Big bang, vitesse de la lumière et dimensions de l'univers

[invitec3a5cc94]

Bonjour à tous

Je suis nouveau, ni mathématicien et encore moins astrophysicien, donc je vous remercie par avance de me répondre, non par des formules mathématiques qui sont pour moi aussi compréhensibles que des hiéroglyphes mais le plus simplement du monde, par des explications à la portée du lambda moyen que je suis

Une question qui me turlupine depuis pas mal de temps, à savoir :

Le big bang = environ 14 milliards d'années
la vitesse de la lumière détermine les distances dans l'univers

Une expension de 14 milliards d'années lumière tout autour (si l'on imagine que l'expension est une sphère dont le centre est le big bang) cette même sphère en théorie aurait donc 14 milliards d'années lumière de rayon, donc les points les plus éloignés les uns des autres de l'univers correspondent au diamètre, soit 28 milliards d'années lumière

Ca c'est si l'on prend en compte le fait que rien ne peut se déplacer plus vite que la lumière (300 000 km/s)

Par contre j'ai lu (plusieurs sources) que les galaxies les plus éloignées (observées par le télescope Hubble) seraient éloignées d'environ 45.6 milliards d'années lumières, ceci à prendre donc comme étant le rayon du point d'observation (le téléscope Hubble) à la galaxie la plus éloignée, donc un diamètre de 96.2 milliards d'années lumière, et encore, ce point d'observation ne peut pas être considéré comme le centre de l'univers, de plus rien ne dit qu'Hubble a observé les galaxies les plus éloignées

Donc vous avez deviné ma question, sans être un mathématicien, et encore moins de génie, il est tout de même à ma porté de me poser la question : où sont passées las années lumière manquantes ?

Bon, je fais un effort, j'y vais de ma petite formule en partant bien sur que rien ne peut aller plus vite que la lumière :
96.2 milliards d'AL - 28 milliards d'AL = 68 milliards d'AL disparues, et moi j'aimerais bien qu'on me dise où, ou alors comment ?

D'avance merci
-----

[invite3e56819e]

C'est tout simplement du au fait que l'expansion de l'Univers est plus rapide que c (vitesse de la lumière)

PS : lorsque l'on parle de 96.2 milliards d'années lumières, on parle uniquement de l'Univers observable

[evrardo]

Bonjour à tous,

j'en profite pour poser une petite question: est ce que le Big Bang s'est produit en un point précis ou partout dans l'univers en même temps?
Aucun site ne l'explique.
Merci pour votre aide;

[Mailou75]

Salut pat530 et bienvenue sur Futura,

En cosmologie il existe plusieurs distances :
-D_LT (lookback time) qui correspond à la distance parcourue par la lumière depuis qu'elle a été émise (max : 13,7GAL)
-D_C (comobile) qui correspond à la positon actuelle de l'objet observé compte tenu de l'expansion depuis l'émission (max : 45,7GAL)
-D_A (angulaire) qui correspond à la distance apparente de l'objet (taille dans le champ visuel)
-D_L (luminosité) qui correspond à la luminosité qu'aurait un objet à cette distance sans phénomène d’expansion
Mais la mesure la plus fiable est le z : redshift cosmologique

Ce lien pour t'aider http://atunivers.free.fr/universe/redshift.html

Bonne chance

[A voir en vidéo sur Futura]

[Garion]

si l'on imagine que l'expension est une sphère dont le centre est le big bang)

j'en profite pour poser une petite question: est ce que le Big Bang s'est produit en un point précis ou partout dans l'univers en même temps?

Le big bang s'est produit partout à la fois, s'il s'était produit en un seul point précis, nous serions incapables de capteur le fond diffus cosmologique, puisque tous les photons seraient regroupé sur la surface de la sphère autour de ce point et qu'il n'y aurait aucune raison pour que nous nous situions en continu sur cette surface de sphère.

[invite23876543123]

Le big bang s'est produit partout à la fois, s'il s'était produit en un seul point précis, nous serions incapables de capteur le fond diffus cosmologique, puisque tous les photons seraient regroupé sur la surface de la sphère autour de ce point et qu'il n'y aurait aucune raison pour que nous nous situions en continu sur cette surface de sphère.

Oui mais c'est peut être la bonne question : que ce passerait-il si nou étions à la surface de cette hypersphère ???

[Garion]

Cela signifierai que nous nous déplaçons à la même vitesse que les photons du CMB, ce qui ne serait pas sans poser quelques problèmes
(Attention l'auteur parlait de sphère, pas d'hypersphère).

[invite23876543123]

Bon je prend mes précautions ! Pour quel observateur ? Si un ET né à la surface par exemple !

Réponse : le centre est partout ou nul part, c'est comme le verre à demi rempli : soit il est à moitié vide, soit il est à moitié plein !

Bref l'expansion est plus rapide que C !

[invitec3a5cc94]

Bon, comme je l'ai dit, je suis ignare dans ce domaine mais pas dénué de toute logique, alors à la lecture de ce qui a été répondu, soit plusieurs réponses, je m'interroge, à savoir :

1) l'expansion de l'univers est plus rapide que la lumière, ha bon ! je croyais que rien ne pouvait dépasser la viesse de la lumière

2) Le big bang s'est produit partout à la fois, pourtant j'ai lu et entendu maintes fois qu'à l'origine, la matière de l'univers était tellement concentrée qu'elle représenterait à elle seule le volume d'une balle de ping pong, et une balle de ping pong, ce n'est pas bien volumineux et ne peut être partout à la fois, donc si le big bang s'est produit partout à la fois, il ne peut en aucun cas avoir une concentration telle que son volume serait égal à la baballe en question

Il y a dans toutes ces questions des conceptes qui m'échappent, pour lesquels j'attends des réponses simples (autant que faire se peut) mais surtout pas des réponses invoquant une puissance divine à laquelle je ne crois pas un instant (invoquer ça, c'est juste la manière de faire des réponses pour expliquer ce que l'on ne peut expliquer, alors autant ne pas répondre)

[Zefram Cochrane]

Bonjour à tous,

j'en profite pour poser une petite question: est ce que le Big Bang s'est produit en un point précis ou partout dans l'univers en même temps?
Aucun site ne l'explique.
Merci pour votre aide;

Bonjour,
Le Big bang s'est produit partout dans l'univers en un point.
Cordialement,
Zefram

[Garion]

Le Big bang s'est produit partout dans l'univers en un point.

Non, si l'univers est infini il n'a pas eu lieu dans un point.

[invite870271b3]

Rien ne dit que l'univers est infini...

[Garion]

1) l'expansion de l'univers est plus rapide que la lumière, ha bon ! je croyais que rien ne pouvait dépasser la viesse de la lumière

L'expansion n'est pas un mouvement, il n'est pas concerné par la vitesse de la lumière. Imagine toi des fourmis qui marchent sur une un ballon, ces fourmis ne peuvent dépasser la vitesse f (la célèbre vitesse limite des fourmis ), mais si je gonfle le ballon, les fourmis peuvent s'écarter les unes des autres à une vitesse supérieure à f alors qu'elles même ne dépassent pas f par rapport à la surface du ballon.

2) Le big bang s'est produit partout à la fois, pourtant j'ai lu et entendu maintes fois qu'à l'origine, la matière de l'univers était tellement concentrée qu'elle représenterait à elle seule le volume d'une balle de ping pong, et une balle de ping pong, ce n'est pas bien volumineux et ne peut être partout à la fois, donc si le big bang s'est produit partout à la fois, il ne peut en aucun cas avoir une concentration telle que son volume serait égal à la baballe en question

Ce que dit la théorie du big-bang, c'est que plus on regarde loin, plus l'univers était concentré. Mais personne ne peut dire exactement jusqu'ou ce modèle est juste, d'une part parce que l'observation est limité, d'autre part parce qu'on sait que nos théories ont des limitations quand on arrive dans des conditions extrêmes. Quand on dit que l'univers avait la taille d'une balle de ping-pong ou d'une tête d'épingle ou quoi que ce soit d'autre, on parle de la sphère d'univers visible mais de pas de l'univers dans son ensemble.
Si l'univers est infini, c'est qu'il l'a toujours été donc pas de point. S'il est fini, c'est qu'il l'a toujours été aussi, mais on ne peut pas affirmer que tout vient d'un point.
Mais détrompe toi aussi sur le fait qu'un volume de la taille d'une balle de ping-pong ne peut pas être partout à la fois. On peut très bien imaginer un univers où quand tu pars d'un coté, tu reviens pas l'autre coté. Un tel univers à un volume fini, qui pourrait très bien être celui d'une balle de ping-pong.

[Garion]

Rien ne dit que l'univers est infini...

Rien ne dit qu'il ne l'est pas, non plus. Et j'ai depuis complété ma réponse.

[phys4]

1) l'expansion de l'univers est plus rapide que la lumière, ha bon ! je croyais que rien ne pouvait dépasser la viesse de la lumière

Bonjour,

Il est possible de définir différentes vitesses et diverses distances.
Voir par exemple le fil : http://forums.futura-sciences.com/as...se-propre.html

La lumière comme limite ne s'impose que pour des vitesses d'objets réels et des distances directement mesurables dans le système de coordonnées que l'on considère.

Au revoir.

[evrardo]

Bonjour,
l'univers contiendrait environ 10²⁷ étoiles et leurs planètes. Vous croyez vraiment que toute cette masse a été concentrée dans le volume d'une balle de ping pong?
Admettons.
Alors lors du Big Bang, cette sphère aurait explosé. L'univers devrait donc être une sphère s'agrandissant autour d'un grand vide, comme un ballon qui se gonfle.
Ce n'est pas du tout cela qu'on voit.

Il semble plus logique que le Big Bang a eu lieu partout en même temps.

[Zefram Cochrane]

Non, si l'univers est infini il n'a pas eu lieu dans un point.

Ce qui me perturbe avec cette notion d'infini à propos de l'Univers est que je ne vois pas de quel infini nous parlons.

Zefram

[Garion]

Bonjour,
l'univers contiendrait environ 10²⁷ étoiles et leurs planètes. Vous croyez vraiment que toute cette masse a été concentrée dans le volume d'une balle de ping pong?
Admettons.

Peut-être même beaucoup plus petit qu'une balle de ping-pong. La matière, c'est du vide avant tout et des particules ponctuelles qui n'ont donc pas de volume.

Alors lors du Big Bang, cette sphère aurait explosé. L'univers devrait donc être une sphère s'agrandissant autour d'un grand vide, comme un ballon qui se gonfle.
Ce n'est pas du tout cela qu'on voit.

Non, il a été précisé, qu'il s'agissait de l'univers visible qui correspondait à cette sphère, pas l'intégralité de l'univers. Donc pas de vide autour. De plus, si on a un univers fini qui "boucle", on peut avoir un volume limité sans avoir de vide autour.

[Garion]

Ce qui me perturbe avec cette notion d'infini à propos de l'Univers est que je ne vois pas de quel infini nous parlons.

C'est à dire ? Parler d'un volume infini, c'est quand même assez clair.
Il y a deux types d'infini, les infinis dénombrables et les infinis non-dénombrables. La seule différence que le volume de l'univers soit l'un ou l'autre serait l'existence d'un quanta d'espace indivisible.

En tout cas, de la même manière qu'on ne peut passer d'un volume fini à un volume inifini. On ne peut pas passer non plus d'un volume nul (un point) à un volume fini ou infini.

[invitec3a5cc94]

Bonjour,

Il est possible de définir différentes vitesses et diverses distances.
Voir par exemple le fil : http://forums.futura-sciences.com/as...se-propre.html

La lumière comme limite ne s'impose que pour des vitesses d'objets réels et des distances directement mesurables dans le système de coordonnées que l'on considère.

Au revoir.

Mouaiiii, vitesses d'objets réels : mais les galaxies sont bien des "objets" réels, et leurs éloignements continuels constatés, c'est du concret ça donc normalement mesurable sur la base de la vitesse de la lumière, non ?

[Mailou75]

Cela signifierai que nous nous déplaçons à la même vitesse que les photons du CMB, ce qui ne serait pas sans poser quelques problèmes

Il y a peu de temps quelqu'un a posé une excellente question à ce sujet :
Où se trouvent aujourd'hui les photons que nous avons émis à 380.000 ans ?

Nous sommes le CMB d'un autre observateur et la réciprocité voudrait que ce soit celui qui est "sur" notre horizon visible, notre CMB.
Or selon la théorie de l'expansion cet objet a bougé en même temps que l'espace
et s'il reçoit aujourd’hui le photon, que nous avons émis à 380.000ans, c'est que le photon n'a presque pas bougé dans l'espace,
il suivait l'objet de très près et l'atteint aujourd'hui. Mais si on considère que l'objet n'a pas bougé, que dire du photon ?

[inviteccac9361]

Bonjour,

Mouaiiii, vitesses d'objets réels : mais les galaxies sont bien des "objets" réels, et leurs éloignements continuels constatés, c'est du concret ça donc normalement mesurable sur la base de la vitesse de la lumière, non ?

Non, et c'est normal que vous raisonniez (de façon logique) comme tout un chacun ayant l'experience commune du fonctionnement des choses, mais d'une manière "naive".

Il est nécéssaire de distinguer l'espace-temps, du temps et de l'espace.
En d'autres termes, l'espace-temps peut être rendu accessible à notre compréhension en distinguant le temps et l'espace et en fournissant des valeurs relatives à notre environnement commun à ces grandeurs macroscopiques.
Le model de la RG, qui semble tenir la route, permet ceci.

Ceci implique que la notion de vitesse limite ne s'applique que "localement" idéalement au niveau du "tissu" de l'espace-temps et qu'il est tout à fait possible d'obtenir des vitesses relatives superieures à C, lorsque l'espace considéré entre deux objets est grand.
Par contre, plus l'espace est petit, et moins il sera possible d'obtenir une valeur relative superieur à la vitesse limite, qui porte bien son nom.
Ce qui paraît logique si on considère qu'une la loi naturelle s'applique à "l'endroit" considéré.
Cette vitesse limite a été identifée comme étant égale à celle de la lumière dans le vide, soit C.

Comment l'univers, observable pour le moins a-t-il pu tenir sur une "tête d'épingle" ?
Il faut tout d'abord savoir ce que représente la matière et savoir que l'atome par exemple ne peut exister que dans certaines limites de conditions energétiques du "vide", ou espace-temps (bref ce "tissu").
Au-dela, si l'énergie augmente, nous n'avons plus que les particules constituants les atomes, puis encore au-delà les particules constituant les particules des atomes et peut-être etc (cordes?)...
C'est ce qui est très exactement observé dans les accelerateurs, qui reproduisent les conditions énergétiques du "vide" aux "premiers" instants de l'univers.
Ici, on tente de donner une valeur, d'espace, la "tête d'épingle" et une valeur de temps, "aux alentours du big bang" censé représente quelque-chose à notre entendement.
Ces valeurs étant déduites des calculs sur des "choses" qui n'on plus rien à voir avec notre intuition commune.
D'où peut-être l'étonnement "naif" face à ces valeurs.

Et que dire de la petitesse du temps de Planck... ?

t_p=5.39121x10^-44s

(..)

Le temps de Planck est le temps qu'il faudrait à un photon dans le vide pour parcourir une distance égale à la longueur de Planck. Comme celle-ci est la plus petite longueur mesurable, et la vitesse de la lumière la plus grande vitesse possible, le temps de Planck est la plus petite mesure temporelle ayant une signification physique dans le cadre de nos théories présentes.

L'âge de l'Univers est estimé à environ 14 milliards d'années, soit 4×1017 secondes. Par conséquent environ soixante ordres de grandeur séparent l'échelle de Planck de l'échelle cosmique. Nos théories fondamentales actuelles, mécanique quantique et relativité générale, sont incapables d'englober dans un schéma unifié des quantités si disproportionnées.

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

Si j'ai dit des âneries, les spécialistes me corrigeront.

[phys4]

Mouaiiii, vitesses d'objets réels : mais les galaxies sont bien des "objets" réels, et leurs éloignements continuels constatés, c'est du concret ça donc normalement mesurable sur la base de la vitesse de la lumière, non ?

En effet, les galaxies lointaines que nous voyons sont des objets réels tels que nous les voyons. Seulement lorsque des personnes parlent de vitesse d'éloignement supérieure à la vitesse de la lumière, ce n'est pas la vitesse d'éloignement que nous voyons et que nous pouvons mesurer, il s'agit en fait d'une anticipation sur l'état et la position que cette galaxie aura quand elle aura le même age que la notre.
L'éloignement dont il s'agit alors, n'est pas du concret, mais une extrapolation prolongée de proche en proche.

En espace temps, il faut prendre beaucoup de précautions pour définir une distance.
Exemple, pour deux points dans un même repère inertiel, les deux points peuvent échanger des informations en continu avec un décalage temporel fixe. Par définition les deux points sont immobiles l'un par rapport à l'autre. Nous pouvons facilement mesurer leur distance par mesure du temps d'aller retour des signaux.
Si les objets ne sont pas immobiles, alors il existe plusieurs méthodes pour définir la distance, dont la mesure où l'on admet qu'elle est définie, ce qui n'est pas évident pour deux événements n'ayant aucune relation de communication entre eux.
Vous comprenez que déduire une vitesse de cette extrapolation est extrêmement audacieux et ne peut pas être considéré comme une mesure directe de la vitesse.

Au revoir.

[invitec3a5cc94]

L'expansion n'est pas un mouvement, il n'est pas concerné par la vitesse de la lumière. Imagine toi des fourmis qui marchent sur une un ballon, ces fourmis ne peuvent dépasser la vitesse f (la célèbre vitesse limite des fourmis ), mais si je gonfle le ballon, les fourmis peuvent s'écarter les unes des autres à une vitesse supérieure à f alors qu'elles même ne dépassent pas f par rapport à la surface du ballon.

Bon, j'ai quand même quelques difficultés à vous suivre, tous autant que vous êtes, mais au lieu d'avoir des réponses, je pense que cela m'amène à me poser plus de questions

Bien jolie la théorie du ballon, car si elle explique l'éloignement à une vitesse supérieure à celle de la lumière des galaxies à la surface de l'hypersphère que "serait" notre univers, cela n'explique en rien le fait que l'univers connu a 96 milliards d'AL alors qu'il devrait en avoir 28, là on parle du diamètre, et que je sache le diamètre passe par le centre
Car si l'effet de dilatation explique la vitesse d'éloignement supérieure à celle de la lumière pour les galaxies se trouvant sur la surface de cette hypersphère, cela n'explique en rien une vitesse d'éloignement supérieure à la vitesse de la lumière entre, par exemple, 2 galaxies, l'une sur la périphérie de cette spère, et l'autre en son centre, là le bas blesse, et cela va à contrario de ce qu'a écrit Phys4, à savoir :
La lumière comme limite ne s'impose que pour des vitesses d'objets réels et des distances directement mesurables dans le système de coordonnées que l'on considère.
Bien sur il a par la suite rajouté une précision qui tempère quelque peu cette affirmation, mais qui à mon sens (celui du néophyte basic) si l'on se base sur la logique pure, n'explique pas la vitesse d'éloignement du centre vers l'extérieur supérieure à la vitesse de la lumière

Je sais que par rapport à vous je suis sans doute très décalé dans mes raisonnements, je n'ai pas l'habitude d'imaginer les choses sur la base de théories mathématiques, mais je dois par mon "ignorance" représenter quand même une sacrée majorité d'humains qui se sentent bien petits par rapport à tout ça

[Mailou75]

Pardon de relancer lourdement, mais où se trouve l'erreur dans ce raisonnement svp ?

Il y a peu de temps quelqu'un a posé une excellente question à ce sujet :
Où se trouvent aujourd'hui les photons que nous avons émis à 380.000 ans ?

Nous sommes le CMB d'un autre observateur et la réciprocité voudrait que ce soit celui qui est "sur" notre horizon visible, notre CMB.
Or selon la théorie de l'expansion cet objet a bougé en même temps que l'espace
et s'il reçoit aujourd’hui le photon, que nous avons émis à 380.000ans, c'est que le photon n'a presque pas bougé dans l'espace,
il suivait l'objet de très près et l'atteint aujourd'hui. Mais si on considère que l'objet n'a pas bougé, que dire du photon ?

[Mailou75]

Bien jolie la théorie du ballon, car si elle explique l'éloignement à une vitesse supérieure à celle de la lumière des galaxies à la surface de l'hypersphère que "serait" notre univers, cela n'explique en rien le fait que l'univers connu a 96 milliards d'AL alors qu'il devrait en avoir 28 (...)

Bien jolie oui, mais si c'est l'image facilement compréhensible qu'on donne souvent, il semble qu'elle n'ait pas d'équivalent calculatoire... elle reste au stade d'image.
Pour répondre à ta question la sphère de rayon 13,7GA vaut pour l'observateur, mais comme le dit phys4 (et j'approuve) "il s'agit en fait d'une anticipation sur l'état et la position que cette galaxie aura quand elle aura le même age que la notre" on parle d'une distance comobile qui n'existe que dans le futur de l'observateur, donc sur une sphère plus grande (de rayon 45,6GA ?)
Toutefois il semblerait que cette image du ballon et des fourmis ne soit pas valide... donc il vaudrait mieux l'oublier je crois

[invite23876543123]

La lumière comme limite ne s'impose que pour des vitesses d'objets réels et des distances directement mesurables dans le système de coordonnées que l'on considère.

Non c'est faux les distances tiens, parlons-en ... : Un double décimètre (tu connais j'espère !) ; On parle d'objet massifs qui ont des géodésiques de genre temps ; mais passons ... imagine que ton double décimètre double ou triple les graduations ... alors l'expansion SPATIALE se fait plus vite que C la vitesse de l'information !!!

[invitec3a5cc94]

Bien jolie oui, mais si c'est l'image facilement compréhensible qu'on donne souvent, il semble qu'elle n'ait pas d'équivalent calculatoire... elle reste au stade d'image.
Pour répondre à ta question la sphère de rayon 13,7GA vaut pour l'observateur, mais comme le dit phys4 (et j'approuve) "il s'agit en fait d'une anticipation sur l'état et la position que cette galaxie aura quand elle aura le même age que la notre" on parle d'une distance comobile qui n'existe que dans le futur de l'observateur, donc sur une sphère plus grande (de rayon 45,6GA ?)
Toutefois il semblerait que cette image du ballon et des fourmis ne soit pas valide... donc il vaudrait mieux l'oublier je crois

Houla !!! ne nous en "ballon" pas (désolé, je n'ai pas pu résister) mais je suis largué moi dans tout ça, vous ne pouvez pas être un peu plus simples et explicites, svp, parce que si au départ vous n'êtes pas d'accord entre vous, comment voulez vous que l'ignare que je suis, vous suive ?

[Mailou75]

Houla !!! ne nous en "ballon" pas (désolé, je n'ai pas pu résister) mais je suis largué moi dans tout ça, vous ne pouvez pas être un peu plus simples et explicites, svp, parce que si au départ vous n'êtes pas d'accord entre vous, comment voulez vous que l'ignare que je suis, vous suive ?

Ben l'image reste bonne pour dire que les fourmis s'écartent sans bouger, mais je crois que c'est tout.
La fourmi ne voit jamais l'espace (plan ou sphère) de toute façon, elle voit un cône passé.
Ce que je voulais dire c'est que si tu parles d'observateur à la surface d'une hypersphère de rayon 13,7GA, tu entres dans ce modèle,
et ce n'est pas celui qui décrit correctement l'univers (FLRW) que d'autres t'expliqueront mieux que moi

PS : Si je ne suis pas d'accord avec qqun ici, fait confiance à l'autre

[Garion]

Dans l'exemple des fourmis, c'est surtout qu'on doit uniquement considérer la surface du ballon comme un espace en deux dimensions où vivent les fourmis.
Le transposer en 3 dimensions est autrement plus difficile à imager.
Mais de toute façon, oui, ce n'est qu'une image pour montrer que les fourmis ne dépassent pas leur vitesse pourtant elles peuvent s'éloigner à une vitesse supérieure.