2=2 puis 2x2=4 etc. Donc le premier doit bouger d'une chambre, le second de deux chambres, le troisième de trois chambres etc.
Il faut donc un effort colossal d'imagination pour comprendre comment le nième va trouver n fois plus d'énergie que le premier pour réaliser sa propriété intrinsèque qui du coup n'est pas uniforme.

Ah ! Je comprend mieux ta remarque précédente.
Oui, tu as raison. Voilà une différence clef
entre cet exemple et l'expansion.

Dans le cas de l'hotel de Hilbert, chaque locataire
se déplace d'un nombre de chambres différents.

Dans le cas de l'expansion, chaque galaxie (ou autre)
s'éloigne de sa voisine dans les mêmes proportions
que tout autre paire de galaxie.

Pourtant, quand tu regardes bien, c'est vrai
aussi de l'hotel : la distance entre les clients
n et n+k passe de k chambres à 2k chambres,
indépendamment de n.

Alors, où est la différence ???

Dans le cas de l'hotel de Hilbert, il y a un "arrière-plan".
C'est-à-dire des chambres : les clients se déplaçent
par rapport à ces chambres.

Dans le cas de l'univers, il n'y a pas d'arrière-plan,
pas de "scène de théâtre" fixe sur laquelle se déroule
les événements, pas d'espace absolu (c'est un aspect
important en relativité). La seule chose
qui compte c'est la distance relative, la distance
entre deux galaxies. Et celle-ci augmente
de la même manière partout.
Tout comme la "distance" entre les clients double,
quels que soient les clients considérés.
Les galaxies se déplacent l'une par rapport
à l'autre mais pas par rapport à un arrière-plan
fixe.

L'expansion, c'est comme pour les clients
de l'hotel mais après avoir supprimé l'hotel !!!!

Evidemment, il peut être assez difficile
de raisonner "sans arrière-plan".
C'est tellement ancré dans notre philosophie
(newtonienne et aristotélicienne).

De plus les descriptions relativistes (relativité
générale) où on parle "d'expansion de l'espace"
plutôt que de "déplacement des galaxies"
(ce ne sont que deux manières différentes
de décrire le même phénomène)
sont très perturbantes puisqu'on dit en même
temps qu'il n'y a pas d'espace absolu.
La relativité générale est vraiment une théorie
très difficile à vulgariser
Donc, méfiance, les mots sont trompeurs !

[invite1390086e]

Une autre image peut être celle de bactéries unicellulaires. Le rêve d'une bactérie c'est de devenir deux bactéries.
Ben le rêve d'1cm³ de vide dans l'univers c'est de devenir 2cm³ de vide, et ceci partout. Le cm³ situé trés loin ne rêve pas de devenir 1km³ (pour l'objection sur le doublement du nombre de la chambre d'hotel), mais l'ajout de tous ces cm³ supplémentaire fait que deux galaxies trés éloignées s'éloigent encore plus que deux galaxies proches.

[invitec0deeed2]

Dans le cas de l'univers, il n'y a pas d'arrière-plan,
pas de "scène de théâtre" fixe sur laquelle se déroule
les événements, pas d'espace absolu (c'est un aspect
important en relativité). La seule chose
qui compte c'est la distance relative, la distance
entre deux galaxies. Et celle-ci augmente
de la même manière partout.
Tout comme la "distance" entre les clients double,
quels que soient les clients considérés.
Les galaxies se déplacent l'une par rapport
à l'autre mais pas par rapport à un arrière-plan
fixe.

De plus les descriptions relativistes (relativité
générale) où on parle "d'expansion de l'espace"
plutôt que de "déplacement des galaxies"
(ce ne sont que deux manières différentes
de décrire le même phénomène)
sont très perturbantes puisqu'on dit en même
temps qu'il n'y a pas d'espace absolu.
La relativité générale est vraiment une théorie
très difficile à vulgariser
Donc, méfiance, les mots sont trompeurs !

Mais quand même cette expansion ne fonctionne que pour les valeurs proches. Si nous nous portons vers l'infini, les vitesses de gonflement expansif tendent vers l'infini. Est-ce raisonnable en physique d'accepter l'idée de vitesses toujours plus immensément grandes ?

Pourquoi un ensemble infini ne peut pas se déplacer d'un bloc :
D'une autre façon en abordant l'idée du déplacement à l'infini il semble improbable de pouvoir transmettre un effort d'ici jusqu'à l'infini. En effet il ne semble pas qu'il existe une ligne infinie qui ne se disloquerait pas à la limite de son élasticité. L'illustration de ce fait se retrouve dans la répartition de la matière en globes bien délimités et non en objet de taille infinie. L'infini n'est jamais que la collection d'unités bien délimitées.

[invite79aadfd3]

Mais quand même cette expansion ne fonctionne que pour les valeurs proches. Si nous nous portons vers l'infini, les vitesses de gonflement expansif tendent vers l'infini. Est-ce raisonnable en physique d'accepter l'idée de vitesses toujours plus immensément grandes ?

Pourquoi un ensemble infini ne peut pas se déplacer d'un bloc :
D'une autre façon en abordant l'idée du déplacement à l'infini il semble improbable de pouvoir transmettre un effort d'ici jusqu'à l'infini. En effet il ne semble pas qu'il existe une ligne infinie qui ne se disloquerait pas à la limite de son élasticité. L'illustration de ce fait se retrouve dans la répartition de la matière en globes bien délimités et non en objet de taille infinie. L'infini n'est jamais que la collection d'unités bien délimitées.

La relativité vous dit que la notion même de vitesse relative n'a de sens que localement. Dire "la galaxie située à X milliards d'années lumière se déplace à y fois la vitesse de la lumière" n'a mathématiquement aucun sens.

[invitec0deeed2]

La relativité vous dit que la notion même de vitesse relative n'a de sens que localement. Dire "la galaxie située à X milliards d'années lumière se déplace à y fois la vitesse de la lumière" n'a mathématiquement aucun sens.

Mais dire qu'elle est emportée à y fois la vitesse de la lumière par le gonflement de l'univers a-t-il plus de sens ?

[Deedee81]

Mais dire qu'elle est emportée à y fois la vitesse de la lumière par le gonflement de l'univers a-t-il plus de sens ?

Si tu compares ce qui se passe à très très grandes
distances, ça va devenir compliqué.
Pour les raisons suivantes :

- Si tu considères une description newtonienne,
alors les images précédentes (comme l'hotel de Hilbert)
sont valables ainsi que ta remarque :
oui, à très grandes distances les galaxies
s'éloignent à des vitesses arbitrairement grandes.
Dans le cadre newtonien ce n'est pas gênant.
- Si tu considères une description relativiste (relativité
restreinte) c'est déjà mieux mais un chouillat
plus compliqué car aucune vitesse ne peut
dépasser la vitesse de la lumière.
Ce qui se passe c'est qu'à grande distance tu
constaterais que la vitesse plafone sans jamais dépasser 'c'.
- Si tu considères la description de la relativité
générale, la seule qui soit bonne, si tu considères
de telles distances, hélas, ça devient très compliqué.

La meilleure chose qu'on puisse dire c'est qu'effectivement
parler de vitesse pour deux objets éloignés n'a pas
beaucoup de sens en RG. Tout ce que tu peux décrire
c'est ce que tu mesures localement : par exemple
la lumière reçue de l'astre lointain avec décalage
vers le rouge, etc... Tout doit se raisonner
en termes de trajectoires et de physique locale.

Comment décrire la situation des deux astres très éloignés
alors ? En RG cela se fera par (par exemple) l'emploi
d'un système de coordonnées qui donne la position
des astres et ce système de coordonnées est totalement
arbitraire. C'est pour cela qu'on parle "d'expansion de l'espace",
en réalité ce dont on parle c'est de ce système de coordonnées.
Et, évidemment, comme seul ce qui est local a un sens physique
et comme un système de coordonnées est arbitraire,
une expansion de l'espace "plus rapide que c" n'y est
pas nécessairement anormale.

Il va de soit que décrire l'univers uniquement à travers
des vues locales et des abstractions mathématiques
est un exercice de haute voltige, très difficile.

Alors, tu vois où est la difficulté ?
Pffff..... Si quelqu'un arrive à expliquer
cela plus clairement que moi, c'est le bienvenu.

[invite40271050]

Bjr erectous,
La problématique dans ce genre discussion est le mot "infini".
Encore faut il DONNER un SENS à ce mot.
Déjà là ,je suis un peu dubitatif:
"..Pourquoi un ensemble infini .."
Un ENSEMBLE est il INFINI ! Je vois mal la chose.
Ou c'est un ENSEMBLE et c'est fini, ou ce n'est pas un ensemble !
Bonne journée

[Deedee81]

Bonjour,

Bjr erectous,
La problématique dans ce genre discussion est le mot "infini".
Encore faut il DONNER un SENS à ce mot.

Si ce concept te gêne en physique
(il est vrai qu'il est délicat voire insensé même
en tant qu'infini potentiel)
on peut toujours parler de grand, très grand,
extrêmement grand, plus grand que tout ce qu'on
connait, tellement grand que parler
d'infini revient au même, tout en restant fini.
(comme lorsque l'on dit : Bill Gates est
infiniment riche )

Déjà là ,je suis un peu dubitatif:
"..Pourquoi un ensemble infini .."
Un ENSEMBLE est il INFINI ! Je vois mal la chose.
Ou c'est un ENSEMBLE et c'est fini, ou ce n'est pas un ensemble !
Bonne journée

Là, je ne te comprend pas.
Si tu fais référence au mot "ensemble" en mathématique,
par exemple, alors il existe bien des ensembles infini
(l'ensemble des nombres entiers, par exemple).
"Ensemble" ne fait pas référence à "fini".

[invite34698bd2]

Mais dire qu'elle est emportée à y fois la vitesse de la lumière par le gonflement de l'univers a-t-il plus de sens ?

L'erreur est de considérer qu'il s'agit d'un déplacement ou d'un mouvement classique, or les galaxies x et y (modèles) ne bougent pas du tout, dans le sens qu'il n'y a aucune accélération à la base de cet éloignement type : c'est l'"espace entre" qui grandit. Ainsi un éloignement supérieur à "c" n'est pas en contradiction avec la RG. Par contre nous ne risquons pas de voir au delà d'un certain horizon, car la lumière si lointaine n'aura jamais le temps de nous parvenir.

Par opposition, localement, quand des galaxies entrent en collision et forment des amas etc, il y a bien une accélération puisqu'il s'agit de la gravitation. C'est à ce niveau que "c" est un horizon. Idem pour la matière éjectée d'une supernovae, il y a bien une accélération à partir d'un point de départ.

L'éloignement des galaxies dû au big bang n'est pas une accélération, personne ne se déplace (sauf localement) ! Elles ne dépensent pas d'énergie pour fuir.

Me trompé-je quelque part?

[Deedee81]

c'est l'"espace entre" qui grandit.

Non

Mais je trouve que l'expression :

Me trompé-je quelque part?

est tompeuse.
Même avec les guillemets
Elle donne l'impression qu'il y a une espèce
"d'espace absolu" qui s'agrandit.
Faudrait trouver une autre manière de
le dire, mais j'avoue que je sèche un peu
La RG (car il s'agit bien d'elle dans cette description)
est vraiment difficile à vulgariser !!!!

[invité576543]

Y'a pas inversion des deux citations dans le message précédent?

Cordialement,

[invite34698bd2]

Inversion, en effet... (ou alors c'est un drole d'humour )

Même avec les guillemets
Elle donne l'impression qu'il y a une espèce
"d'espace absolu" qui s'agrandit.

Il faut bien une image globale, qui ne sera pas parfaite :
entre x et y représentatifs,

Ca gonfle?
Ca divorce avec soi-même?
Y a t-il multiplication de cases microscopiques d'espace?
Y a t-il création d'espace? ou déformation géométrique? ou ?

D'ailleurs le terme "expansion" est mauvais aussi, car avec le "ex" on dirait qu'il y a référence à un dehors (extérieur).

[invitec0deeed2]

La meilleure chose qu'on puisse dire c'est qu'effectivement
parler de vitesse pour deux objets éloignés n'a pas
beaucoup de sens en RG. Tout ce que tu peux décrire
c'est ce que tu mesures localement : par exemple
la lumière reçue de l'astre lointain avec décalage
vers le rouge, etc... Tout doit se raisonner
en termes de trajectoires et de physique locale.

Si je raisonne en termes de composition de vitesse peut-être arriverons-nous à une certaine compréhension.

Prenons deux galaxies A et B se repoussant l'une de l'autre nous obtenons une certaine vitesse d'éloignement. Considérons une troisième galaxie C s'éloignant de B à la même vitesse. Nous obtenons alors entre A et C une vitesse d'éloignement du double. Avec n galaxies nous obtenons des vitesses d'éloignement qui correspondent à l'observation de fuite des galaxies.

[invite34698bd2]

Si je raisonne en termes de composition de vitesse peut-être arriverons-nous à une certaine compréhension.

Prenons deux galaxies A et B se repoussant l'une de l'autre nous obtenons une certaine vitesse d'éloignement. Considérons une troisième galaxie C s'éloignant de B à la même vitesse. Nous obtenons alors entre A et C une vitesse d'éloignement du double. Avec n galaxies nous obtenons des vitesses d'éloignement qui correspondent à l'observation de fuite des galaxies.

Je ne suis pas bien sûr de comprendre...
Mais je dirais que ça dépend si on parle d'observation on pas.
Les vitesses observées ne sont pas indépendantes de ton point d'observation, si c'est A, c'est pas C, ni B. Le "double" depuis quel même point (à déterminer une fois pour toutes)?

Mais si on s'extrait des conditions d'observations, alors on peut mettre des éloignements bien plus rapides que "c", sans paradoxe.

[Deedee81]

Y'a pas inversion des deux citations dans le message précédent?

Si et le pire c'est que je me suis relu

Merci d'avoir signalé la bourde.
Je ferai plus attention la prochaine fois

[invite1390086e]

moi j'avais compris que la vitesse était le mouvement des objets dans l'espace, tandis que l'expension c'est la déformation de l'espace lui même.
La vitesse étant forcément inferieure à c tandis que l'espension n'a pas de limite.

[invité576543]

moi j'avais compris que la vitesse était le mouvement des objets dans l'espace, tandis que l'expension c'est la déformation de l'espace lui même.
La vitesse étant forcément inferieure à c tandis que l'espension n'a pas de limite.

L'ennui, comme cela a été expliqué (ou tenté d'expliquer) par d'autres la Relativité Générale ne permet pas de parler aussi simplement de l'espace. Ni comme quelque chose dans lesquels les objets se déplacent, ni comme quelque chose qui se déforme.

Essayons quelques angles...

- La vitesse est une notion relative, et uniquement relative. On ne peut pas parler du mouvement d'un objet. On ne peut parler que du mouvement relatif de deux objets. Du coup, il n'y a pas de mouvement d'un objet par rapport à l'espace (ce dernier n'étant pas un objet).

- Il n'y a pas d'espace, parce qu'il n'y a aucun critère objectif permettant de dire que tel point de l'espace au temps T est "le même" que tel point de l'espace à un temps distinct de T. C'est le choix d'un système de coordonnée qui permet d'assimiler deux événements distincts comme "un seul point" de l'espace, mais le choix du système de coordonnée est arbitraire. Un autre système donne une autre description de l'espace, tout aussi valable (ou plutôt tout aussi peu valable) que l'autre.

- On peut penser en termes d'espace-temps, mais même cela pose des problèmes. Tout ce qui reste sont des relations entre événements. Ce sont ces relations que nous organisons via un système arbitraire de coordonnées, en une image que nous appelons espace-temps.

- Localement, l'image donnée est, en première approximation, celle d'un espace euclidien dans lequel un objet particulier est immobile (le sol par exemple pour le référentiel du laboratoire) et d'un axe temporel. En approfondissant, on trouve l'espace minkowskien de la relativité générale. Cette approximation locale est une illusion d'espace-temps, qui permet de parler de vitesse relative entre objets locaux, d'affirmer des lois comme la limite de la vitesse, etc. Cette illusion est efficace, au sens où elle nous permet de formaliser les observations, de chiffrer des mesures, de prédire ce qu'il se passe localement, et d'agir efficacement.

La RG propose comme loi universelle que localement l'approximation minkowskienne est excellente, et même qu'il existe des lois locales universelles. Mais en même temps la RG propose que l'extension d'un système local minkowskien à tout l'Univers ne marche pas.

La conséquence est que la notion d'espace ou de vitesse relative n'a pas un sens bien clair au-delà de l'approximation locale. On se permet de parler de position ou de vitesse en choisissant des systèmes de coordonnées particuliers, mais les chiffres que l'on obtient ne sont pas indépendants du choix du système, et n'ont pas de signification claire, et surtout pas la signification extrapolée du l'usage de ces notions de position ou de vitesse dans l'approximation locale.

Ainsi, comme il a été dit, la notion "d'expansion de l'espace" est liée à une certaine image des relations entre événements, à des choix de systèmes de coordonnées, et peut être vue comme une propriété de la combinaison (réalité + système de coordonnées), plutôt que comme une propriété d'un "espace" lui-même attribut de la "réalité".

Passer au-dessus de cela demande d'abandonner la notion d'un espace-temps en tant que chose simple, et de percevoir ce qui indépendant de tout système de coordonnées. Cela demande non pas de comprendre l'espace-temps, mais au contraire de faire un énorme effort d'abstraction amenant à ne voir que les relations entre événements, ou inversement de voir ces relations simultanément dans tous les systèmes de coordonnées possibles. Chose que je ne sais pas faire, je précise.

Ca ne doit pas être très clair... Je vais juste prendre un exemple plus simple: la vitesse en relativité. Pour comprendre le mouvement, il faut le voir dans tous les systèmes de coordonnées inertiels: autrement dit un objet a toutes les vitesses simultanément, y compris l'immobilité. Mais si on prend le mouvement relatif de deux objets, alors même si chacun a toutes les vitesses simultanément, la différence de leurs vitesses est unique. On voit ainsi ce qui est indépendant du système inertiel choisi: la vitesse relative.

La RG, c'est pareil, sauf que ce qui reste une fois pris en compte tous les systèmes de coordonnées possibles n'est pas du tout évident (bien moins que la vitesse relative!). Soyons clair: cela m'échappe, mais j'entrevois vaguement qu'il y a quelque chose qui reste, et que ça ne peut pas s'appeler espace (ça je vois) ni même espace-temps (moins clair!).

Cordialement,

[Garion]

Cette réponse m'amène deux questions :
Si on pouvait observer assez précisemment les fluctuations quantiques du vide, une fois la paire particule/antiparticule créée et avant qu'elles ne s'annihile, quelle serait leur vitesse par rapport à un observateur quelconque ?

D'autre part, on peut déterminer sa vitesse par rapport au CMB. Est-ce que cela ne serait pas d'une certaine manière une façon de définir le mouvement et l'immobilité dans l'espace ?

Merci d'avance pour vos réponses.

[Gilgamesh]

physeb : mon image n'a pas de bord et les petits carreaux sont dessinés sur ma feuille infinie sans limites. Aucun ne peut bouger car chacun est encadré par ses voisins. Imaginons que ce plan et ce quadrillage existent réellement qu'arriverait-il si je voulais faire grossir chacun des carreaux ? Rien ne bougerait.

Il s'agit d'espace, au sens le plus mathématique (ce n'est même pas le vide..., juste son contenant géométrique), pas de support matériel. Rien ne s'oppose, ni ne résiste. [QUOTE]

a+

[invité576543]

Cette réponse m'amène deux questions :
Si on pouvait observer assez précisemment les fluctuations quantiques du vide, une fois la paire particule/antiparticule créée et avant qu'elles ne s'annihile, quelle serait leur vitesse par rapport à un observateur quelconque ?

Les relations d'indétermination s'appliquent aussi, indirectement, sur la vitesse. On ne peut parler de vitesse que de quelque chose qui se déplace sur une distance suffisante.

D'autre part, on peut déterminer sa vitesse par rapport au CMB. Est-ce que cela ne serait pas d'une certaine manière une façon de définir le mouvement et l'immobilité dans l'espace ?

Oui mais c'est local! On peut déterminer localement un référentiel dans lequel le moment dipolaire du CMB s'annule. Tout ce qu'on définit est la vitesse relative par rapport au référentiel qui annule localement la mesure du moment dipolaire du CMB, non?

On doit pouvoir (?) choisir une tétrade (un champ de référentiels) telle qu'en tout point-moment la mesure dans le référentiel local du moment dipolaire du CMB est nul, mais est-ce que cela suffit pour en faire un champ de référentiel devant avoir un statut physique particulier? Le CMB est juste un objet particulier. Il y a-t-il une différence de fond par rapport au choix d'un référentiel lié à un autre objet?

Question bête: est-on capable de déterminer à distance ce référentiel? Peut-on déterminer précisément ce référentiel pour la galaxie d'Andromède par exemple?

Cordialement,

[invite3884ba83]

Le CMB est juste un objet particulier. Il y a-t-il une différence de fond par rapport au choix d'un référentiel lié à un autre objet?

A priori non, sauf que c'est un "gros" objet qui
1) remplit tout l'univers et
2) contient plus de "petits" objets que tout autre, à raison de 400 photons/cm³ soit 10⁹ fois plus que tous les protons, électrons et noyaux réunis,
3) et surtout se trouve définir le référentiel qui sépare l'espace-temps en tranches temporelles homogènes.

Question bête: est-on capable de déterminer à distance ce référentiel? Peut-on déterminer précisément ce référentiel pour la galaxie d'Andromède par exemple?

Cordialement,

Je ne comprends pas la question, qui n'est donc pas si bête! Si nous connaissons le mouvement de ce référentiel par rapport à nous, et le mouvement d'Andromède par rapport à nous, qu'est-ce qui nous empêche de les combiner pour calculer le mouvement d'Andromède par rapport au CMB et vice versa? A moins qu'il y ait une raison pour penser que la quasi-isotropie du CMB n'est valable que depuis la Terre?

Cordialement

[invitec0deeed2]

Mon approche et plus simple et j'ai des difficultés à vous suivre. Par exemple je ne sais pas ce que signifie l'abréviation CMB.

Les galaxies dans leur fuite éperdue ne rencontreront-elles pas quelque chose qui un jour les ralentira ?

[invite52c52005]

je ne sais pas ce que signifie l'abréviation CMB.

Bonjour,

CMB est l'abbréviation anglaise de Cosmic Microwave Background, c'est-à-dire, littéralement, Fond Micro-ondes Cosmique. L'expression française est plutôt Fond diffus cosmologique ou rayonnement de fond.

Qu'est-ce-que c'est ?
C'est le plus ancien rayonnement (ou le premier suivant comment on se place) émis par l'univers observable et qui est parvenu jusqu'à nous. On le détecte quelle que soit la direction dans laquelle on observe.
Il avait été prédit par la théorie du Big Bang (Gamov est le 1er qui l'a évoqué) avant sa détection dans les années 1960 (fortuitement d'ailleurs). Il est ainsi un des arguments forts en faveur de cette théorie.

Comment l'expliquer ? D'après le modèle du big bang, en remontant 13,7 milliards d'années en arrière, l'univers (observable) était beaucoup plus chaud et plus dense qu'aujourd'hui à tel point que les électrons étaient découplés des noyaux atomiques. C'était une "soupe quantique" extrêment dense à tel point que les photons, qui existaient eux-aussi, rentraient continuellement en interaction avec la matière. Ils ne pouvaient donc pas se diffuser.

Le temps passant, et l'expansion de l'univers faisant son oeuvre, la température baissa de telle sorte que les électrons se sont combinés aux noyaux atomiques pour former les 1ers atomes. C'est ce qu'on appelle l'époque de la re-combinaison (le re- est en trop, mais c'est l'expression consacrée). Les photons ont donc pu de déplacer plus librement (on dit que l'univers est devenu transparent) et c'est ce rayonnement qui constitue ce qu'on appelle actuellement le CMB.

A cette époque (environ 380 000 ans dans l'histoire de l'univers observable), la température était d'environ 3000 K, ce qui fait que cette première lumière (les 1ères étoiles n'ont existé que quelques centaines de millions d'années plus tard) était de couleur jaune-orangé. Mais en raison de l'expansion de l'univers, ces longueurs d'onde se sont "étirées" le temps de parvenir jusqu'à nous. On détecte maintenant cette 1ère lumière avec une longueur d'onde qui fait partie du domaine des micro-ondes (d'où le nom en anglais).

Depuis sa 1ère détection en 1965, ce rayonnenent est très étudié pour en apprendre plus sur les 1ers temps de l'univers et sur son évolution.
C'est pour ces études qu'ont été envoyés des satellites comme COBE, WMAP et bientôt PLANCK donnant le type d'images que l'on peut voir dans ce lien :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_diffus_cosmologique

[invité576543]

Bonsoir,

3) et surtout se trouve définir le référentiel qui sépare l'espace-temps en tranches temporelles homogènes.

Qu'appelles-tu "homogène"?

Et veux tu dire que le CMB permet un feuilletage de l'espace-temps tel que les feuillets sont distincts? Que se passe-t-il pour ce feuilletage près d'un trou noir? Ou quel est l'effet d'une lentille gravitationnelle sur le CMB et le feuilletage qu'il définit?

Je ne comprends pas la question, qui n'est donc pas si bête! Si nous connaissons le mouvement de ce référentiel par rapport à nous, et le mouvement d'Andromède par rapport à nous, qu'est-ce qui nous empêche de les combiner pour calculer le mouvement d'Andromède par rapport au CMB et vice versa?

Ca c'est calculer le mouvement d'Andromède par rapport au référentiel local à la Terre et annulant le moment dipolaire du CMB.

Je posais la question du mouvement d'Andromède par rapport au référentiel local à Andromède qui annule le moment dipolaire.

A moins qu'il y ait une raison pour penser que la quasi-isotropie du CMB n'est valable que depuis la Terre?

Isotropie une fois annulé le moment dipolaire! Par définition, si le moment dipolaire est non nul, ce n'est pas isotrope.

Vu de tout point le CMB n'est pas isotrope, et on interpréte le moment dipolaire comme un mouvement relatif de l'observateur, non?

Je ne vois pas comment l'hypothèse d'isotropie peut aider à prédire la perception non isoptrope du CMB vu d'Andomède. Mais ça m'intéresse de comprendre si c'est le cas.

Cordialement

[invite3884ba83]

Bonsoir,



Qu'appelles-tu "homogène"?

Et veux tu dire que le CMB permet un feuilletage de l'espace-temps tel que les feuillets sont distincts? Que se passe-t-il pour ce feuilletage près d'un trou noir? Ou quel est l'effet d'une lentille gravitationnelle sur le CMB et le feuilletage qu'il définit?

Homogène= tous les points de l'espace ont la même densité d'énergie. Il se trouve -observationnellement- qu'il est possible de découper l'espace-temps visible en tranches de densité constante, la normale de ces "hypersurfaces d'homogénéité" étant le temps cosmique (le paramètre t de la métrique de Roberston-Walker). L'existence d'un tel feuilletage n'a rien d'évident a priori, et c'est une observation qu'il faudra bien expliquer.

Il est évident que cette homogénéité n'est qu'une approximation, valable à très grande échelle (> amas de galaxies aujourd'hui). À la recombinaison, lors de l'émission du CMB; elle est correcte à 10^-5 près, et c'est pourquoi le modèle du big bang ne marche pas si mal. Près d'un trou noir, ou même d'une galaxie, l'approximation devient très mauvaise: le temps près du trou noir n'est plus le temps cosmique.

Ca c'est calculer le mouvement d'Andromède par rapport au référentiel local à la Terre et annulant le moment dipolaire du CMB.

Je posais la question du mouvement d'Andromède par rapport au référentiel local à Andromède qui annule le moment dipolaire.



Isotropie une fois annulé le moment dipolaire! Par définition, si le moment dipolaire est non nul, ce n'est pas isotrope.

Vu de tout point le CMB n'est pas isotrope, et on interpréte le moment dipolaire comme un mouvement relatif de l'observateur, non?

Je ne vois pas comment l'hypothèse d'isotropie peut aider à prédire la perception non isoptrope du CMB vu d'Andomède. Mais ça m'intéresse de comprendre si c'est le cas.

Cordialement

Je crois que j'ai compris (il faut parfois m'expliquer longtemps). Le dipôle est compatible avec le mouvement de la Terre par rapport aux amas de galaxies voisins, et on l'attribue sans trop d'états d'âme à ce mouvement. L'existence d'un dipôle intrinsèque n'a rien d'impossible, et impliquerait que l'univers visible soit anisotrope. S'il est anisotrope depuis deux points, il est inhomogène et il faut le décrire par des solutions de l'équation d'Einstein plus compliquées que Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker comme les univers de Bianchi. Mais on peut comprendre que la majorité (pas tous) des cosmologistes préfère utiliser FLRW jusqu'à preuve du contraire.

Cordialement

[invitec0deeed2]

CMB est l'abbréviation anglaise de Cosmic Microwave Background, c'est-à-dire, littéralement, Fond Micro-ondes Cosmique. L'expression française est plutôt Fond diffus cosmologique ou rayonnement de fond.

Merci pour cette explication.

Les échanges sur ce sujet sont devenus trop difficiles pour moi. Bonne suite.

[invite3884ba83]

Merci pour cette explication.

Les échanges sur ce sujet sont devenus trop difficiles pour moi. Bonne suite.

Désolé!

Le point est que le CMB a une température a une distribution en énergie qui est celle d'un corps noir à 2.75 K d'un bout du ciel à l'autre. Cette isotropie n'est pas parfaite, car il existe une direction du ciel où la température est plus basse de 1/1000 et la direction opposée où elle est plus élevée de 1/1000. C'est le "dipôle". Si on le soustrait, les variations de températures résiduelles sont de 1/100000 et semblent aléatoires.

Cela s'interprète en général en attribuant le 1/1000 du dipôle à un effet Doppler dû au mouvement de la Terre car cela correspond à une vitesse de 300km/s qui est justement de l'ordre de grandeur des vitesses des étoiles dans les galaxies, des galaxies dans les amas de galaxies et des amas le suns par rapport aux autres. Mais rien n'interdit qu'il existe un "vrai" dipôle dans le CMB. Mais alors il faut 1) expliquer pourquoi ce vrai dipôle est de 1/1000 et les autres fluctuations 100 fois plus faibles, et 2) se coltiner un modèle d'univers beaucoup plus compliqué avec directions privilégiées.

Vous avez dit Ockham?

Cordialement