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peut-on voir le big bang ?



  1. #1
    kiwi46

    peut-on voir le big bang ?


    ------

    Bonjour,

    J'ai lu quelque part que quand on regarde l'univers, la lumière qui nous parvient a été émise il y a un certain temps. Plus l'objet observé est loin, plus son age est grand, et par ce principe, il serait possible de voir le big bang.

    Ma question :

    Si on voyait le big bang, cela voudrais dire que sa lumière ne nous parvient que maintenant, que celle-ci a voyagé durant le temps de l'age de l'univers. Mais ça veut dire aussi que l'on est arrivé là où on est avant elle, donc qu'on a voyagé plus vite qu'elle pour aller du point zéro au point où l'on se trouve.

    Quelqu'un peut-il m'expliquer ce paradoxe (ou bien j'ai pas compris)

    Merci.

    -----

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  3. #2
    Fgordon

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Citation Envoyé par kiwi46 Voir le message
    Mais ça veut dire aussi que l'on est arrivé là où on est avant elle, donc qu'on a voyagé plus vite qu'elle pour aller du point zéro au point où l'on se trouve.
    Ben non, pas "avant". Puisqu'on la voit maintenant, c'est qu'elle est là, en même temps que nous...

    Nous ne sommes pas situés en un point, à attendre que la lumière nous parvienne. On continue de s'éloigner de tous les autres points de l'univers, et ce d'autant plus vite que ces points sont éoingnés (ce n'est pas un déplacement à proprement parler, mais l'expansion de l'univers), et on "baigne" dans un rayonnement électromagnétique qui nous arrive de loin dans le passé, certes, mais qui est là...

  4. #3
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Citation Envoyé par kiwi46 Voir le message
    Bonjour,

    J'ai lu quelque part que quand on regarde l'univers, la lumière qui nous parvient a été émise il y a un certain temps. Plus l'objet observé est loin, plus son age est grand, et par ce principe, il serait possible de voir le big bang.

    Ma question :

    Si on voyait le big bang, cela voudrais dire que sa lumière ne nous parvient que maintenant, que celle-ci a voyagé durant le temps de l'age de l'univers. Mais ça veut dire aussi que l'on est arrivé là où on est avant elle, donc qu'on a voyagé plus vite qu'elle pour aller du point zéro au point où l'on se trouve.

    Quelqu'un peut-il m'expliquer ce paradoxe (ou bien j'ai pas compris)

    Merci.
    L'expansion a commencé à l'endroit même où vous vous trouvez, comme en tout point de l'univers, simplement tous ces points étaient plus rapprochés dans le passé. Le rayonnement qui baignait l'univers a donc également été émis en tout point, y compris donc de l'endroit où vous êtes. Ce rayonnement a voyagé en ligne droite dans toutes les directions durant 13,5 milliards d'années et ce que nous voyons aujourd'hui d'où nous somme c'est ce qui a été émis à cette époque depuis des régions éloignées. Elles étaient à l'époque 1000 fois plus proche de nous, mais au cours du voyage, l'univers en expansion a allongé le chemin que devaient parcourir les photons pour arriver jusqu'à nous. De même les habitants de ces régions éloignés doivent recevoir aujourd'hui la lueur du big bang émise depuis l'endroit où vous êtes à cette époque.

    Toutefois, cette lumière n'a pu voyager aussi loin qu'à partir du moment où l'univers était devenu assez transparent pour qu'un photon voyage plus de qq cm avant d'être absorbé par le gaz opaque qui replissait l'univers. Cela a eu lieu "d'un coup" (en moins de 100 000 ans disons...) : la température a diminué suffisamment pour que le plasma (proton, électron libre) deviennent un gaz atomique (H = p+ e- liés). La température était de 3000 K et la longueur d'onde de 3000/3000K = 1 micron, soit dans les rouges profonds. Cette longueur d'onde de 1µ a été étirée par un facteur 1000, au même titre que le reste de l'univers et aujourd'hui on perçoit ce rayonnement à 1 mm ce qui correspond à une température de 3000/1000µ = 3 K

    Si l'univers avait été transparent dès le départ, le big bang resterait invisible car le décalage vers le rouge tend vers +oo quand on s'approche du t=0. C'est ce qu'on appelle l'horizon cosmologique. De la même façon, le rayonnement d'un objet qui franchit l'horizon d'un trou noir est décalé à l'infini pour l'observateur extérieur.

    a+
    Dernière modification par Gilgamesh ; 30/05/2008 à 22h48.
    Parcours Etranges

  5. #4
    bigarreau

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    C'est ce qu'on appelle l'horizon cosmologique.
    a+
    bonjour,

    y'a t il un lien entre le "phénomene" horizon cosmologique, et la densité de ce que l'on appelle la singularité originelle?
    en clair, l'horizon cosmologique est il l'horizon du "T.N" singularité originelle?

    merci

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Tonton Nano

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Bonjour,

    Citation Envoyé par bigarreau Voir le message
    bonjour,

    y'a t il un lien entre le "phénomene" horizon cosmologique, et la densité de ce que l'on appelle la singularité originelle?
    en clair, l'horizon cosmologique est il l'horizon du "T.N" singularité originelle?

    merci
    Non pas vraiment ! Comme l'a dit Gilgamesh, l'horizon cosmologique correspond au premier rayonnement qui a pu se propager, du fait de la transparence de l'univers. Une fois suffisamment froid, le plasma composé de protons et electrons a rapidement disparu (du fait de capture des proton) et les photons émis ont enfin pu se propager sans être absorbés pas ces particules. Donc à partir de ce moment, la lumière est devenue visible, ce qui veut dire qu'on ne peut pas voir ce qu'il s'est passé avant !

  8. #6
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Citation Envoyé par Tonton Nano Voir le message
    Bonjour,



    Non pas vraiment ! Comme l'a dit Gilgamesh, l'horizon cosmologique correspond au premier rayonnement qui a pu se propager, du fait de la transparence de l'univers. Une fois suffisamment froid, le plasma composé de protons et electrons a rapidement disparu (du fait de capture des proton) et les photons émis ont enfin pu se propager sans être absorbés pas ces particules. Donc à partir de ce moment, la lumière est devenue visible, ce qui veut dire qu'on ne peut pas voir ce qu'il s'est passé avant !
    Je voulais dire l'inverse.

    Ce que tu expliques est tout à fait exact mais même si (dans une expérience de pensée) on imaginait que les photons primordiaux aient pu se propager dans un espace d'emblée transparent, leur redshift tendrait vers l'infini et on ne verrait pas la singularité primordiale : je veux dire que l'horizon cosmologique est un aspect fondamental de la géométrie de l'espace temps, ce n'est pas premièrement lié aux caractéristiques de la matière.

    Ceci dit, ça ne peut rester qu'une expérience de pensée, car si le rayonnement n'était pas resté couplés avec les champs de matière, y'aurait rien du tout dans cet univers, que des photons.

    Sinon il y a une analogie profonde effectivement entre l'horizon du trou noir et l'horizon cosmologique. Mais attention, ça ne veut pas dire que nous sommes dans un trou noir. Un bonhomme au centre d'un trou noir ne verrait pas l'horizon comme nous voyons l'horizon cosmologique. La singularité ("là où il fait noir") serait pour lui au centre. C'est juste qu'il y a une grande similitude du point de vue des équations de la Relativité Générale. Et, autre similitude étonnante, un trou noir de masse univers aurait un rayon assez semblable à celui de l'horizon cosmologique (de l'ordre de 10 Gly).


    en hachuré : espace temps inobservable
    Fleche jaune : trajet de la lumière vers l'observateur (bonhomme)
    dégradé : redshift croissant de z=0 à z= +oo

    Horizon cosmologique



    Horizon du trou noir


    a+
    Parcours Etranges

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  10. #7
    bigarreau

    Re : peut-on voir le big bang ?

    merci,

    gly = giga light year?

  11. #8
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Citation Envoyé par bigarreau Voir le message
    merci,

    gly = giga light year?
    Oui, c'est bien ça.


    a+
    Parcours Etranges

  12. #9
    bigarreau

    Re : peut-on voir le big bang ?

    autre(s) chose(s)...
    il me semble que l'on dit que le "big bang" à eu lieu en tout point et au meme instant.
    peut on dire que l'horizon cosmologique (ou son vestige, son image, que sais-je...) est "present" en tout point de l'espace de la meme façon?

    il me semble aussi qu'on peut dire (grossierement) qu'au niveau de l'horizon d'un T.N. le temps de l'observateur exterieur se fige, et qu'il y a une tres forte acceleration gravitationnelle.
    peut on envisager les memes effets de l'horizon cosmologique?

  13. #10
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Citation Envoyé par bigarreau Voir le message
    autre(s) chose(s)...
    il me semble que l'on dit que le "big bang" à eu lieu en tout point et au meme instant.
    peut on dire que l'horizon cosmologique (ou son vestige, son image, que sais-je...) est "present" en tout point de l'espace de la meme façon?
    Oui, on peut dire que chaque point de l'univers peut correspondre à un point de l'horizon cosmologique dans le référentiel d'un observateur situé à une distance temporelle correspondant à l'âge cosmique de l'Univers, c'est à dire la durée enregistrée par un observateur sans mouvement propre, simplement emporté par le flux de l'expansion, observateur dit : comobile. Nous sommes d'excellents observateurs comobiles, notre vitesse propre, de l'ordre de 600 km/s étant très faible par rapport au fond de rayonnement de l'univers.

    Ici, j'ai bien séparé les observateurs mais les bulle pourraient très bien se chevaucher (c'est juste plus délicat à représenter) et les observateurs partager une grande partie de leur univers respectifs :



    Tu vois pourquoi on parle bien d'univers visible. La ligne pointillé blanche représente l'endroit d'espace temps où se situe le big bang. C'est juste l'application de la définition géométrique de la sphère, avec comme rayon... un temps, plutot qu'une distance. La sphère de l'horizon c'est simplement tous les points d'age 13,4 milliards d'années, âge cosmique de l'Univers. Ca ne permet de préjuger en rien de l'espace total engendré par l'expansion. Dans un scénario inflationnaire, cet espace pourrait être immensément plus grand (mais vraiment quoi, du genre 10 à des puissances indécentes).

    Ou pas... C'est pour cela qu'il vaut mieux garder un silence pudique et se cantonner à l'univers observable. D'un point de vue pédagogique, il est toutefois utile de se représenter qu'il existe un univers né du (même) big bang pour chaque observateur.

    Le diamètre indiquée est une distance comobile c'est à dire une distance mesuré entre deux points diamétraux de l'horizon de même âge cosmique que l'univers (donc aujourd'hui), en prenant une unité de distance qui grandit avec l'expansion (80 Gly est indicatif, ça dépend des modèles d'expansion utilisés).


    il me semble aussi qu'on peut dire (grossierement) qu'au niveau de l'horizon d'un T.N. le temps de l'observateur exterieur se fige, et qu'il y a une tres forte acceleration gravitationnelle.
    peut on envisager les memes effets de l'horizon cosmologique?
    Redshift et ralentissement du temps observé sont strictement synonyme. L'horizon correspond donc à la surface sur laquelle tout événement observé dure infiniment longtemps. D'où l'imposibilité de jeter un coup d'oeil "avant" cet évenement (ou "après" dans le cas du trou noir).

    Dans le cas d'un trou noir de masse stellaire, c'est associé à un très fort champs de gravité.
    Mais ce champs g est en M/R² (M, masse du trou noir, R distance horizon - singularité), simple application de la loi de Newton, alors que le rayon de l'horizon est simplement proportionnel à M soit R ~ M, à une constante 2G/c² près. D'où il s'ensuit que g est en 1/M. Et pour M = masse de l'univers, ben ça correspond au champs de gravité moyen de l'univers, qui est vraiment très faible, puisque la densité n'est que de 1 proton/m3 (et même en rajoutant 10 fois cette quantité de matière noire, ça reste extrêmement vide). Donc l'horizon cosmologique n'est pas associé à un fort champs de gravité, mais c'est juste du au fait que l'Univers est bien plus massif qu'un trou noir. C'est assez paradoxal, c'est sûr...


    a+
    Parcours Etranges

  14. #11
    bigarreau

    Re : peut-on voir le big bang ?

    en tout cas merci, c'est tres interressant, et impressionnant aussi, surtout:

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Et pour M = masse de l'univers, ben ça correspond au champs de gravité moyen de l'univers
    et:

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Et, autre similitude étonnante, un trou noir de masse univers aurait un rayon assez semblable à celui de l'horizon cosmologique (de l'ordre de 10 Gly).

  15. #12
    kiwi46

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Très impressionné par vos réponses, j'avoue que j'ai un peu de mal à digérer tout cela, mais je vais m'y mettre.
    A propos, avez-vous vu ce DVD sur le trou noir paru récemment avec Science et Avenir ?
    Il s'intitule "Voyage au coeur d'un trou noir", c'est une simulation crée par Alain Riazuelo, très bien faite, pédagogique et bien vulgarisée.

  16. Publicité
  17. #13
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Citation Envoyé par kiwi46 Voir le message
    Très impressionné par vos réponses, j'avoue que j'ai un peu de mal à digérer tout cela, mais je vais m'y mettre.
    A propos, avez-vous vu ce DVD sur le trou noir paru récemment avec Science et Avenir ?
    Il s'intitule "Voyage au coeur d'un trou noir", c'est une simulation crée par Alain Riazuelo, très bien faite, pédagogique et bien vulgarisée.
    Ca va faire plaisir à certain sur ce forum

    a+
    Parcours Etranges

  18. #14
    zaqiel

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Bonjour à tous,
    La question que se pose Kiwi 46 est de savoir pourquoi les premières lueurs de l'Univers seraient éternellement visibles. Prenons un exemple d'une supernova. C'est aussi une explosion. Elle se produit à 1 milliard d'années lumière de nous, donc nous la verrons dans un milliard d'années, mais pendant un laps de temps de quelques semaines. Si on regarde une d'année après que la lumière nous soit parvenue, nous n'avons aucune chance de voir l'explosion. Cela voudrait dire que lors des premiers instants de l'Univers, ce dernier a connu une très forte expansion, beaucoup plus rapide que la vitesse de la lumière. C'est une théorie qui fut emise par Gould.

  19. #15
    Gwyddon

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Ca va faire plaisir à certain sur ce forum

    a+
    alainr sera aussi ravi de savoir que Nathalie Deruelle fait sa promo dans mon cours
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  20. #16
    kiwi46

    Re : peut-on voir le big bang ?

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Ca va faire plaisir à certain sur ce forum

    a+

    pourquoi ?

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