Quelques questions sur l'expansion

[Mailou75]

Bonsoir,

J'aimerais vous soumettre quelques questions qui m'intriguent sur le sujet de l'expansion, dans l'espoir d'y voir plus clair

La première question vient de ceci :

Mailou : Une question sur Da : Pour toi, si on pouvais trianguler (avec deux yeux, parallaxe) un "objet du CMB", il se trouverait à 42 millions d'Al ?

Oui.

Et je me permet de réutiliser un graph déjà produit dans le fil cité pour tenter de préciser.

Le schéma montre comment de vastes zones de l'espace comobile (sphères de diamètre ~1/9eme de l'univers visible) vont être vues aujourd'hui. On y lit différentes valeurs utilisées en cosmologie :
- T : l'âge auquel un objet a émis la lumière qu'on reçoit aujourd'hui, c'est l'âge auquel il est vu
- Dlt/c : La distance Lookback time le temps pendant lequel a voyagé le photon (souvent traduit à tort par "l'univers visible a un rayon de 13,7Gal")
- Da : La distance (Angulaire) à laquelle l'objet se trouvait lorsqu'il a émis la lumière, sa dimension sur le champ visuel car les photons voyagent en ligne droite et l'angle formé à l'émission est aussi celui à la réception.
- Dc : La distance (Comobile) à laquelle il se trouve aujourd'hui, dans l'Espace (plan synchronisé Universel ?)
- le Redshift z+1 vaut Dc/Da et peut être évalué par la longueur colorés de la trajectoire entre émission et réception, plus elle est longue plus le z est grand , rien de précis...
- Dl : non représenté vaut Da(z+1)², le carré du rapport précédent (!) ce qui donne une Luminosité trèees faible au loin.

On y lit (en rouge) les valeurs pour les "objets" ayant émis la première lueur (CMB) : l'Univers était alors agé de ~380.000ans (T) et ces objets se trouvaient à ~42 millions d'AL (Da). Aujourd'hui, à 13,7 milliards d'années, ils se trouvent à ~46 milliards d'AL (Dc).

Le reste du schéma tente d'appliquer stricto sensu la réponse de Gilgamesh, la construction de l'image 3D (triangulable) est donc fonction de la positon à l'émission. Les objets, selon leur éloignement (Dc) sont d'abord vus de plus en plus loin (normal...) puis de plus en plus près, la courbe suivie par la lumière est aussi la "fonction" Da ! Le petit point rouge sur la 3D c'est la position à laquelle on "voit" le CMB

..........

1) Est il normal que l'on puisse voir à égale distance (Da) des objets de z différents ?? Comment discrimine-t-on (en particulier vers la limite z~1,65) entre vitesse de récession et vitesse particulière ?

2) Comme le montrent les pointillés dans la partie basse du dessin (faut zommer un peu..), les faces arrières des objets sont d'abords vues derrière (normal...) puis devant ! L'univers se retourne comme un gant vers z~1,65 et on observe une image miroir des objets. Tout ceci est-il normal ?
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[Mailou75]

La question suivante méritait d'être vérifiée, travail de "proportion" se révélant inutile...

3) On voit sur la gauche du dessin, le long de l'axe de temps, des sphères croissant de façon régulière. Si il est normal qu'elle grandissent en 2D (suivant la courbe commune montrant le ralentissement de l'expansion puis son inflexion nommée à tort "accélération de l'expansion"), il est tout à fait étonnant qu'il y aussi un effet de "chaine croissante" régulière selon l'axe de temps !? Ce graph est justement l'expression d'une variation de l'Espace en fonction d'un Temps (Universel) réputé constant. A nouveau, est-il normal d'obtenir ceci ? Est-ce la traduction d'autre chose ?...

[Mailou75]

Enfin, une analogie tout a fait barbare mais dont les conclusions sont... intéressantes

4) A droite on retrouve la figure précédente. A gauche, un "pseudo-Minkoski" (sans échelle) : on dispose sur l'espace euclidien (virtuel) des objets de façon similaire à leur position comobile, puis on trace leur trajectoire 2D+t de façon rayonnante, l'horizon particule allant à c. On applique la logique la RR (aberration de la lumière) et on obtient des objets qui sont vus de plus en plus loin, normal... (j'ai divisé la figue en deux pour la comparaison). Mais ce qui est fort c'est que l'angle obtenu, qui caractérise Da, est exactement le même pour chaque objet dans chaque figure ! Et quand je dis exactement c'est avec une précision diabolique jusque pour les plus loin (pourtant les paramètres que j'ai rentré à l'origine, H et Omégas, avaient une part d'aléatoire..?). On comprend aussi pourquoi l'échelle du dessin importe peu, elle ne modifie pas les angles.

Encore une fois, is it normal tout ça ? Peut être que c'est un repère valable je ne sais pas..? En tout cas il y a à la dessous quelque chose d'évident (pour certains) ou de remarquable

Voilà, en vous remerciant par avance pour vos réponses (sérieuses SVP)

Mailou

[Mailou75]

Ahh... et j'oubliais la question qui conditionne l'ensemble, ça se joue dans le détail grammatical mais ça a de grosses répercutions

5) Quand on parle de distance angulaire en cosmologie, définit-on le rapport entre la distance de l'objet (Da) à l'émission et son diamètre à l'émission (ce qui est fait ci-dessus) ou en prenant ce même rapport avec le diamètre à la réception (Dc) (ce qui poserait problème )?

NB: Pour la dernière figure, si on tente de comparer Redshift, âge, etc.. c'est évidement n'importe quoi, la question ne dissumule pas une théorie quelconque.

Encore merci

Mailou

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lansberg]

Bonjour,

1) Est il normal que l'on puisse voir à égale distance (Da) des objets de z différents ??

Oui. C'est la marque d'une transition entre décélération et accélération de l'expansion de l'univers pour z ~ 1,6 (valeur variable selon la part des différentes composantes de l'univers).
Pour une même Da, les z sont différents et les DL aussi du coup.

Lire à ce sujet (c'est sur arXiv) : The Angular-Diameter-Distance-Maximum and Its Redshift as Constraints on Lambda ≠ 0 FLRW Models Marcelo E. de Ara´ujo * and William R. Stoeger ** June 11, 2013

Comment discrimine-t-on (en particulier vers la limite z~1,65) entre vitesse de récession et vitesse particulière ?

Que signifie "vitesse particulière" ?

[Mailou75]

Salut et merci,

Oui. C'est la marque d'une transition entre décélération et accélération de l'expansion de l'univers pour z ~ 1,6 (valeur variable selon la part des différentes composantes de l'univers).

Oui, ce qui permet au photon de revenir, la trajectoire de la lumière est la courbe Da. Mais ces objets "visiblement" tous mélangés en non pas vus de plus en plus loin, l'univers visible qui a un rayon de seulement 5,77Gal, les amas qui se retournent et sont vus en "miroir" au delà de z~1,65, c'est tout ça qui m'interpelle

Que signifie "vitesse particulière" ?

Si je ne me trompe pas c'est le terme consacré pour la vitesse des objets par rapport à l'Espace. Elle va s'additionner ou se soustraire à la vitesse de récession suivant le sens du mouvement. Par exemple : la vitesse d'une galaxie dans un amas qui aurait une vitesse comobile exacte.

Mailou

[Lansberg]

Oui, ce qui permet au photon de revenir, la trajectoire de la lumière est la courbe Da.

Je dirais d'arriver jusqu'à nous, le verbe "revenir" laissant supposer un aller puis un retour. Depuis le bigbang, le taux d'expansion diminue ce qui augmente le rayon de la sphère de Hubble permettant aux photons qui nous fuyaient avec des vitesses de récession supérieures à c de nous atteindre.
Toujours à ce sujet l'excellent article de Tamara et Lineweaver sur les idées fausses concernant l'expansion de l'univers, les différents horizons, les vitesses de récession et la sphère de Hubble (paragraphes 3.1, 3.2 et 3.3 en particulier) : https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0310808.pdf

Mais ces objets "visiblement" tous mélangés en non pas vus de plus en plus loin, l'univers visible qui a un rayon de seulement 5,77Gal, les amas qui se retournent et sont vus en "miroir" au delà de z~1,65, c'est tout ça qui m'interpelle

J'ai du mal à comprendre la phrase !!

[Mailou75]

Salut,

Je dirais d'arriver jusqu'à nous, le verbe "revenir" laissant supposer un aller puis un retour.

Accordé
Sinon merci pour les liens, je prendrais mon anglais à deux mains et j'irais voir...

J'ai du mal à comprendre la phrase !!

Je résumais les questions que posent la première figure :

1) On voit d'abord les objets de plus en plus loin, comme en perspective " +/-normale", puis à partir de Da~5,77Gal (z~1,65) on les voit de plus en plus près. La théorie l'explique très bien mais concrètement ça veut dire que visuellement (triangulable) tout est mélangé et qu'on trouve côte à côte des objets de z différents. Au passage quid de qui est au premier plan en cas de superposition ?

2) Si on prend des "amas" suffisamment étendus pour s'en rendre compte (pas forcément ~460MPc comme sur la figure...) alors, au delà de la limite sus citée, les objets sont vus à l'envers : l'arrière de l'objet est au premier plan. C'est ce que dit la théorie, enfin... c'est ce dont j'aimerais être sur pour ne pas partir sur de mauvaises bases. Selon la réponse de Gilgamesh citée au premier message c'est ce que traduisent les courbes.

Et je me rend compte que 5) est une question finalement idiote... Da ne peut pas être un rapport entre une estimation de la taille actuelle de l'objet (aucun sens si on regarde assez loin) et l'angle vu. Da est donc définie par rapport à ce qui est vu, forcément.


............

Quelques diagrammes amusants sur le sujet :

Fig 1 : Bleu, inertiel/comobile, observe Rouge. Le photon (zig-zag jaune) mettra un certain temps pour arriver jusqu'à Bleu, mais l'image qu'il apportera sera celle de Rouge à sa position à l'émission. Le nombre de pointillés entre Bleu et Rouge (9) reste constant, c'est l'espace qui grandit.

Fig 2 : Comme existent un Temps et un Espace absolus en cosmologie on doit avoir le droit de changer facilement de repère (comme chez Newton). On décide donc de se mettre dans le repère du photon (prohibé en relativité, c'est juste pour les besoins de l'expérience). On vérifie que la figure décrit les mêmes évènements et que Bleu est le symétrique de la lumière dans la Fig 1. Rouge traverse la trajectoire du photon et continue son "temps" vers Bleu. Petite nuance tout de même par rapport à Newton, si on déplace les objets alors on déplace l'Espace avec eux !

Fig 3 : On se met dans le repère de Rouge. On a la réciproque de la Fig 1, normal. Le photon qui allait de Rouge à Bleu suit cette fois une trajectoire symétrique à celle de Rouge dans Fig 2. La lumière traverse Rouge à 45° (c local) et la portion entre l'Origine et Rouge n'est pas loin d'être une homothétie de la courbe actuelle totale de la lumière (voir partie droite du dessin).

Fig 4 : Dans le repère du photon (zig-zag orange) à nouveau les trajectoires s'inversent et ce sont les objets (et tout l'espace) qui va à c. Chacun reste "à 45°" par rapport à l'autre. Pour le photon zig-zag orange, le photon en pointillés jaunes s'éloigne de la même façon que Rouge s'éloignait de Bleu dans la Fig 1 : Les photons sont inertiels dans ce repère et leur espace grandit !

6) Qui est le photon et qui est la matière ?
Non je plaisante... la relation reste amusante alors je la partage

Merci pour vos réponses

Mailou

[Lansberg]

1) On voit d'abord les objets de plus en plus loin, comme en perspective " +/-normale", puis à partir de Da~5,77Gal (z~1,65) on les voit de plus en plus près. La théorie l'explique très bien mais concrètement ça veut dire que visuellement (triangulable) tout est mélangé et qu'on trouve côte à côte des objets de z différents. Au passage quid de qui est au premier plan en cas de superposition ?

Concrètement, on voit éventuellement les objets sous le même angle, qui passe par un minimum pour ceux dont z ~1,65. Deux objets qui ont pour z, respectivement 0,5 et 5,2 sont vus sous le même angle (même diamètre angulaire) et leur Da est la même. Par contre les DL sont différentes et les distances comobiles également.


Bonsoir,

2) Si on prend des "amas" suffisamment étendus pour s'en rendre compte (pas forcément ~460MPc comme sur la figure...) alors, au delà de la limite sus citée, les objets sont vus à l'envers : l'arrière de l'objet est au premier plan. C'est ce que dit la théorie, enfin... c'est ce dont j'aimerais être sur pour ne pas partir sur de mauvaises bases. Selon la réponse de Gilgamesh citée au premier message c'est ce que traduisent les courbes.

Là, je ne vois pas pour quelle raison il y aurait une inversion.

Fig 2 : Comme existent un Temps et un Espace absolus en cosmologie....

Il y a un espace-temps absolu. Par contre les mesures de temps et d'espace sont relatives.

J'en laisse pour plus tard !!

[Mailou75]

Salut et merci,

Concrètement, on voit éventuellement les objets sous le même angle, qui passe par un minimum pour ceux dont z ~1,65. Deux objets qui ont pour z, respectivement 0,5 et 5,2 sont vus sous le même angle (même diamètre angulaire) et leur Da est la même. Par contre les DL sont différentes et les distances comobiles également.

Oui c'est aussi ce que j'ai compris, c'est ce que traduisent toutes ces figures. Comme je disais dans le dernier message, le photon met un moment à revenir mais apporte image qui est exactement celle de l'objet à l'émission à une distance Da + redshit puisque la position comobile Dc est différente, z+1=Dc/Da + faible luminosité Dl=Da(z+1)².

Là, je ne vois pas pour quelle raison il y aurait une inversion.

La figure suivante est une sorte de "vérification", avec toutes ces distances, angles, tailles etc.. est-ce que ça marche encore si on ajoute des dimensions ? La réponse est oui, la figure globale est cohérente, ouf... (j'ai du zoomer x3 pour qu'on y voie quelque chose). Le pointillé noir est la limite z~1,65 et Da~5,77Gal où l'univers visible se "retourne", c'est aussi ~le centre de l'objet Turquoise. Ainsi, ses deux hémisphères sont vues superposées et complètement aplaties.

Pour répondre à ta question : Imagine un point sur la figure de droite (espace comobile, Dc), situé au contact entre Jaune et Vert, celui ci sera donc "concrètement" à l'avant de Jaune (du point de vue de l'observateur). Dans la figure de gauche (ce qui est vu, Da), ce point se trouve à l'arrière de "enuaJ"

En ajoutant une 2e dimension d'espace, on a l'impression sur la figure de gauche d'en voir une 3e, une sphère vue de dessus. Avec une sorte de "perspective naturelle" : deux ~cercles appartenant à la sphère et passant par les bords des objets (droites parallèles en plan comobile) de croisent sur l'horizon (point opposé à l'observateur sur la sphère). Alléchant mais j'ai vérifié ce n'est pas le cas, la courbe n'est pas une ellipse...

[Mailou75]

Pour cause ce n'est pas une sphère mais une "poire" !

C'est dommage, on ne voit pas bien la pénétration de Rouge dans le cône passé, mais j'espère que c'est suffisant pour te convaincre de cette inversion.

Rien de neuf, pas de question, les 3) et 4) ne sont toujours pas expliquées...

Merci d'avance pour votre aide

Mailou

[Lansberg]

Bonjour,

Pour répondre à ta question : Imagine un point sur la figure de droite (espace comobile, Dc), situé au contact entre Jaune et Vert, celui ci sera donc "concrètement" à l'avant de Jaune (du point de vue de l'observateur). Dans la figure de gauche (ce qui est vu, Da), ce point se trouve à l'arrière de "enuaJ"

Bravo pour ces belles images en couleur.
OK, je comprends ce que tu veux dire. Maintenant si on analyse la signification de chaque figure. A droite on a des distances comobiles d'objets c'est à dire des inobservables. Le modèle LambdaCDM permet de faire les calculs correspondants à partir de Da ou de DL. Il faut imaginer un hypothétique observateur suprême de l'espace-temps absolu qui fait un instantané de la position des objets qui composent l'univers à t0 ("en ce moment même"). Si je prends le point en question à la limite "vert-jaune", je peux sans problème le positionner par rapport aux points adjacents qui composent vert et jaune.

Mais on ne peut absolument plus tenir ce raisonnement en passant à la figure de gauche avec les Da en prétendant une "inversion", parce qu'on est plus du tout dans les conditions d'instantanéité. Le point limite "jaune-vert" et les points adjacents représentent des événements qui ne se produisent pas au même temps cosmique. C'est un mélange comme tu le dis toi même précédemment.

[Mailou75]

Salut et merci pour tes réponses,

Bravo pour ces belles images en couleur.

Merci, j'imagine que vous en avez mare de mes arc-en-ciel

OK, je comprends ce que tu veux dire. Maintenant si on analyse la signification de chaque figure. A droite on a des distances comobiles d'objets c'est à dire des inobservables. Le modèle LambdaCDM permet de faire les calculs correspondants à partir de Da ou de DL.

Oui. Pour moi la donnée d'entrée était le z, mais si on est fort en intégrale on doit pouvoir prendre n'importe quelle entrée. Dans les faits je crois que c'est le z qui se mesure le mieux. Les autres (âge : T, taille : Da et luminosité : Dl) demandent de connaître l'objet qu'on observe pour comparer les facteurs, beaucoup plus délicat... c'est là dessus que se joue la théorie.

Il faut imaginer un hypothétique observateur suprême de l'espace-temps absolu qui fait un instantané de la position des objets qui composent l'univers à t0 ("en ce moment même"). Si je prends le point en question à la limite "vert-jaune", je peux sans problème le positionner par rapport aux points adjacents qui composent vert et jaune.

Oui, c'est ça on considère la position aujourd'hui (comobile), le plan euclidien synchronisé, comme on le fait en RR. Sauf que là toutes les trajectoires sont "parallèles" donc/puisqu' (?) il n'existe qu'un espace absolu en cosmologie, le même quel que soit l'observateur.

Mais on ne peut absolument plus tenir ce raisonnement en passant à la figure de gauche avec les Da en prétendant une "inversion", parce qu'on est plus du tout dans les conditions d'instantanéité. Le point limite "jaune-vert" et les points adjacents représentent des événements qui ne se produisent pas au même temps cosmique. C'est un mélange comme tu le dis toi même précédemment.

Si, j'insiste, c'est tout l'objet de fil : Ce qui est représenté est il juste ou pas ?

En espace plat (et même courbe pour ce que j'en sais) ce qui est de plus en plus loin est vu de plus en plus loin. Déformé, étiré, ralenti, très vieux... tout ce que tu veux, mais jamais d'inversion le long d'une radiale. Ici, les objets (au moins les grands, et je ne vois pas comment la règle pourrait ne pas s'étendre aux petits, pour conserver une cohérence à toutes les échelles) sont vus en "miroir" comme dans la figure de gauche du message 10, je ne sais pas comment argumenter davantage

[Mailou75]

J'aimerais revenir là dessus, j'ai répondu un peu vite...

Concrètement, on voit éventuellement les objets sous le même angle, qui passe par un minimum pour ceux dont z ~1,65. Deux objets qui ont pour z, respectivement 0,5 et 5,2 sont vus sous le même angle (même diamètre angulaire) et leur Da est la même. Par contre les DL sont différentes et les distances comobiles également.

Il faut faire une distinction entre des objets qui subiront l'expansion (ce que je fais) et des objets qui ne changent pas de taille.

Dans la figure jointe on prend deux objets à une distance angulaire égale, donnée d'entrée Da=4,15Gal (la seule juste toutes les autres ont des virgules).
- Orange est vu à l'âge de 8,59Ga et se trouve aujourd'hui à Dc~6,27Gal
- Rouge est vu à l'âge de 1,08Ga et se trouve aujourd'hui à Dc~26,66Gal

Au dessus, on voit que le rapport des distances Dc/Da donne le z+1
- Orange a un redshift z+1~1,51 (soit presque ton z=0,5)
- Rouge a un redshift z+1~6,42 (soit presque ton z=5,2)
Le delta vient des Omégas et H que l'on aura pris.

On voit surtout qu'un objet ayant subit l'expansion va changer de diamètre angulaire (pointillés gris) tandis que les objets maintenus par la gravité, qui ne changent pas "physiquement" de taille, seront vu à diamètre angulaire égal ! D'où le besoin de préciser, car tous sont pourtant vus à la même Da. La figure du message 10 justifie qu'il en est ainsi pour une cohérence à l'ajout d'une dimension spatiale, et de toute façon les gros objets ne sont qu'un ensemble de points tu t'en doutes.

Toutefois... je pense que parler de diamètre angulaire est absurde pour la circonstance (n'y voit rien de personnel). Il faudrait pour cela qu'un objet n'ait pas changé en 8,59-1,08=7,51Gannées !? Ce qu'on voit est forcément la "division" des objets qui composent aujourd'hui (ou même 7,51Ga plus tard) un autre objet : plus lourd et sans doute un peu plus grand. Il faudrait donc pour justifier l'utilisation de cette mesure (parce que le diamètre angulaire ça reste ce qu'on mesure) d'avoir une parfaite connaissance de l'évolution des galaxies (ce qu'on a pas tout à fait aujourd'hui...). Pour résumer dire "deux objets ont la même taille angulaire" me semble impossible puisque forcément on ne parlera pas du même type d'objet.

J'en profite pour faire un mea culpa : la question 4) n'a pas de sens posée telle quelle. Si on y réfléchit, pour des objets en 2D+t qui vont subir l'expansion, le trajectoire en plan sera toujours rayonnante donc en "vue de dessus", quelle que soit la trajectoire 1D+t et la forme du cône passé, on obtiendra toujours des objets rayonnants, donc de taille angulaire identique.

Ceci vaut donc mise à jour de la question 4) : De quel type d'objet parle-t-on quand on compare les Da ?

Merci d'avance

Mailou

[Lansberg]

Bonsoir,

Merci, j'imagine que vous en avez mare de mes arc-en-ciel

Ça m'a permis de comprendre le problème posé.

Oui. Pour moi la donnée d'entrée était le z, mais si on est fort en intégrale on doit pouvoir prendre n'importe quelle entrée. Dans les faits je crois que c'est le z qui se mesure le mieux. Les autres (âge : T, taille : Da et luminosité : Dl) demandent de connaître l'objet qu'on observe pour comparer les facteurs, beaucoup plus délicat... c'est là dessus que se joue la théorie.

z est effectivement un élément essentiel. Mais on peut mesurer la Dl avec les SNIa.

il n'existe qu'un espace absolu en cosmologie

Un espace-temps.

Si, j'insiste, c'est tout l'objet de fil : Ce qui est représenté est il juste ou pas ?

Oui pour les Dc parce que c'est une construction à l'instant t₀. Non pour les Da parce que chaque point correspond à un temps cosmique différent de son voisin.

Si on reprend les points de "Jaune" en supposant qu'ils couvrent de z=6 à z=8. Les Dc vont de 27,5 à 29,8 Gal et les Da de 3,9 (pour z=6) à 3,3 Gal d'où "l'inversion" visible sur le schéma.
A chaque Da correspond un temps cosmique (0,64 Gans pour z=8 et 0,93 Gans pour z=6), ce qui fait que cette "inversion" n'est qu'apparente puisqu'il n'y a pas de simultanéité.
Il suffit d'ailleurs de regarder le graphique en haut de la page 3 (Time en fonction de proper distance) de l'article de Tamara et Lineweaver que je cite plus haut pour s'en convaincre. Les lignes d'univers d'objets de z différents sont représentées. Et il est évident qu'il n'y a aucune "inversion".

[Lansberg]

Bonjour,

Concrètement, on voit éventuellement les objets sous le même angle, qui passe par un minimum pour ceux dont z ~1,65. Deux objets qui ont pour z, respectivement 0,5 et 5,2 sont vus sous le même angle (même diamètre angulaire) et leur Da est la même. Par contre les DL sont différentes et les distances comobiles également.

Bien entendu, même diamètre angulaire si les tailles des objets à l'émission de la lumière sont identiques.

Il faut faire une distinction entre des objets qui subiront l'expansion (ce que je fais) et des objets qui ne changent pas de taille.

Dans la figure jointe on prend deux objets à une distance angulaire égale, donnée d'entrée Da=4,15Gal (la seule juste toutes les autres ont des virgules).
- Orange est vu à l'âge de 8,59Ga et se trouve aujourd'hui à Dc~6,27Gal
- Rouge est vu à l'âge de 1,08Ga et se trouve aujourd'hui à Dc~26,66Gal

Au dessus, on voit que le rapport des distances Dc/Da donne le z+1
- Orange a un redshift z+1~1,51 (soit presque ton z=0,5)
- Rouge a un redshift z+1~6,42 (soit presque ton z=5,2)
Le delta vient des Omégas et H que l'on aura pris.

On voit surtout qu'un objet ayant subit l'expansion va changer de diamètre angulaire (pointillés gris) tandis que les objets maintenus par la gravité, qui ne changent pas "physiquement" de taille, seront vu à diamètre angulaire égal ! D'où le besoin de préciser, car tous sont pourtant vus à la même Da. La figure du message 10 justifie qu'il en est ainsi pour une cohérence à l'ajout d'une dimension spatiale, et de toute façon les gros objets ne sont qu'un ensemble de points tu t'en doutes.

En parlant "d'objet" je pensais à une galaxie par exemple.

Toutefois... je pense que parler de diamètre angulaire est absurde pour la circonstance (n'y voit rien de personnel)...

La Da est directement liée au diamètre angulaire. C'est la définition même : Da = l_em / Θ
Avec Θ, le diamètre angulaire et l_em, la taille de l'objet à l'émission.

Il est bien évident que si on ne connaît pas la taille de l'objet, on ne peut atteindre Da. On peut éventuellement avoir un encadrement de la Da en supposant que la taille d'une galaxie est de l'ordre de 30 kpc. Dans ce cas, quel que soit le redshift, son diamètre angulaire est compris entre 3 et 7" d'arc.
Tout ça fait que "la Da est surtout utilisée dans la mesure de l'effet de lentille gravitationnelle pour déterminer la masse des lentilles et pour les fluctuations du CMB dont on connait la taille au moment de l'émission." (Cosmologie et relativité générale, Alice Gasparini).

La Da devenant une fonction des paramètres cosmologiques dans un univers en expansion, et qu'elle correspond à la distance propre au moment de l'émission dans un univers plat, on peut la calculer à partir de z.

[zebular]

bonjour
dslé d intervenir pour rien,mais faut reconnaitre que les graphs sont vraiment bien quand on est limité dans la compréhension mathématique comme moi.
merci mailou75 pour ces recherches

[Mailou75]

Salut,

z est effectivement un élément essentiel. Mais on peut mesurer la Dl avec les SNIa.

Oui, et la Da de plus en plus loin avec une nouvelle methode a laquelle je n’ai rien compris
Heureusement qu’on a des mesures pour «tester» la théorie. Je disais juste que le z ne necessite aucune connaissance de l’objet (donnée brute) et se mesure jusqu’à des valeurs dépassant les autres indices visuels.

Oui pour les Dc parce que c'est une construction à l'instant t₀. Non pour les Da parce que chaque point correspond à un temps cosmique différent de son voisin.
Si on reprend les points de "Jaune" en supposant qu'ils couvrent de z=6 à z=8. Les Dc vont de 27,5 à 29,8 Gal et les Da de 3,9 (pour z=6) à 3,3 Gal d'où "l'inversion" visible sur le schéma.
A chaque Da correspond un temps cosmique (0,64 Gans pour z=8 et 0,93 Gans pour z=6), ce qui fait que cette "inversion" n'est qu'apparente puisqu'il n'y a pas de simultanéité.

Alors il y a simultanéité (cone passé=cone de simultaneité) parce qu’il sont vus en meme temps par l’observateur mais c’est jouer sur les mots... bien sur que l’inversion n’est qu’apparente, Da c’est ce qui est VU et Dc c’est ce qui EST. Je n’ai jamais dit autre chose.

Il suffit d'ailleurs de regarder le graphique en haut de la page 3 (Time en fonction de proper distance) de l'article de Tamara et Lineweaver que je cite plus haut pour s'en convaincre. Les lignes d'univers d'objets de z différents sont représentées. Et il est évident qu'il n'y a aucune "inversion".

Ce que je trace correspond à ce qui est en dessous de «now». Le pointillé noté «particule horizon» doit correspondre a l’évolution de la position du CMB (ou de l’horizon particule) dans le temps et tombe à 1100 (?). Il n’est pas représenté ce qu’on voit (projection du cone donnant une image generale triangulable.

Bien entendu, même diamètre angulaire si les tailles des objets à l'émission de la lumière sont identiques.

C’est bien ça qui m’ennuie. Je trouve que ça n’a pas de sens de supposer qu’il y a des objets qui pourraient etre de meme «nature» a plus de 11 milliards d’années d’écart. A l’epoque il y avait des embryons de galaxies, des tonnes au m2, aujourd'hui on ne trouve plus d’embryons mais de belles galaxies barrées, qu’on ne trouvait pas à l’époque... donc soit tout repose sur la theorie de la genese des galaxies, soit je ne sais pas ce qu’on compare ? Autant parler de Da comme distance a l’émission ne me pose pas de probleme, autant comparer des tailles angulaires de jeunes choux et de vieilles carottes m’en pose un...
(C’etait d’ailleurs le fond de la question 5, annulée tellement je trouve ça absurde)

En parlant "d'objet" je pensais à une galaxie par exemple.

Moi aussi, mais tu conviendras que les objets peuvent changer en plus 10milliards d’années. On ne sais pas trop ce qu’on regarde mais toute hypothese touche directement à la conclusion.

La Da est directement liée au diamètre angulaire. C'est la définition même : Da = l_em / Θ
Avec Θ, le diamètre angulaire et l_em, la taille de l'objet à l'émission.

Tan(Θ) si on veut etre precis oui (mais le calcul que tu donnes est l’approximation utilsée en astronomie et a fortiori en cosmologie).

Il est bien évident que si on ne connaît pas la taille de l'objet, on ne peut atteindre Da. On peut éventuellement avoir un encadrement de la Da en supposant que la taille d'une galaxie est de l'ordre de 30 kpc. Dans ce cas, quel que soit le redshift, son diamètre angulaire est compris entre 3 et 7" d'arc.

Justement on en sais trop peu. En un sens, utilser les resultats de Da pour des objets trèès vieux, c’est ajouter une nouvelle variable : connaissance de la genese des galaxies.

La Da devenant une fonction des paramètres cosmologiques dans un univers en expansion, et qu'elle correspond à la distance propre au moment de l'émission dans un univers plat, on peut la calculer à partir de z.

Je ne sais pas d’où ça sort... mais c’est exactement ce que je fais, d’où les multiples questions.

.......

dslé d intervenir pour rien,mais faut reconnaitre que les graphs sont vraiment bien quand on est limité dans la compréhension mathématique comme moi.
merci mailou75 pour ces recherches

De rien si ça peut aider

Toute la partie 1D+t est a priori juste, mais le sujet de ce fil est de savoir si la 2D l’est aussi avec fabrication d’images vues, donc a prendre avec des princettes... si ca peut te rassurer je ne comprend rien non plus aux calculs de cosmo, je pars du resultat pour essayer de décrypter ce qu’il faut comprendre

Merci

Mailou

[Lansberg]

Bonjour,

Alors il y a simultanéité (cone passé=cone de simultaneité) parce qu’il sont vus en meme temps par l’observateur

La Da dépend de l'émission de la lumière. C'est dans ce sens que je disais qu'il n'y a pas simultanéité. La lumière n'est pas partie des objets observés au même temps cosmique . C'est pour cette raison que faire un schéma parlant des Da sans qu'apparaisse le temps (ou z ou le facteur d'échelle) est, me semble-t-il, "piégeux".

Ce que je trace correspond à ce qui est en dessous de «now». Le pointillé noté «particule horizon» doit correspondre a l’évolution de la position du CMB (ou de l’horizon particule) dans le temps et tombe à 1100 (?). Il n’est pas représenté ce qu’on voit (projection du cone donnant une image generale triangulable.

On est tenté d'assimiler effectivement l'horizon des particules à la position du CMB quand on regarde la distance comobile pour z = 1100 (c'est d'ailleurs souvent ce qu'on voit passer dans la littérature). Mais les auteurs (Lineweaver et Davis) précisent, et c'est intéressant il me semble, que : "La distance actuelle à notre horizon des particules et sa vitesse sont difficiles à préciser en raison de la durée inconnue de l'inflation. L'horizon des particules représenté sur la figure 1 ne suppose aucune inflation". Des précisions supplémentaires seraient les bienvenues (ça fait peut être référence aux neutrinos ?).

C’est bien ça qui m’ennuie. Je trouve que ça n’a pas de sens de supposer qu’il y a des objets qui pourraient etre de meme «nature» a plus de 11 milliards d’années d’écart. A l’epoque il y avait des embryons de galaxies, des tonnes au m2, aujourd'hui on ne trouve plus d’embryons mais de belles galaxies barrées, qu’on ne trouvait pas à l’époque... donc soit tout repose sur la theorie de la genese des galaxies, soit je ne sais pas ce qu’on compare ? Autant parler de Da comme distance a l’émission ne me pose pas de probleme, autant comparer des tailles angulaires de jeunes choux et de vieilles carottes m’en pose un...
(C’etait d’ailleurs le fond de la question 5, annulée tellement je trouve ça absurde)

C'est pour cette raison, que les mesures directes des Da sont limitées (lentilles gravitationnelles, CMB).

Tan(Θ) si on veut etre precis oui (mais le calcul que tu donnes est l’approximation utilsée en astronomie et a fortiori en cosmologie).

Je n'ai pas précisé : angle en radian ! Comme on ne mesure que des angles très petits Tan de l'angle ~ valeur de l'angle en rad.

Je ne sais pas d’où ça sort...

Des bouquins de cosmo !! La relation que tu utilises (la même que la mienne, je suppose, aux petites différences près des omégas et Ho) est écrite pour un univers plat. Les rayons lumineux parcourent des lignes droites et le diamètre angulaire reste inchangé ce qui conduit à Da = a_em . Dc (a_em = facteur d'échelle à l'émission et Dc, la distance comobile). Il faudrait modifier cette relation si l'univers n'était pas plat (je crois avoir vu passer un article de Ned Wright à ce sujet que je ne retrouve pas).

[Mailou75]

Salut,

La Da dépend de l'émission de la lumière. C'est dans ce sens que je disais qu'il n'y a pas simultanéité. La lumière n'est pas partie des objets observés au même temps cosmique . C'est pour cette raison que faire un schéma parlant des Da sans qu'apparaisse le temps (ou z ou le facteur d'échelle) est, me semble-t-il, "piégeux".

?? sur le dernier dessin tu as tout ça : le temps vertical, le z avec le rapport des longueurs, le facteur d’echelle est la dilatation des unités des axes d’espace.

C'est pour cette raison, que les mesures directes des Da sont limitées (lentilles gravitationnelles, CMB.

Dommage c’est un temoin de moins

Des bouquins de cosmo !! La relation que tu utilises (...)

Bon, on l’air d’accord sur les principes, mais ce fil porte sur des questions precises et ce sont précisément celles ci qui m’interessent. La 3) reste pour moi enigmatique... et j’aimerais en ajouter une nouvelle.

7) Si on regarde le dessin du message 10, l’objet Bleu clair (celui dont le centre est traversé par le pointillé noir, «horizon angulaire») il sera vu completement applati du fait de l’«aberration cosmologique». Si on quitte deux secondes les bubules, ça veut quand meme dire qu’on devrait voir cette portion de Dc ~500MPc comme une «onde de densité» mais qui n’est pas la densité a l’approche de l’horizon. A ma connaissance il n’est pas fait état de portion manquante ou extremement dense à l’observation vers z~1,65

Merci d’avance

Mailou

[Lansberg]

?? sur le dernier dessin tu as tout ça : le temps vertical, le z avec le rapport des longueurs, le facteur d’echelle est la dilatation des unités des axes d’espace.

J'étais sur le message #10 !

7) Si on regarde le dessin du message 10, l’objet Bleu clair (celui dont le centre est traversé par le pointillé noir, «horizon angulaire») il sera vu completement applati du fait de l’«aberration cosmologique». Si on quitte deux secondes les bubules, ça veut quand meme dire qu’on devrait voir cette portion de Dc ~500MPc comme une «onde de densité» mais qui n’est pas la densité a l’approche de l’horizon. A ma connaissance il n’est pas fait état de portion manquante ou extremement dense à l’observation vers z~1,65

Je ne te suis plus. " Horizon" angulaire" ; "aberration cosmologique" : néologismes, liés à ton schéma de gauche du message #10, qui, je maintiens, est faussé parce que le temps cosmique n'apparaît pas. La Da c'est la distance comobile au temps cosmique, t (ou pour le facteur d'échelle, a). C'est le schéma de droite de ton message #10, répété n fois pour chaque temps cosmique. Normal qu'aucune observation ne soit liée à "une portion manquante ou extremement dense".

J'essaierai de reprendre ta question (3) ["reste pour moi enigmatique... ".], si j'arrive à l'analyser correctement.

[Mailou75]

Salut,

J'étais sur le message #10 !

Ah oui, je n’ai gardé que la 2D, mais le reste est bien inclus. Je n’ai pas retiré le temps... à droite on a bien ce qui EST aujourd’hui et a gauche ce qui A ETE et qui est vu aujourd’hui.

Je ne te suis plus. " Horizon" angulaire" ; "aberration cosmologique" : néologismes, liés à ton schéma de gauche du message #10, qui, je maintiens, est faussé parce que le temps cosmique n'apparaît pas. La Da c'est la distance comobile au temps cosmique, t (ou pour le facteur d'échelle, a). C'est le schéma de droite de ton message #10, répété n fois pour chaque temps cosmique. Normal qu'aucune observation ne soit liée à "une portion manquante ou extremement dense".

Certes, neologismes, mais je ne vois pas la difference avec n’importe quel autre diagramme d’espace temps. Ce qui est vu est toujours a distance et dans le passé. Je sens qu’on va tourner en rond, passons sur le sujet stp.

J'essaierai de reprendre ta question (3) ["reste pour moi enigmatique... ".], si j'arrive à l'analyser correctement.

Voilà, là il y a de quoi cogiter un peu... si tu as un doute sur le probleme je reformulerai. Le resultat n’est pas precis parce que je joue avec des zones trop grandes mais la logique (incomprehensible pour moi) reste.

Merci

Mailou

[Gilgamesh]

Juste concernant la question de la distance angulaire, je confirme que en s'en tenant à l'apparence géométrique de l'objet situé à des distance cosmologique, typiquement un inhomogénéité du CMB, on trouve bien le ratio de la distance comobile (~46 Gly) par le redshift (~1100) soit environ 42 Mly. Il semble plus proche angulairement que des objets moins lointains situé entre cet objet et nous mais bien sûr ceux ci n'apparaissent pas derrière, ils restent en avant plan.

[Mailou75]

Salut,

Merci pour ta réponse. Un debut de validation

[zebular]

pointu comme remarque

Juste concernant la question de la distance angulaire, je confirme que en s'en tenant à l'apparence géométrique de l'objet situé à des distance cosmologique, typiquement un inhomogénéité du CMB, on trouve bien le ratio de la distance comobile (~46 Gly) par le redshift (~1100) soit environ 42 Mly. Il semble plus proche angulairement que des objets moins lointains situé entre cet objet et nous mais bien sûr ceux ci n'apparaissent pas derrière, ils restent en avant plan.

reste à s en faire une image

[Mailou75]

Salut,

pointu comme remarque (...) reste à s’en faire une image

Et bien il suffit d’aller au message 1, tu vois que le CMB a été émis depuis une distance de 0,0416Gal (~42Mly) par des «objets» qui se trouvent aujourd’hui à 45,77Gal (~46Gly) le rapport des distances vallant ~1100. La règle s’etend à tous les autres objets, a priori.

Faisons un petit parallèle avec la RR (relativité restreinte) : On prend une coque de matière s’éloignant d’un observateur telle qu’elle présente un effet Doppler z+1. Si elle est vue à sa distance à l’émission Da, elle pourrait se trouver en réalité à Dc*=Da(z+1). Je mets une * parce que ce n’est pas exactement le même sens, même si à la position Dc* l’objet a le même âge que l’observateur. On peut même montrer que la luminosité évolue comme Dl=Da(z+1)² puisque la surface augmente d’autant.

MAIS... en RR, l’objet à la position Dc* est un évènement qui appartient au futur de l’observateur, et il ne reste qu’une éventualité puisqu’on sait qu’un «jumeau» peut faire demi-tour. Pourtant tous les calcul sont faits sur la base de cette position virtuelle. ET, on suppose que la matière de la coque ne fait que s’étirer ce qui veut dire que l’objet observé (Da) et l’objet virtuel sont les mêmes (au facteur d’etirement près...).

En cosmologie le principe n’est pas le même, l’objet se trouve réellement à la position Dc aujourd’hui, pas dans le futur et surtout, l’objet n’est plus du tout le même ! Si tu pouvais te déplacer instantanément au point noté 46,7Gal à 13,7Ga tu ne trouverais pas les «objets» du CMB plus espacés mais sans doute une galaxie, un environnement similaire au notre. Ceci complique l’image simple de la coque...

Pour ma part, je pense que la courbe Da est adaptée à des objets en expansion type CMB (coque) comme le dis Gilga, ou à mes cercles de 460MPc de diametre (...) mais je ne vois pas comment on pourrait utiliser la même formule pour des objets type galaxie (et par extension aux SN1a ?). La figure du message 10 est cohérente là où celle du message 14 (objets) ne saurait l’être. A moins de considérer que c’est une galaxie qui a emis le CMB puisqu’ensuite elle n’a pas changé...

Enfin le sujet des premier/arriere plan n’est pas si trivial. Les objets dont je parle ne sont pas des balles qui pourraient se cacher l’une l’autre, ce sont des ensembles de points lumineux et on voit a travers les objets ils peuvent donc très bien se passer devant (distance triangulable telle que montré sur la 3D du message 1). Il n’y a problème qu’en cas d’alignement parfait. En y reflechissant le photon «le plus vieux» arrive par l’arriere et sera stopé, l’objet de devant émet son photon à ce moment là. Il y aura donc bien un premier et un arrière plan. Dans les faits on peut avoir des lentilles gravitationnelles mais c’est hors sujet... Il n’y a donc pas d’incohérence, c’est ce que disent les formules, même si ça me fait mal au crâne
(à part peut etre la question 7...)

Mailou

[Mailou75]

Salut,

J'essaierai de reprendre ta question (3) ["reste pour moi enigmatique... ".], si j'arrive à l'analyser correctement.

Je vois que tu sèches...
Bah c’est normal, ça n’a pas de sens tant qu’on ne remet pas en question les unités notées sur les axes, je pense. Et même comme ça c’est pas evident...

La Da est directement liée au diamètre angulaire. C'est la définition même : Da = l_em / Θ
Avec Θ, le diamètre angulaire et l_em, la taille de l'objet à l'émission.
(...)
La Da devenant une fonction des paramètres cosmologiques dans un univers en expansion, et qu'elle correspond à la distance propre au moment de l'émission dans un univers plat, on peut la calculer à partir de z.

Par contre je pense que j´ai trouvé un debut de réponse au sujet de Da : ici (http://irfu.cea.fr/Phocea/file.php?c...lumes_ages.pdf) à la page 13 du PDF (visuel p25) le mec explique dans quel cas on utilise la formule de Da (cad la courbe du rayon lumineux, liée à Dc) et quand on ne l’utilise pas.

Pour les objets «virialisés» type galaxies on ne peux pas l’utiliser. J’en conclue que ce qui est représenté dans le schéma du message 14 de ce fil est faux. On ne peux pas utiliser la courbe pour y placer un objet de rayon connu et en deduire une taille angulaire. La courbe definit le rapport rayon/position à l’emission uniquement pour les objets subissant l’expansion, cad ce qui est représenté au message 10.

C’est du moins comme ça que je le comprend... mais on pourrait opposer qu’une grande structure subissant l’expansion peut etre composée d’elements virialisés. J’aimerais beaucoup eclaircir cette question, le schéma du message 14 peut il être juste et traiter simultanément les deux types d’objets ?

Merci d’avance

Mailou

[Lansberg]

Je vois que tu sèches...
Bah c’est normal, ça n’a pas de sens tant qu’on ne remet pas en question les unités notées sur les axes, je pense. Et même comme ça c’est pas evident...

Je ne suis pas revenu dessus !

Pour les objets «virialisés» type galaxies on ne peux pas l’utiliser.

Si justement : "d'une manière générale, toutes les structures virialisées sont découplées de l'expansion de l'univers et l'on doit utiliser cette formule."

[Mailou75]

Je ne suis pas revenu dessus !

Je me doute, plaisantais

Si justement : "d'une manière générale, toutes les structures virialisées sont découplées de l'expansion de l'univers et l'on doit utiliser cette formule."

Il parle de la formule au dessus, celle utilisée en astronomie

[Mailou75]

Bonjour,

Suite à une question de Viiksu (https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post6215231) je me suis aussi posé la question du sens et de la lecture du graph sur le temps conforme.

Si on épure le dessin en enlevant la courbe "sphère de Hubble" et ce qui se passe au delà de "now" (l'avenir), et bien... il ne reste pas grand chose : une droite à 45° et un espace comobile le longueur Dc=45,7Gal entre l'observateur et le CMB.

Le graph du haut est celui que je donne depuis le début du fil et qui correspond à l'explication de l'expansion (voir graph du message #14 où on voit l'échelle d'espace grandir au cours du temps) : le temps est constant et toutes les mesures de distance cosmologiques sont en mètres actuels (enfin Gal...). On y voit le photon emporté par l'espace qui s'éloigne de l'observateur puis finit par revenir.

Le graph du bas est la version épurée, à laquelle j'ai ajouté des informations utiles, qui montre qu'un cône de lumière à 45° exige plusieurs conditions :

- L'axe de temps : on peut effectivement y noter 45,7Ga.lumière, le fameux temps conforme, mais je trouve cela dénué de sens... au regard de la théorie, cette valeur ne représente rien de concret : "le temps qu'aurait mis le photon pour parcourir la distance qui nous sépare actuellement d'un objet (Dc)" ?? J'ai préféré noter la valeur en temps cosmique, qui dit quelque chose de la théorie officielle. C'est un équivalent de l'échelle a(t?) sur la droite du graph de Viiksu, pour qui maitrise la théorie

- L'axe d'espace : si on veut avoir des trajectoires d'objets comobiles rectilignes alors c'est la mesure de l'espace qui doit changer (voir les échelles croissantes sur chaque objet coloré). Les courbes indiquent les distances angulaires constantes, prenons un exemple : Bleu a une Dc=8 et Jaune une Dc=24 tous deux ont la même distance angulaire Da=4,76. On voit que la courbe Da=4,76 (pointillés roses) croise deux fois le cône passé. Bleu a donc un redshift 8/4,76=1,68 et Jaune un Redshift 24/4,76=5,04.

Vert à Dc=16 se trouve quasiment sur "l'horizon angulaire" (dont il a été question plus haut dans ce fil) Da=5,77, la courbe verte est tangente au cône passée à l'évènement d'émission de Vert, son redshift est 16/5,77=1,77. Le point de tangence réel est à T~4Ga et z+1~1,65 (et Vert à 5,76 si on chipote). Dans le graph de Viksu, à nouveau pour les initiés, le redshift (noté 1,3,10,1000) signifie que la Da vaut Dc (la distance exacte sur le graph) divisé par z(+1).

On voit aussi que dans ce graph les objets ne vont pas subir l'expansion, puisque c'est le principe, Dc est constante. Si Bleu est un objet de rayon Rb=1,65 (unité aléatoire) et Jaune un objet de rayon Rj=5,04 alors ils sont vus tous deux à Da=4,76Gal avec un rayon identique R=1 (gris). Ainsi les valeurs de Da correspondent à l'angle sur le champ visuel d'un objet comobile subissant l'expansion.

Pour conclure, si on imagine (comme représenté dans le graph du message #14) de la matière au sein des bulles bleue et jaune alors celle ci devra rétrécir, puisque la bulle reste constante. Ce graph est donc pour moi une représentation de l'équivalence "relative" : [le vide grandit entre des objets de taille constante] = [l'espace est constant et les objets rétrécissent]. C'est donc un beau plaidoyer en faveur de la théorie "concurente" directe...

Merci pour vos réactions

Mailou