Loi de Hubble , décalage vers le rouge , expansion de l'univers

[invitebfbf7ceb]

Mais les galaxies à quelle vitesse vont-elles ? Est-il possible qu'elles aillent si vite que leur couleur en soit affectée ? Cela voudrait dire que des galaxies pourraient disparaitre à l'oeil nu, devenir noire ? Si ces galaxies vont si vite, quelle est la source de leur énergie de propulsion ?
La loi Hubble "leur vitesse d'éloignement est proportionnelle à leur distance" n'est-elle pas fausse par essence puisque si elle est vraie, cela voudrait dire que plus la galaxie est lointaine plus elle va vite, or 1- elles ne peuvent pas aller au-delà d'une certaine vitesse (la vitesse de la lumière), donc 2-l'univers est fini, et 3-cela fait de la Terre le centre de l'univers. La loi Hubble détermine l'âge de l'univers, donc cela veut bien dire qu'avant une certaine date, l'univers n'existait pas... alors qu'y avait-il avant ?
De plus si la loi Hubble est vraie, cela veut dire également que les galaxies les plus éloignées de nous sont aussi les plus rapides et donc les moins massives, autrement dit les galaxies les plus proches de nous sont aussi les plus grandes... et par conséquent nous serions la plus grande galaxie de l'univers avec 100.000 années-lumière de diamètre.
Mais c'est démenti dans les faits, puisque la voie lactée n'est pas la plus grande galaxie : Andromède est 2 fois plus grande, et la galaxie Sculptor est 200 fois plus petite qu'Andromède tout en étant 10 fois plus proche.
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[invite88ef51f0]

Le décalage spectral vient principalement de l'expansion et non de la vitesse pour les galaxies éloignées. L'effet Doppler dû à la vitesse est un effet supplémentaire. L'ordre de grandeur de la vitesse d'une galaxie est de la centaine de km/s, il me semble.
L'effet Doppler reste faible (100 km/s c'est faible par rapport aux 300 000 km/s de la lumière), mais est tout à fait mesurable si on a une précision suffisante.

La loi Hubble "leur vitesse d'éloignement est proportionnelle à leur distance" n'est-elle pas fausse par essence

Si. Le décalage spectral mesuré provient de l'expansion de l'Univers et non du mouvement des galaxies.

l'univers est fini

On en sait rien, mais ça n'intervient pas dans le problème.

cela fait de la Terre le centre de l'univers

Non. Comme je l'ai déjà dit, tous les observateurs verraient les galaxies s'éloigner d'eux. C'est comme des fourmis qui se baladent sur un ballon de baudruche. Si tu le gonfles, elles vont s'éloigner les unes des autres, sans forcément qu'elles soient le centre de la colonie.

alors qu'y avait-il avant ?

La question n'a pas forcément de sens. Par exemple, qu'y a-t-il au nord du Pôle Nord ? Mais la réponse est de toute façon qu'on n'en sait rien. Nos théories sont limitées. On ne peut donc pas décrire les conditions extrêmes qui régnaient à cette époque. Donc on ne sait pas si le Big Bang est vraiment une singularité et la naissance de l'Univers, ou bien s'il se passait des choses qui nous dépassent à cette époque.

les plus rapides et donc les moins massives

Un gamin de 6 ans court plus vite qu'Usain Bolt ? La masse n'a pas de lien direct avec la vitesse.

Les galaxies ne s'éloignent pas de nous, c'est l'espace entre les galaxies et nous qui est en expansion.

[invitebfbf7ceb]

L'effet Doppler reste faible (100 km/s c'est faible par rapport aux 300 000 km/s de la lumière), mais est tout à fait mesurable si on a une précision suffisante.

Quels instruments/méthodes permettent de mesurer ça svp ?

[invite88ef51f0]

Un spectroscope.
À la base, c'est juste un élément qui sépare les couleurs (prisme, réseau, ...) et un capteur pour mesurer l'intensité à chaque longueur d'onde.

[Gilgamesh]

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[invitebfbf7ceb]

Hubble s'est servi d'un spectroscope pour observer les spectres émis par les galaxies lointaines ?

[Gilgamesh]

Hubble s'est servi d'un spectroscope pour observer les spectres émis par les galaxies lointaines ?

Oui, forcément .

Pour faire un spectre il faut un spectroscope.

a+

[invitebfbf7ceb]

Il a "spectroscopé" l'image reçue par son téléscope-géant ? Mais comment s'y est-il pris ???
A-t-on des photos de son dispositif expérimental ?

[invite3755a822]

Le décalage spectral vient principalement de l'expansion et non de la vitesse pour les galaxies éloignées.

Voila le genre d'expression qui ne permet guère de comprendre!

Car qui dit expansion, dit probablement vitesse relative de chaque galaxie par rapprt à chaque autre galaxie.
Il faudrait préciser la nuance qui distingue l'expansion de la vitesse...

Par ailleurs, il faut être conscient que ce type de problème nécessite pour l'appréhender correctement une longue formation comme physicien ou mathématicien, suivie d'une autre longue spécialisation en physique mathématique et astrophysique...
Et en plus avoir abordé ce domaine spécifique!
Bref il est très difficile de faire comprendre ces notions par simple vulgarisation!!!

[invitec0deeed2]

C'est bien un éloignement réel et non illusoire.

Tu prend un distance a dans l'univers (suffisament grande) et une seconde après c'est a(1+H), où H ~ 10^-18 en SI.

C'est ça l'expansion.

a+

l ne me semble pas possible de généraliser le phénomène de l'expansion à l'infini à moins que l'expansion n'induise la diminution de longueur de notre mètre-étalon.
Par contre il est plausible qu'un univers fini puisse s'étirer à condition qu'il en ait la place. Je sais que ma façon de m'exprimer est prosaïque mais elle représente l'idée qu'il ne se peut que l'espace soit limité et vide.

[invite88ef51f0]

Car qui dit expansion, dit probablement vitesse relative de chaque galaxie par rapprt à chaque autre galaxie.
Il faudrait préciser la nuance qui distingue l'expansion de la vitesse...

Ça dépend des coordonnées que tu utilises (est-ce que tu considères des coordonnées qui suivent l'expansion ou non ?).
La grosse différence entre un décalage spectral dû à l'expansion et un effet Doppler et que l'expansion joue tout au long du trajet alors que l'effet Doppler ne dépend que la différence de vitesse.

Par ailleurs, il faut être conscient que ce type de problème nécessite pour l'appréhender correctement une longue formation comme physicien ou mathématicien, suivie d'une autre longue spécialisation en physique mathématique et astrophysique...
Et en plus avoir abordé ce domaine spécifique!
Bref il est très difficile de faire comprendre ces notions par simple vulgarisation!!!

Il est clair qu'il faudrait des pages pour expliquer clairement pourquoi un fluide ayant une équation d'état inférieure à -1/3 donne un paramètre de décélération négatif d'après les équations de Friedmann. Mais ça n'empêche pas que plusieurs notions sont vulgarisables.

[Gilgamesh]

Il a "spectroscopé" l'image reçue par son téléscope-géant ? Mais comment s'y est-il pris ???
A-t-on des photos de son dispositif expérimental ?

Alors, si on veut être précis, en fait Hubble a rapproché ses travaux de ceux de Vesto Slipher, qui a découvert le décallage dans le rouge des spectres des nébuleuses.

Slipher a travaillé au Lowell Observatory à Flagstaff (Arizona) sur le Clark Refracting Telescope (0,61 m d'ouverture), équipé de 3 prismes pour la spectroscopie.

La bête fonctionne toujours vaillament

Alvan Clark Telescope - Lowell Observatory



Présentation du Lowell Spectrograph (pdf)





Ca faisait ce genre de spectre sur une plaque photo :

[invitebfbf7ceb]

C'est bien intéressant et joli tout ça, mais Hubble n'a pas utilisé le téléscope de Silpher ! Il était au Mont Wilson, bien loin de l'Arizona.

[Gilgamesh]

C'est bien intéressant et joli tout ça, mais Hubble n'a pas utilisé le téléscope de Silpher ! Il était au Mont Wilson, bien loin de l'Arizona.

Oui, et comme je te l'ai indiqué, il a rapproché ses travaux des mesures spectro réalisée par Slipher.

Tu peux me dire où tu veux en venir précisément ? C'est un poil fatiguant là.


a+

[invitebfbf7ceb]

Il est étrange qu'on puisse trouver des photos du dispositif de Silpher, mais pas de celui de Hubble.

[invite88ef51f0]

C'est juste que la photo n'était pas très courante à l'époque (un scientifique ne s'amusait pas à prendre en photo toutes ses manips), que toutes les photos ne sont pas numérisées et disponible sur Internet et qu'on n'a pas forcément envie de passer des heures à chercher.

Mais, même si la question est historiquement intéressante, elle n'a pas d'intérêt scientifique. On a fait beaucoup mieux que Hubble depuis 80 ans !

[invite19889740]

c'est le chaos, ça n'a pas de sens

Désolé pour le retard, mais :

[HS] Blasphème, que vois-je ? comment ose tu utiliser le mot "Chaos" à tort et à travers ? Par pitié ! http://forums.futura-sciences.com/ph...rie-chaos.html Merci de t'informer (je sais je suis lourd, mais bon, le Chaos n'est pas le chaos. (Différence de majuscule)). [/HS]

Mais, même quand mes chats courent, ils ne changent pas de couleur ! Pourquoi n'en serait-il pas de même pour les galaxies ?

Cette phrase là me fait bien rire, je dois absolument la citer et la commenter :
Tes chats courent à 299 792.458 km*s^-1 ? C'est à dire la vitesse de la lumière. On peut dire qu'ils vivent leur vie à fond.

Et puis, on ne mesure pas l'effet Doppler à l'oeil. A moins que tu ais la vision de Superman.

Bref, va potasser un peu au lieu de jouer les spécialistes, parce que même moi qui suis nul en astrophysique (Je suis plus mécanique quantique et théorie du chaos) je comprend que tu dis n'importe quoi et surtout que tu critiques des scientifiques plus intelligents que toi. C'est un comble alors fais tout de meme preuve d'humilité.

Désolé pour le HS mais ca me révolte un peu
a+

[invite3755a822]

Bonjour,

Chaos, un peu de compréhension pour Futura. Tu navigues dans la mécanique quantique. Je crois que Futura est plutôt débutant et n'a pas ton niveau...
Mais il est curieux.
Il lui faudra encore bien des mois, sinon des années.

Futura.
Je crois qu'il serait utile que tu précises ton 'profil' par exemple en signalant le niveau d'études qui est tiens actuellement, âge et connaissances en astronomie (tout débutant ou...??).
Cela éviterait les incompréhensions.

[invite19889740]

C'est vrai que je suis méchant. Je prend exemple sur tout les docteurs qui me cassent tout le temps sur tous les forums. (Ils ont 12 ans d'études après le BAC et faut croire que ca flatte leur ego d'écraser un débutant qui n'a même pas son BAC). Surtout que je suis loin d'être spécialiste (voir question suivante) Bref je me suis emporté et je regrette mes propos outrageants.
Pardon à tous et surtout à futura 2009..

Bon j'ai une question un peu ridicule, puisque je ne suis pas très calé en astrophysique, donc pour éviter le HS Inutile je poste en même temps :

On sais depuis Hubble (Einstein d'ailleur aussi, malgres sa "pseudo erreur") que l'univers est en expansion. L'effet Doppler, le décalage vers le Rouge/Bleu, ca j'ai assez bien compris. Mais après avoir fait d'autres forums de sciences et discuté d'expansion de l'univers fini ou infini, je poste cette question :

L'infini n'a pas de fin, pourquoi dire que si l'univers est infini, il peut être en expansion ? Vous avez déja traité cette question plus tôt dans le topic, mais il me semble que même si l'expansion de la distance entre 2 points (galaxies par exemple) est finie, si l'univers lui même est infini, l'expansion ne peut pas exister. Si l'univers est infini, c'est qu'il n'a pas de limites, donc il ne peut pas être plus grand qu'il ne l'est en ce moment. En effet, des galaxies ne peuvent s'éloigner que si le "contenant" (dis-je en m'exprimant grossierement) grossit lui aussi. Dans ce cas, dire que l'univers infini pourrais être en expansion revient à dire que L'infini est de plus en plus grand au fur et à mesure que le temps passe, ce qui est entièrement paradoxal.

Ainsi, ma conclusion est que l'expansion ne peut avoir lieu que dans un univers fini.

Je sais bien que selon vous, pros de l'astronphysique, c'est une erreur abominable, mais je trouve que mon raisonnement est parfaitement logique donc a vous de voir.

Merci de votre réponse. (Je me suis dit que ma question n'était pas HS puisque on parle d'expansion, donc autant définir le cadre d'application : univers fini ou infini.)
a+

[invite80fcb52e]

Non y a des infinis plus grand que d'autres en mathématiques. L'ensemble des nombres réel est un ensemble infini, l'ensemle des nombres entiers aussi, l'ensemble des entiers pairs aussi. Pourtant l'ensemble des entiers est plus grand que celui des entiers pairs, et l'ensemble des réels est même infiniment plus grand que l'ensemble des entiers (lui même infini).

Pour revenir à l'astrophysique, l'univers peut très bien être en expansion et infini. Pour donner un exemple imagine que l'univers est une règle de - l'infini à l'infini, sur chaque graduation entière tu mets une galaxie (exemple -20, 3, 10000). L'expansion va augmenter la distance entre chaque galaxie, tu peux voir ça en disant que chaque galaxie se retrouve avec le numéro d'avant multiplié par 2 par exemple. Ainsi la -20 devient -40, la 3 devient 6 et la 10000 devient 20000. Ta règle est toujours infini, pourtant chaque galaxie s'est éloigné des autres (l'écart entre 2 galaxie a doublée)... C'est ça l'expansion!!

En te plaçant au 0, qui n'est pas le centre de l'univers, tu vois même que plus une galaxie est loin plus elle "s'éloigne" vite (la 10000 a gagné 10000 place alors que la 3 en a gagné que 3), c'est la loi de Hubble...

[Alzen McCAW]

A tous... les non spécialistes, et les autres aussi

déjà re-balançons ce petit lien fort utile pour l'imagerie du bocal :http://www.dimensions-math.org/Dim_fr.htm

Ensuite je tiens à dire que malgré [bla bla bla], les BD d'Anselme sont incontournables en vulgarisation...


@ Pachy : je salue ta mansuétude, mais vraiment ne vois-tu rien ?

[invite19889740]

Non y a des infinis plus grand que d'autres en mathématiques. L'ensemble des nombres réel est un ensemble infini, l'ensemle des nombres entiers aussi, l'ensemble des entiers pairs aussi. Pourtant l'ensemble des entiers est plus grand que celui des entiers pairs, et l'ensemble des réels est même infiniment plus grand que l'ensemble des entiers (lui même infini).

En effet, je n'ai pas eu cet exemple la en tête en postant.Quelle erreur de ma part, dire que je suis sensé être bon en maths en plus (Quelle honte ) J'étais en plein délire paranoïaque sur la notion d'infini.

Pour revenir à l'astrophysique, l'univers peut très bien être en expansion et infini. Pour donner un exemple imagine que l'univers est une règle de - l'infini à l'infini, sur chaque graduation entière tu mets une galaxie (exemple -20, 3, 10000). L'expansion va augmenter la distance entre chaque galaxie, tu peux voir ça en disant que chaque galaxie se retrouve avec le numéro d'avant multiplié par 2 par exemple. Ainsi la -20 devient -40, la 3 devient 6 et la 10000 devient 20000. Ta règle est toujours infini, pourtant chaque galaxie s'est éloigné des autres (l'écart entre 2 galaxie a doublée)... C'est ça l'expansion!!

Hop merci bien ca devient très clair. Imaginant l'univers forcément fini (hé oui je suis borné) j'avais du mal à admettre une infinité possible et surtout à la comprendre (faudrais que je m'interesse un peu plus à l'astrophysique, j'aurais l'air moins C**).

Bref Merci pour la réponse, je délaisse un peu la théorie du Chaos, puis je reviens mieux informé.

Alzen mcCAW : Merci pour le lien


A+

[invitebfbf7ceb]

Y a un truc que je comprends toujours pas dans cette loi de Hubble qui est je le répète : tout corps qui s'éloigne de nous dans l'univers selon l'effet Doppler voit sa longueur d'onde se rallonger.
Selon cette loi, un objet bleu à la base devient rouge à l'observation.
Mais un objet rouge à la base alors : il devient invisible ? Détectable uniquement aux infra-rouges ? Et si il va plus vite il ne sera détectable qu'aux micro-ondes ? et si il va encore plus vite, il ne sera détectable qu'aux ondes-radio ?

[invite88ef51f0]

Encore une fois, cette interprétation en terme de vitesse amène plus de confusion qu'autre chose. Le décalage spectral a lieu au cours de la propagation.

Mais un objet rouge à la base alors : il devient invisible ? Détectable uniquement aux infra-rouges ? Et si il va plus vite il ne sera détectable qu'aux micro-ondes ? et si il va encore plus vite, il ne sera détectable qu'aux ondes-radio ?

Oui. L'exemple le plus frappant est le fond diffus cosmologique : il a été émis dans le visible 380 000 après le Big Bang et on le reçoit avec une longueur d'onde plus de 1000 fois plus grande, dans le domaine radio.

[invitebfbf7ceb]

Mais par définition on ne peut pas savoir à quelle vitesse va tel objet ?
Donc qui nous dit que l'objet bleu n'est pas réellement bleu et pas violet ?

[Gilgamesh]

Mais par définition on ne peut pas savoir à quelle vitesse va tel objet ?
Donc qui nous dit que l'objet bleu n'est pas réellement bleu et pas violet ?

Parce que tu détectes dans le spectre un succession de raies qui forment comme un "peigne" ou un "code barre" avec des séquences d'espacement très précises.

On va décaler le "peigne" jusqu'à ce que chaque dent corresponde à la raie d'un élément connu. Le décalage entre la position obtenue et la position des raies au repos donne directement le redshift (ou blushift, selon les cas).

a+

[invite88ef51f0]

Il y a effectivement un problème venant du fait que le décalage qu'on mesure vient à la fois du décalage cosmologique dû à l'expansion et de la vitesse de l'objet, et qu'on ne peut pas faire la part entre les deux. Ça entraîne des erreurs dans la détermination de la distance d'un objet. Mais l'expansion est d'autant plus importante que les objets sont loin, contrairement à l'effet Doppler qui ne dépend que de la vitesse. Donc à grande distance l'expansion l'emporte nettement et l'effet de la vitesse n'est qu'une petite distorsion dans nos mesures.

[invité576543]

Perso, je maintiens que l'ambiguïté sur le mot "vitesse" entraîne nécessairement un manque de compréhension du problème chez ceux qui ne voient pas l'ambiguïté.

Si par vitesse on entend dD/dt (qui a bien la dimension d'une vitesse), avec D la distance comobile, le "Doppler" avec cette "vitesse" là est bien croissant avec la distance.

Il y a une autre notion de vitesse, celle relative au comobile localement au machin dont c'est la vitesse. Et c'est celle-là qui donne un Doppler qui est une "petite distorsion".

Je sais que j'explique mal le point, mais si c'est suffisant pour que Coincoin ou Gilgamesh comprennent, ils peuvent expliquer mieux, en des termes corrects. (Et s'ils ne comprennent pas, c'est que je dis des conneries, Coincoin peut effacer cet inutile et potentiellement confusant message.)

Cordialement,

[invite88ef51f0]

Je suis d'accord, mis à part que ton D est la distance physique ().

Mais je persiste à penser que la deuxième solution est la plus simple pour comprendre des choses telles que le fait que le redshift augmente avec la distance. Je te mets au défi d'expliquer la loi de Hubble tout en appuyant le fait que nous ne sommes pas le centre de l'Univers sans faire appel aux coordonnées comobiles.

Et le fait de ne pas prendre en compte le flot de Hubble dans la vitesse permet de garder la même notion de vitesse à tout redshift. Expliquer les distorsion en redshift (fingers of God, effet Kaiser) est quand même bien plus simple dans cette vision.

[invitebfbf7ceb]

Je n'ai pas bien compris vos réponses : comment déterminer la vitesse d'un objet avec sa seule lumière ? Comment savoir si sa lumière est effectivement ou pas déformer par l'effet doppler. car pour affirmer que la lumière est soumis à l'effet Doppler, il faudrait déjà savoir que les objets bougent... et à quelle vitesse également.

De plus, quand Hubble déduit de ses observations que les objets s'éloignent de nous ; qui nous dit que c'est pas nous qui nous éloignons d'eux ?
Comment expliquer que nous nous éloignons de tous les azimuts ?
C'est un non-sens.