Centre de l'Univers et omniprésence du fond diffus cosmologique

[invite46b4a9f3]

Bonjour

Je m'excuse par avance de poser cette question car elle a été souvent traitée mais là vraiment , je bloque malgré toutes les explications que j'ai pu lire

Pouvez vous svp m'expliquer pourquoi l'univers n'a pas de centre ? Je n'arrive pas à me représenter autre chose que centre = origine de l'inflation. L'univers est bien sphérique? C'est une sphère qui a eu en son centre le big bang?

Et concernant le fond diffus cosmologique , pourquoi le voyons nous partout ?

Merci pour votre attention et désolé pour cette enième question posée sur ce forum , pourriez vous me répondre comme si j'avais 5 ans svp?

Au revoir
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[pm42]

L'univers est bien sphérique?

Non. On ne sait pas quelle "forme" il a ou même si cette question a un sens. Il peut être infini.
Ce qui est sphérique est l'univers visible : ce que nous pouvons en voir mais c'est comme l'horizon : ce n'est pas parce que tu ne peux pas voir au delà qu'il n'y a rien.

C'est une sphère qui a eu en son centre le big bang?

Non. Le BigBang a eu lieu partout.

Et concernant le fond diffus cosmologique , pourquoi le voyons nous partout ?

Parce que à un moment, de la lumière a été émise partout dans l'Univers. Et maintenant, nous voyons celle qui vient juste d'avoir le temps de nous arriver. Comme elle a été émise de partout, on la voit partout.

[Deedee81]

Salut,

Quelques petites précisions complémentaires :

- Si l'univers est infini, alors il l'a toujours été. Et quand on dit que l'univers a commencé "petit", on parle de l'univers observable/visible, la petite portion de l'univers infini qui a donné la partie que nous observons.
- si l'univers est fini, alors il a commencé avec la taille d'un point (peut être pas strictement ponctuel, en fait ça on n'a pas de certitude non plus).
Mais cela ne veut pas dire avec des bords et un centre.
Un univers peut être fini et sans bord (et sans centre). C'est difficile à imaginer dans la vie ordinaire où on ne rencontre pas d'objet de ce type (à part pac man, j'y reviens) mais c'est mathématiquement/physiquement possible. Deux exemples faciles à visualiser
- si l'univers a une géométrie sphérique (ce n'est pas sûr, on sait que sa géométrie est quasiment plate, mais comme on n'en voit qu'une petite partie.... !) alors suivre la surface permet de faire le tour, il n'y a pas de bord du monde. Avec deux difficultés pour visualiser : la surface d'une sphère est à deux dimensions, l'espace est à trois dimensions. Une sphère 3D est tout à fait banale mais difficile à visualiser. Et deuxième difficulté, on imagine toujours une sphère "plongée dans un espace plus grand", mais la sphère, d'un point de vue géométrie, se suffit a elle-même : pas besoin d'extérieur (ni d'intérieur, donc de centre !)
- prenons les jeux vidéos comme pac man. Si le personnage va tout droit, il se retrouve.... a son point de départ !!!! Et les bords de l'écran sont artificiels (c'est pour nous visualiser), un décalage de l'image sur l'écran ne change rien. Le monde de pac man est sans bord, sans centre et en plus il est géométriquement plat. Et là visualiser à 3D est assez facile et même "sans extérieur".

Nous ne connaissons pas la géométrie de l'univers à très grande échelle ni sa topologie. Mais :
- on constate à l'observation que l'univers est homogène et isotrope (à l'échelle du milliards d'année-lumière)
- on n'a pas besoin de tenir compte de ce qui se passe à des millions de milliards d'années-lumière (on ne saurait rien vérifier !)
- les bords sont des endroits fort bizarres (ils seraient réfléchissant ? Bloquant ?)
On choisit donc les modèles les plus simples et collant aux observations : ceux sans bords et sans centre.

Cela n'empêche pas d'explorer théoriquement les différentes possibilités, pour voir tout qui est imaginable et quelles seraient les conséquences. La seule chose qu'on a pu vérifier, c'est que si l'univers est fini et bouclé style pac man, alors sa taille est au moins de 13 milliards d'année-lumière. Bon, ça ne dit pas grand chose, mais c'est déjà àa
(on peut aussi exclure des topologies de type Möbius/bouteille de Klein, car cela entraine une violation de la chiralité, en contradiction avec la physique des neutrinos. C'est bien le seul cas que je connais où on a un tel lien "micro-macro").

[invite46b4a9f3]

Bonjour

merci pm42 et Deedee81 pour votre intervention.

Je ne comprend pas ceci : "le big bang a eu lieu partout"

Pourriez vous détailler svp?

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Je ne comprend pas ceci : "le big bang a eu lieu partout"
Pourriez vous détailler svp?

Le big bang (contrairement à ce que laisse croire son nom) n'est pas une explosion. C'est une expansion, les points de l'espace s'éloignant les uns des autres.
L'espace étant homogène et isotrope, il n'y a pas de lie préférentiel où le big bang aurait commencé.

Si l'univers est infini, alors il l'a toujours été et le big bang a commencé cette expansion partout.
Et si l'univers est fini, alors il a commencé comme un tout petit machin quasi ponctuel, mais ce petit machin n'était pas dans quelque de plus grand, c'était la totalité de toute chose (univers sans bord, voir mon message précédent). Et là aussi c'est partout dans l'univers que le big bang a commencé.

(*) le nom big bang, qui signifie "grand boum", a été inventé par Fred Hoyle (un opposant à cette théorie, décédé depuis, bien avant les meilleures confirmations par l'observation) pour se moquer de cette théorie, comme on dirait en se moquant "pffff, cette théorie du grand boum". Mais chose amusante, ce nom a eut un succès énorme. C'est assez ironique

[Amanuensis]

Je ne comprend pas ceci : "le big bang a eu lieu partout"

L'hypothèse dominante (mais en rien une certitude) est que l'Univers est «homogène», c'est à dire a partout les mêmes propriétés moyennées à grande échelle (disons au-delà de 1 milliard d'années-lumière). À l'appui de cette idée est l'observation que la distribution moyenne (à cette échelle) des galaxies apparaît la même dans toutes les directions; et, de même, le fond diffus cosmologique est remarquablement uniforme angulairement.

Si on accepte l'hypothèse d'homogénéité «partout», donc extrapolée à tout ce qu'on voit pas, alors le «big bang» est nécessairement «partout» aussi.

Au fond, on n'en sait rien. Mais l'hypothèse d'homogénéité à grande échelle étendue à tout l'Univers est simple et de bon goût, et n'est pas contredite par l'observation. On la garde, car à quoi servirait une hypothèse plus compliquée?

[Amanuensis]

Notons aussi que l'hypothèse d'homogénéité entraîne aussi l'absence de centre. Homogénéité implique l'absence d'un point spécial (tous les points sont similaires).

Les géométries (variétés) homogènes sont sans centre ; facile à voir en prenant les surfaces : des exemples de géométries homogènes sont le plan euclidien, la sphère, le tore, le cylindre (chacun muni de la métrique homogène qui va bien) ; aucun n'a de point central situé sur la surface même.