Luminosité et relativité

[Nicophil]

J'ai trouvé ça : https://en.m.wikipedia.org/wiki/Rela...t_on_intensity
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[Mailou75]

J'ai trouvé ça : https://en.m.wikipedia.org/wiki/Rela...t_on_intensity

Salut et merci,

J'ai beaucoup de mal a comprendre le chinois, surtout en anglais...

Cela dit "power per unit solid angle" + "fourth power of the Doppler factor" semble dire la même chose que ce que disait Phys4
Toutefois, comme précisé plus haut, il s'agit d'un déplacement parallèle (objet solide lambda) et non d'un déplacement "concentrique". Je suis incapable d'auto valider mes formules et j'attendais une réponse de Phys4, mais j'ai peur qu'il ne m'ai oublié, snif

Mailou

[Nicophil]

Ce qui est fort, c'est la distance angulaire qui passe par un maximum puis diminue plus on regarde loin.
Je dois dire que je n'avais pas réalisé cette conséquence des modèles de Big Bang.

[Mailou75]

Pourrais tu etre plus clair stp ? merci

[Nicophil]

Je te cite :

Selon la théorie FLRW il existerait même une D_A maximale (5,77GAL) correspondant à un z=1,65
à partir de laquelle les objets semblent au contraire être de plus en plus près.
La théorie explique cela par le fait que D_A est la distance à l'émission
et que les objets étaient très proches quand ils ont émis la lumière qu'on reçoit aujourd'hui.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,

Voici un shcéma représentant la voûte céleste. En orange, si l'observateur au centre des axes est fixe par rapport à la voûte céleste et en vert, s'il se déplace vers la droite à V=0.6c

J'ai un peu du mal à comprendre pourquoi Mailou ne fait plus de schéma?

[Mailou75]

Salut,

Je te cite :

Selon la théorie FLRW il existerait même une D_A maximale (5,77GAL) correspondant à un z=1,65
à partir de laquelle les objets semblent au contraire être de plus en plus près.
La théorie explique cela par le fait que D_A est la distance à l'émission
et que les objets étaient très proches quand ils ont émis la lumière qu'on reçoit aujourd'hui.

Tu l'as deterré celui là ^^

Alors attttention...
Il faut savoir qu'on ne mesure des distances angulaires que jusqu'à 500Al je crois (je retrouve plus le mess où Gilga le precise) (en supposant qu'on connait la taille de l'objet..) ET à z>1,65 on parle de ~10GAl autant te dire que la taille angulaire c'est niet... ET au delà de toute façon on ne mesure plus rien a part le z d'un point.

Donc le fait que Da diminue au delà de z=1,65 est un fruit de la theorie qu'aucune observation ne peut confirmer, à moins que quelqu'un ait une donnée a partager...?

J'ai un peu du mal à comprendre pourquoi Mailou ne fait plus de schéma?Pièce jointe 325275

Parce qu'il n'y a pas matière à... et celui là n'est pas si vieux (http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post5637518) il m'a donné du fil a retordre
En l'occurence ici c'est on est en train de parler du theoreme de Thales, en fait.. donc pas besoin ^^

A bientot

Mailou

[Mailou75]

Sinon pour ton schema bravo, je vois que tu te mets à l'aberration, y'a à creuser...
Ce que j'ai trouvé, si ca peut t'aider, c'est que tu dois appliquer la deformation (formules Wiki qui donnent ton ellipse) d'un objet en mouvement depuis sa position "comobile" (cad "au meme age que l'observateur" en RR) sinon ca ne marche pas...
Bon courage

[Zefram Cochrane]

Salut,
C'est ce que j'ai fait puisque dans les TLs la coordonnée T injectée correspond a -R.
Y'=Y
X'=Yv.X + Yv.V×R

[Mailou75]

Salut,

Tu voulais une illustration sur le sujet la voila
Voici comment j'interprète les choses, il y a deux sujets en un, traitons les dans l'ordre :


LUMINOSITE (haut des dessins)

1) Si j'ai bien compris ce que m'a dit Phys4, le dessin de gauche résume la RR
(déplacement parallèle d'un objet solide)
Le flux reçu provenant d'un objet en mouvement varie comme (z+1)²
ce qui, si je ne me trompe pas, revient à dire que Dl=Da(z+1)
(Dl distance de luminosité et Da distance d'émission/anguaire)
qui une fois injecté dans la formule de la luminosité (qui met la distance au carré)
nous donne un bien flux qui varie en (z+1)² par rapport à une source immobile à Da

Si on prend en compte l'aberration de la lumière qui va faire que l'objet est vu plus près et plus grand qu'il n'est,
alors pour un angle de visée fixe la surface visible est (z+1)² plus petite
donc pour cet angle le flux va varier comme (z+1)⁴

2) Le dessin de droite considère cette fois une sphère centrée sur l'observateur qui s'éloigne de lui
(et donc qui grandit au passage et provoque un écartement entre les "point émetteurs")
Ici l'angle de visée est invariant, l'objet est toujours vu avec la même dimension sur le champ visuel
on peut donc appliquer la première variation du flux en (z+1)²

Par contre cette fois flux va aussi diminuer parce que l'objet source, à sa position "comobile" Dc=Da(z+1)
a grandit d'un facteur (z+1)² et donc le rapport entre ce qui est vu et ce qui est réellement
est le même que dans le cas 1 (c'est ce que j'ai essayé de représenter avec les pointillés jaunes, photons...)
on peut donc aussi appliquer cette variation sur le flux, qui va diminuer en (z+1)⁴

L'interêt de tout cela (même si ce n'est pas ce que j'espérait à l'origine..)
c'est qu'en utilisant la formule de la distance de luminosité à l'envers
et en supposant que le flux varie comme (z+1)⁴
alors on trouve que Dl=Da(z+1)² (qui est la formule utilisée pour le modèle d'expansion)


AGE DE L'OBJET (bas des dessins)

3) A gauche on a toujours la version RR normale
si on considère une surface d'Espace entre 3 points (l'observateur, le centre de l'objet et un un point en périphérie de l'objet)
pour ce qui est vu la surface vaut A
pour ce qui est (ou supposé être par projection à Dc*) la surface vaut A'~A(z+1)
Le volume d'espace temps correspondant vaut V~A(z+1) pour le cône passé
et il vaut V'=A(z+1)² pour le cône comobile
(attention les volumes sont à l'envers par rapport au Minkovski)

Ici je fais la supposition que pour l'observateur ce qui se passe à l'intérieur des volumes doit conserver une cohérence
ainsi, si on considère que l'information circule à c dans le volume comobile
qui vaut (z+1)² fois l'aire A visible entre les 3 points
et que ce qui est vu se passe à t/(z+1) où t est le temps de l'observateur
c'est qu'à la réception l'age de l'objet se calcule comme Age=racine(volume comobile)

4)Cette fois, on voit que A a augmenté d'un facteur (z+1)²
et que par conséquent on trouve V'=A(z+1)³
En fait la longueur d'onde subit deux étirements dans l'Espace, un dans le sens du déplacement (z+1)
et un dans le sens transversal du au fait que les objets s'écatent, (z+1) aussi..
Ainsi quand l'observateur mesure l'age de l'objet, il trouve que Age=t / racine(z+1)³
Ce point demanderait confirmation...

....

*..supposé parce qu'en RR l'objet n'est qu'à la position Beta.t agé de t/Gamma
et les opérations de "projections" se font toujours depuis la position comobile (cf aberration)
par contre dans la transpositon à l'univers visible, les objets sont réellement à leur position comobile,
et ils sont eux aussi agé de t (ce n'est que la projection Minkovskienne qui pose le problème de l'observateur "central")

Merci d'avance pour vos réactions
Mailou

[Mailou75]

Et pour ceux qui préfèrent les chiffres : à gauche FLRW (avec energie noire) et à droite RR rayonnante
Il faut noter que les objets "récents" liés par la gravitation suivront plutot la colone t/z+1
et que les gaz anciens suivront plutôt la colonne t/racine(z+1)³
Il faut aussi noter qu'au delà de z=1,65 (point crititique d'inflexion de Da) on ne commence a plus voir grand chose, en vrai... à part z
Et faut enfin noter aussi que la seule et unique donnée injecté dans le modèle RR c'est T=13,7

Merci d'avance pour vos critiques
Mailou

[Lansberg]

Il faut aussi noter qu'au delà de z=1,65 (point crititique d'inflexion de Da) on ne commence a plus voir grand chose, en vrai... à part z

Comment expliquer qu'on identifie des galaxies à z > 8 ?

[Nicophil]

Alors attttention...
Il faut savoir qu'on ne mesure des distances angulaires que jusqu'à 500Al je crois (je retrouve plus le mess où Gilga le precise) (en supposant qu'on connait la taille de l'objet..)

500 millions d'années de lumière ? Ou peut-être 500 Mpc ?
C'est bien dommage, on dirait que dame Nature est très pudique et refuse de nous dévoiler ses charmes...

[Nicophil]

Mais à un z suffisamment élevé, la Da redescend sous 500, non ?
Oui mais la Dl est énorme : on capte les photons mais on ne peut pas mesurer la Da.

[Lansberg]

Mais à un z suffisamment élevé, la Da redescend sous 500, non ?

Pour avoir une Da à 500 Mpc, il faudrait une galaxie dont z =21 ! On la verrait telle qu'elle était lorsque l'univers n'avait que 165 millions d'années. La plus lointaine galaxie connue a un z = 11,1 (Da = 2,66 Gal ou 816 Mpc).

On est loin du CMB avec z =1100.

[Nicophil]

La plus lointaine galaxie connue a un z = 11,1 (Da = 2,66 Gal ou 816 Mpc).

GN-z11, située à 13,4 milliards d'années de lumière !

La galaxie est observée environ 40 millions d'années après la formation des premières étoiles, et présente un rythme de formation stellaire particulièrement élevé. L'existence même d'une galaxie aussi massive à une époque aussi précoce de l'univers est en contradiction avec les modèles actuels de formation des galaxies.
https://fr.wikipedia.org/wiki/GN-z11...C3.A9ristiques

[Lansberg]

Cette galaxie n'est pas vraiment à 13,4 Gal. La lumière qui nous en parvient est partie il y a 13,4 milliards d'années lorsqu'elle se situait à 2,66 Gal (Da). Sa distance comobile est d'~ 32 Gal.

[Mailou75]

Salut,

Comment expliquer qu'on identifie des galaxies à z > 8 ?

Que sait on exactement de ces objets ?
Connait-on leur distance vue Dlt?
Connait t on l'age vu (sachant que le modele de formation des galaxies est en chantier)?
Les mesures de luminosité sont comparées a quel objet type de luminosité absolue connue ?
A t on une bonne mesure de la distance angulaire de ce "point" ? et quel est l'objet referent connu encore une fois?
Au delà de 8, à part z, en toute honeteté, a t on quoi que ce soit de serieux ?

Merci
Mailou

[Nicophil]

Connait-on leur distance vue Dlt?

Calculée d'après lambdaCDM : ils sont vieux, datant des dark ages !

A t on une bonne mesure de la distance angulaire de ce "point" ?

Mais non enfin : on n'a déjà plus de mesure angulaire à z = 1. On la calcule d'après lambdaCDM.

[Lansberg]

La taille angulaire d'une galaxie est minimale pour z = 1,65. Pour des valeurs plus faibles ou plus grandes la taille angulaire est plus grande. Une galaxie de 30 kpc (comparable à la voie lactée) apparaît toujours avec une taille angulaire de 3 à 7" quel que soit le redshift. Sachant qu'un pixel du télescope spatial représente 0,1", il peut séparer 1kpc d'une galaxie comme la notre à z=1,65. Pour des z plus grands (ou plus petits), la séparation est meilleure : pour z=5, un pixel du HST représente 0,64 kpc de la même galaxie.
On explore maintenant le ciel ultra profond en haute résolution (programme Frontier Fields) dans toutes les longueurs d'onde depuis les RX jusqu'à l'infrarouge lointain (50µm) avec des télescopes travaillant de manière complémentaire. Le HST peut explorer le ciel profond jusqu'à z=11 dans le proche infrarouge (jusqu'à 1,7µm). On a donc sans problème des photographies du ciel ultra profond. Mais pour déterminer les distances, il faut des spectres exploitables. Là encore, le HST est équipé d'un spectrographe basse résolution (Grism) complété par d'autres télescopes plus performants comme Spitzer ou par le spectrographe VIMOS du VLT.
Le futur télescope spatial James Webb permettra de dépasser z =20.

[Nicophil]

Pfiou, ah bah d'accord. Ainsi même à z = 11, on arrive à résoudre la taille angulaire.

Le problème ne se situe donc pas là mais ici :

Beh le problème c'est qu'il faudrait avoir un étalon de distance qui ne varie pas sur une large gamme de redshift, c'est à dire sur des échelles de temps de plusieurs milliards d'années ce qui est très difficile.
Certains ont utilisées les radio galaxies compactes, tu peux voir leur diamètre angulaire sur ce graphe:
http://www.aanda.org/articles/aa/ful...0327/img24.gif
Extrait de http://arxiv.org/abs/astro-ph/0401095

Si tu suppose que leur taille est constante de z=0.5 à z=4 on peut voir un minimum dans le diamètre apparent ce qui équivaut à un maximum dans la distance angulaire, autour de z~1,5.
Le problème c'est que rien ne nous permet de savoir si la distance a variée ou non et donc ce genre de mesure n'est pas une valeur sûre, c'est pourquoi elle n'est pas vraiment utilisée.

Le futur télescope spatial James Webb permettra de dépasser z =20.

En sachant qu'à de tels z, le Modèle dit qu'aucune galaxie n'a eu le temps de se former, si ?

[Nicophil]

Sinon j'avais aussi fait quelques graphes:

Age de l'univers (années) en fonction du redshift:
http://imageshack.us/photo/my-images...apture54y.png/

Evolution du facteur d'échelle et du taux d'expansion en fonction de l'age de l'univers:
http://imageshack.us/photo/my-images...apture16a.png/

Les liens sont morts, c'est bien dommage.
Quand on vous dit d'héberger sur le forum aussi !

[Lansberg]

Le problème ne se situe donc pas là mais ici :

Je ne vois pas où est le problème dans ce graphique qui donne des tailles angulaires en fonction du redshift. Le graphe est bien en accord avec ce qu'on attend avec le modèle lambdaCDM. Le commentaire "il faudrait avoir un étalon de distance qui ne varie pas sur une large gamme de redshift", sorti du contexte, ne veut pas dire grand chose.

En sachant qu'à de tels z, le Modèle dit qu'aucune galaxie n'a eu le temps de se former, si ?

Oui. C'est bien ce qu'on recherche, il me semble. Remonter à l'époque de la réionisation qui se situe peut-être entre z=17 et z=22.

[Nicophil]

Remonter à l'époque de la réionisation qui se situe peut-être entre z=17 et z=22.

Ah bah j'étais justement en train de lire ceci !

L’époque de la réionisation est encore aujourd’hui sujette à débats. Une observation appelée effet Gunn-Peterson prouve que l’Univers était presque complètement réionisé à l’époque correspondant à un décalage vers le rouge de 4[réf. nécessaire]. Les données récentes du satellite artificiel WMAP ont permis en 2003 de mettre des premières limites sérieuses sur l’époque de la réionisation, estimée alors comme s'étant produite à un décalage vers le rouge de 17, voire 22. En 2006, les nouvelles données de ce satellite ont remonté cette époque à un décalage vers le rouge de l’ordre de 10 à 12.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Réionisation

[Lansberg]

On remonte donc très près de cette époque avec GN-z11 avec son redshift de 11,1.

[Mailou75]

Salut et merci,

La taille angulaire d'une galaxie est minimale pour z = 1,65. Pour des valeurs plus faibles ou plus grandes la taille angulaire est plus grande.

Je suis d'accord pour dire que la taille angulaire presente un "caractere asymptotique" vers 1,65, mais j'ai du mal a croire qu'elle augmente au dela..
C'est la seule mesure "contradictoire" que tu opposes, y'en aurait-il d'autres ?

Une galaxie de 30 kpc (comparable à la voie lactée) apparaît toujours avec une taille angulaire de 3 à 7" quel que soit le redshift. Sachant qu'un pixel du télescope spatial représente 0,1", il peut séparer 1kpc d'une galaxie comme la notre à z=1,65. Pour des z plus grands (ou plus petits), la séparation est meilleure : pour z=5, un pixel du HST représente 0,64 kpc de la même galaxie.

Comment sait ton que c'est "la meme" que la voie lactée?
D'autant qu'à z~5 on voit un univers âgé de 1,2milliards d'années, comment peut on estimer que l'objet aurait dejà l'apparence de la voie lactée 12 milliards d'années plus tot ??
Ca fait beaucoup de suppositions...

Merci d'avance,
Mailou

[Lansberg]

Salut et merci,
Je suis d'accord pour dire que la taille angulaire presente un "caractere asymptotique" vers 1,65, mais j'ai du mal a croire qu'elle augmente au dela..
C'est la seule mesure "contradictoire" que tu opposes, y'en aurait-il d'autres ?

Lorsqu'on trace la courbe de la taille angulaire en fonction du redshift (http://www.aanda.org/articles/aa/ful...0327/img24.gif), on voit bien qu'elle passe par un minimum pour z = 1,65. C'est tout a fait en accord avec un univers en expansion (avec un taux d'expansion qui n'a cessé de diminuer). Cette valeur de z est obtenue lorsque la dérivée de la distance angulaire en fonction du redshift s'annule (dans cette fonction interviennent les densités de matière, de rayonnement et la constante cosmologique). Les objets dont z est élevé sont vus tels qu'ils étaient dans un lointain passé lorsqu'ils étaient beaucoup plus proches de nous. D'où la taille angulaire plus importante.

Comment sait ton que c'est "la meme" que la voie lactée?
D'autant qu'à z~5 on voit un univers âgé de 1,2milliards d'années, comment peut on estimer que l'objet aurait dejà l'apparence de la voie lactée 12 milliards d'années plus tot ??
Ca fait beaucoup de suppositions...

Ce n'était qu'un exemple. Je parlais d'une galaxie de 30 kpc de diamètre, donc comparable à la notre du point de vue de la taille. Rien de plus.

[Mailou75]

Salut et merci,

Lorsqu'on trace la courbe de la taille angulaire en fonction du redshift (http://www.aanda.org/articles/aa/ful...0327/img24.gif), on voit bien qu'elle passe par un minimum pour z = 1,65. C'est tout a fait en accord avec un univers en expansion (avec un taux d'expansion qui n'a cessé de diminuer). Cette valeur de z est obtenue lorsque la dérivée de la distance angulaire en fonction du redshift s'annule (dans cette fonction interviennent les densités de matière, de rayonnement et la constante cosmologique). Les objets dont z est élevé sont vus tels qu'ils étaient dans un lointain passé lorsqu'ils étaient beaucoup plus proches de nous. D'où la taille angulaire plus importante.

Oui oui je sais ce que dit la theorie

Ce n'était qu'un exemple. Je parlais d'une galaxie de 30 kpc de diamètre, donc comparable à la notre du point de vue de la taille. Rien de plus.

Certes, mais la question subsiste : quel objet de taille, poids, luminosité etc connus et d'evolution dans le temps connue sur 13,Ga sert de reference pour confronter nos mesures ? A z~5 l'objet observé est sensé avoir 1,2Ga, reconnaitrait-on meme la voie lactee a cet age ?
En fait comme le montre le tableau plus haut, on est d'accord sur le fait que vers 1,65, Da diminue/cesse de croitre, mais je trouve que les preuves de la decroissance sont maigres.. hormis la logique de la théorie elle meme que tu ennonces plus haut.

Merci
Mailou

[Lansberg]

Certes, mais la question subsiste : quel objet de taille, poids, luminosité etc connus et d'evolution dans le temps connue sur 13,Ga sert de reference pour confronter nos mesures ? A z~5 l'objet observé est sensé avoir 1,2Ga, reconnaitrait-on meme la voie lactee a cet age ?

Je ne comprends pas très bien cette histoire de référence. Il est bien évident qu'on a aucun objet lointain dont on peut suivre l'évolution dans le temps. Comme cela a déjà été précisé, on a un modèle d'univers pour lequel on connaît la variation de la taille angulaire (ou de la distance de diamètre angulaire) en fonction de z, et qu'à partir de là si on connaît le redshift d'une galaxie lointaine on peut calculer sa distance comobile et sa distance angulaire. Puis de sa taille angulaire apparente on peut calculer son diamètre réel au moment où la lumière est partie de cette galaxie. Si on veut connaître son évolution ultérieure, je suppose qu'il faut ensuite l'observer sur quelques milliards d'années !
[/QUOTE]

[Mailou75]

JComme cela a déjà été précisé, on a un modèle d'univers pour lequel on connaît la variation de la taille angulaire (ou de la distance de diamètre angulaire) en fonction de z, et qu'à partir de là si on connaît le redshift d'une galaxie lointaine on peut calculer sa distance comobile et sa distance angulaire.

D'accord, donc la colonne Da n'est pas verifiée par l'observation, la colonne Dc n'en parlons pas.. Dl approximative (et encore la RR colle pas mal jusqu'à z~2 (10Gal) et il reste l'age, tout aussi incertain... j'ai l'impression que tout ceci (inflation, constantes matiere et rayonnement, energie noire etc) pourrait s'expliquer par d'autres moyens...