Vitesse expansion et vitesse de la lumière

[Daniel1958]

Bonjour le sujet a été maintes fois traité.

Mais je n'ai pas vraiment compris les réponses. Et il y a des "querelles" entre experts


Voilà juste une expérience de pensée.

Je reçois la lumière d'une galaxie de 12 Md d'années. Je sais déjà que la galaxie déjà a été impactée (un peu) par l'expansion et que maintenant elle est très éloignée et est située probablement aux alentours de 40 Md d'années-lumière.

(Je n'ai pas de culture en cosmologie (et les bouquins récents sont rares)).

La lumière est donc partie de cette galaxie il y a 12 Md d'années. Ma question est simple, pour moi en tant qu'observateur la lumière a-t-elle franchi 12 Md d'années-lumière seulement ou a-t-elle été impactée par le taux d'expansion (comme la galaxie mais avec une regression inverse (vers moi) ?

En clair est-elle sensible au taux d'expansion comme la matière non liée gravitationnellement. Ce que je veux exprimer en fait c'est comment la lumière peut être insensible à l'expansion ???? Alors qu'elle l'est dans un univers courbé.

Ne riez pas de ma naiveté. Je ne voudrais pas dire des absurdités. Mais il me faut raisonner par un retour en arrière et faire un bond en avant pour arriver à maintenant. C'est difficile de visualiser tout ça. https://forums.futura-sciences.com/i.../whistling.gif
Je préfère avoir une image mentale qu'une formule peu signifiante pour un béotien comme moi (mais qui prendra sa valeur avec la visualisation du phénomène).

Ps ici c'est vraiment un lieu de culture.
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[pm42]

Et il y a des "querelles" entre experts

Non. Tous les gens sérieux (Deedee81, Mach3, Lansberg, etc) vont te dire la même chose (sauf quand ils se trompent mais c'est rare).

la lumière a-t-elle franchi 12 Md d'années-lumière seulement ou a-t-elle été impactée par le taux d'expansion

L'expansion l'a décalé vers le rouge c'est à dire augmenté sa longueur d'onde.

C'est pour ça par exemple qu'on vient de lancer le JSWT qui va observer dans l'infrarouge et ce faisant, accéder à des objets plus lointains : comme ils ont émis leur lumière il y a longtemps, l'expansion l'a fait sortir du domaine du visible.

Tu devrais avoir des réponses plus précises des spécialistes qui sont ici.

[Merlin95]

Je crois qu'elle est "influencée", par l'expansion, mais en fait c'est une mauvaise expression, il faudrait dire plutôt : l'espace se dilatant, si on mesure une règle a deux instant différents, elle n'aura pas la même longueur. C'est évident, il n'y a pas d'autres sens à l'expansion de l'univers, tu n'as pas d'autres choix que celui donné, de la comprendre.

Donc,

- soit la durée donnée ne prend pas en compte cet effet, dans ce cas le nombre donné n'est pas la meilleure estimation
- soit elle le prend en compte, dans ce cas y'a rien a redire
- soit elle ne le prends pas en compte car c'est négligeable

Ce qu'il faut retenir c'est que la vitesse de la lumière, ne peut aller à plus que C, dans un espace qui pourtant est en expansion.

C'est mon avis, je ne suis pas physicien mais c'est ce que j'en comprends, si je me trompe alors désolé.

[yves95210]

Bonjour,

Imagine une voiture qui se déplace à vitesse constante (localement, par rapport à la route) sur une route élastique dont les extrémités (celle d'où est partie la voiture et celle à laquelle tu te trouves) s'éloignent progressivement l'une de l'autre de telle manière que chaque petit bout de route de longueur identique s'allonge de la même distance durant le même intervalle de temps.

Au moment où la voiture est partie, la longueur de la route était de 100 km. La route s'allonge constamment de 1/10000 de sa longueur par seconde(*). La vitesse constante de la voiture est 100 km/h.
Au bout de combien de temps la voiture arrivera-t-elle devant toi ?
Quelle sera la longueur de la route à cet instant ?
Quelle distance la voiture aura-t-elle parcouru (de combien son compteur kilométrique aura-t-il augmenté) ?
Quelle devrait être la longueur initiale de la route pour que la voiture n'arrive jamais jusqu'à toi ?

NB : n'essaie pas de faire les calculs, mais juste de visualiser la chose.

(*) C'est son taux d'expansion . Il est constant, contrairement à celui de l'univers...
Mais attention, ça ne veut pas dire que la route s'allonge de 10 mètres par seconde : au bout de N secondes sa longueur est 1,0001^N x 100 km.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Merlin95]

A peu prés sûr de moi, c'est difficile à visualiser mais :

.
Au bout de combien de temps la voiture arrivera-t-elle devant toi ?

1h

Quelle sera la longueur de la route à cet instant ?

(1,0001^(3600))*100km=143,33km

Quelle distance la voiture aura-t-elle parcouru (de combien son compteur kilométrique aura-t-il augmenté) ?

100km ?

Quelle devrait être la longueur initiale de la route pour que la voiture n'arrive jamais jusqu'à toi ?

Impossible (sauf si infinie mais c'est pas physique).

?

[Daniel1958]

Je repose en fait la question à tous.
Je connais mieux expansion grace aux modérateurs et intervenants de ce forum.
Mais là je ne vois pas de façon "concrète". Je vais donc reformuler mon exemple.


Je suis l'observateur dans mon référentiel

NB (Pour le référentiel propre de la lumière bien sûr pas de temps ni de distance).

Dans mon exemple flash de photons d'une galaxie à 12 Milliards d'années réception mon maintenant . Distance estimée actuelle de la galaxie avec un taux d'expansion plus ou moins constant 40 Milliard d'années

La lumière va mettre 12 Milliards d'années pour me parvenir dans mon maintenant en rougissant (effet Doppler-Fizeau).

Est-ce qu'elle subit l'effet de l'expansion (allant toutefois en diminuant) en mettant le même temps pour me parvenir, comme si l'expansion n'existait pas, sur son chemin pas mais simplement en rougissant (car elle perd de l'énergie pour en compenser les effets) .

En fait un peu comme elle le ferait dans une situation de forte gravité où elle perd un peu d'énergie pour continuer. Mon raisonnement est-il correct ?

[yves95210]

1h

Forcément plus puisque (même sans faire de calcul) la route s'est allongée et, la vitesse de la voiture étant constante (localement, par rapport à la route), elle ne peut pas avoir parcouru plus de 100 km en une heure : à mesure qu'elle avance, chaque segment de route de longueur initiale 1 km (par exemple) devient de plus en plus plus long, et elle met de plus en plus de temps à le parcourir.

(1,0001^(3600))*100km=143,33km

Du coup, non (puisque l'exposant 3600 n'est pas bon).

100km ?

Non plus... J'aurais peut-être dû préciser que le compteur kilométrique de la voiture utilise comme étalon de longueur le nombre de tours de roue par seconde (par exemple) qui, lui, n'augmente pas.

Impossible (sauf si infinie mais c'est pas physique).

Non, c'est possible, même si je n'ai pas fait le calcul (il faudrait mettre tout ça en équations (différentielles)).

Comme d'un côté tu as une croissance exponentielle (celle de la longueur de la route) et de l'autre une croissance linéaire (celle de la distance parcourue par la voiture, mesurée par son compteur kilométrique), même si au début la deuxième est plus rapide que la première (et donc la voiture se rapproche du but), la première finira par être plus rapide que la deuxième au bout d'un temps fini (donc si la route est assez longue pour que la voiture n'ait pas eu le temps d'atteindre son but avant, elle ne l'atteindra jamais).

[Gilgamesh]

En clair est-elle sensible au taux d'expansion comme la matière non liée gravitationnellement. Ce que je veux exprimer en fait c'est comment la lumière peut être insensible à l'expansion ???? Alors qu'elle l'est dans un univers courbé.

Oui, le rayonnement est vulnérable à l'expansion. Se propager dans un univers en expansion revient à remonter un puits de gravité.

L'équation quadratique de l'énergie en relativité c'est :

E² = (mc²)² + (pc)²

avec
c la vitesse de la lumière
m la masse
p l'impulsion ou quantité de mouvement

Pour une particule au repos E = mc².
Pour une particule de masse nulle E = pc, c'est le cas du photon.

Le premier terme mc² est conservé lors de l'expansion : un proton qui se propage dans l'univers conserve sa masse. Le second terme en revanche est vulnérable, il varie en 1/a où a est le facteur d'échelle. Les photons du CMB par exemple on été émis à un moment où le facteur d'échelle était 1100 fois plus petit. Leur énergie a donc été divisée par 1100.

[Merlin95]

Franchement je ne vois pas ce que signifie "constante localement par rapport à la route".
Car en réalité le point de contact n'est pas ponctuel donc imaginons le cas le plus simple où une voiture est "à l'arrêt", il n'y a pas de point "idéal" où on peut mesurer une vitesse nulle par rapport à la route puisqu'elle s'étend.

[yves95210]

Franchement je ne vois pas ce que signifie "constante localement par rapport à la route".
Car en réalité le point de contact n'est pas ponctuel donc imaginons le cas le plus simple où une voiture est "à l'arrêt", il n'y a pas de point "idéal" où on peut mesurer une vitesse nulle par rapport à la route puisqu'elle s'étend.

La vitesse est nulle par rapport à la route si le point la route (que tu peux repérer d'un trait de peinture si tu veux) qui est en contact avec une roue de la voiture reste le même.
La route est "en expansion" mais pas la voiture ou ses roues; si la circonférence d'une roue est égale à 2 m elle le reste tout le temps. Donc le nombre de tours de roue nécessaire pour parcourir la distance entre deux points de la route (matérialisés l'un et l'autre par un trait de peinture...) augmente, et avec lui le temps nécessaire pour parcourir cette distance.

[Merlin95]

que tu peux repérer d'un trait de peinture si tu veux

Justement même un trait de peinture possède une certaine épaisseur donc il ne peut pas représenter le point de contact idéal qui lui est sensé être ponctuel.

[Avatar10]

Justement même un trait de peinture possède une certaine épaisseur donc il ne peut pas représenter le point de contact idéal qui lui est sensé être ponctuel.

Relisez bien ce que vous dit Yves95210, on se fout de l'épaisseur du trait de peinture "qui de tout façon est un point", le propos qui vous est présenté est le rapport, pas l'épaisseur.

[Ernum]

Salut,

Impossible (sauf si infinie mais c'est pas physique).

Non, c'est possible, même si je n'ai pas fait le calcul (il faudrait mettre tout ça en équations (différentielles)).

bah, il suffit que le taux d’expansion soit plus grand que la vitesse de la voiture. Si la route s'allonge de plus de 100km par heure, alors la voiture comme la tortue d'Achille ne franchira jamais l'arrivée.

[Merlin95]

bah, il suffit que le taux d’expansion soit plus grand que la vitesse de la voiture.

Là je comprends mieux, mais ici il n'y a pas un problème d'unité ?
De plus n'est-ce pas le cas d'une voiture qui ferait du surplace indéfiniment ?

De plus, à mon avis vous prenez un taux d'expansion comme linéaire avec le temps, alors que dans le système physique de d'expérience, il est exponentiel (1,000001^t).

[Lansberg]

La lumière est donc partie de cette galaxie il y a 12 Md d'années. Ma question est simple, pour moi en tant qu'observateur la lumière a-t-elle franchi 12 Md d'années-lumière seulement ou a-t-elle été impactée par le taux d'expansion (comme la galaxie mais avec une regression inverse (vers moi) ?

En 12 milliards d'années le photon parcourt 12 milliards d'années lumière !
Mais on peut calculer que si la lumière de la galaxie a mis 12 milliards d'années pour nous parvenir c'est qu'au moment du départ de la lumière, la galaxie en question n'était qu'à 5 milliards d'années lumière de nous environ.
Il est donc évident que l'expansion a rallongé la distance à parcourir et le temps de parcourt du photon, qui n'aurait mis que 5 milliards d'années dans un univers statique.
Dans le même temps, la galaxie est passée de 5 à près de 23 milliards d'années lumière.

[Ernum]

Effectivement ça ne correspond pas exactement à l'expérience de Yves (taux d’extension en fonction de la longueur de la route qui elle varie, d'où équations différentielles, c'est une erreur de ma part), mais je ne comprends pas pourquoi tu déduis que la voiture serait statique, elle avance à 100km/h et si la route s'allonge alors elle parcourra plus de distance au final et donc mettra plus de temps à finir le trajet.
On est d'accord que seule la route s'allonge (ni l'étalon de mesure ni la taille de la voiture ne varie)?

[Archi3]

La lumière est donc partie de cette galaxie il y a 12 Md d'années. Ma question est simple, pour moi en tant qu'observateur la lumière a-t-elle franchi 12 Md d'années-lumière seulement ou a-t-elle été impactée par le taux d'expansion (comme la galaxie mais avec une regression inverse (vers moi) ? .

une première chose, c'est que la formulation "pour moi en tant qu'observateur la lumière a-t-elle franchi etc ..." montre déjà une représentation incorrecte des choses. Toi en tant qu'observateur, tu ne définis que ta ligne temporelle que tu occupes. Ça ne dit rien du reste de l'espace-temps. Donc la lumière fait des choses qui ne sont pas dépendantes de "toi en tant qu'observateur" (et contrairement à ce qu'on dit souvent il n'y a pas de "référentiel" lié à un observateur, sauf dans le cas très particulier d'un observateur inertiel en l'absence de gravitation , c'est à dire dans le cadre de la relativité restreinte).

Donc si tu veux décrire ce que fait la lumière, (une "trajectoire") , il faut définir tout un référentiel dans l'espace temps, et pas juste "un observateur".

Ce qu'on prend très habituellement, c'est le référentiel cosmologique dans lequel l'Univers parait isotrope (supposé exister dans le principe cosmologique mais ce n'est pas forcément vrai !). Le probleme est que ce référentiel a une métrique variable, dépendant du temps. La notion de distance entre deux "points" (deux lignes d'univers en fait ) n'est donc pas bien définie. Lorsqu'un photon part de A pour arriver à B, les trois quantités
* distance A à B au moment où le photon a été émis, en supposant la géométrie figée à ce moment là
* distance A à B au moment où le photon est reçu, en supposant la géométrie figée à ce moment là
* somme des distances infinitésimales parcourues par le photon pendant son trajet

sont toutes différentes (dans l'exemple de Lansberg elles vaudraient respectivement 5, 23 ou 12 milliards d' années lumières). Laquelle choisis tu d'appeler "distance"?

[Daniel1958]

Tu as raison mais j'asseyais de décrire simplement. Moi c'est bien B.
Bien entendu je ne pouvais pas être dans la ligne d'univers de A. B n'existait pas lors de l'émission du flash de photons. C'était juste une expérience de pensée dépourvue de concept de géométrie existante

Je choisi La somme des distances infinitésimales parcourues par le photon pendant son trajet et je reprends en complément la réponse de Gilgamesh

Oui, le rayonnement est vulnérable à l'expansion. Se propager dans un univers en expansion revient à remonter un puits de gravité

En fait n'étant pas familier des concepts j'ai du mal à visualiser (intellectuellement) pourquoi C reste constante sans être affectée dans sa durée ou son parcours mais uniquement dans son énergie .
Alors que la matière subie pleinement l'expansion.
Je me demande comment calculer pour les particules massives (comme un proton). Il a été émis lors d'une fusion (après transformation d'un neutron) il y a 12 Milliard d'années. Combien mettrait-il de temps pour arriver en B : 23 milliards d'années ?
ou alors comme je suppose qu'ils sont quasi relativistes la formule de calcul doit être différente.

[zebular]

.
Alors que la matière subie pleinement l'expansion.
Je me demande comment calculer pour les particules massives (comme un proton). Il a été émis lors d'une fusion (après transformation d'un neutron) il y a 12 Milliard d'années. Combien mettrait-il de temps pour arriver en B : 23 milliards d'années ?
ou alors comme je suppose qu'ils sont quasi relativistes la formule de calcul doit être différente.

Bonjour
Personne ici n'a dit que la "matière subie l'expansion"
Pourquoi soutenir cette idée ?
L'expansion c'est l'espace, pas la matière.
La matière reste droite dans ses bottes malgré l'expansion.
L'expansion n'a pour effet que d'augmenter la distance entre 2 objets matériel suffisement éloignés l'un de l' autre pour que leur gravité respective ne les lient pas.
En revanche, la lumière qui elle, ne peut pas faire du "sur place" se déplace toujours à "c".
Mais l'expansion augmentant la distance entre 2 points, il faut plus de temps à la lumière pour parcourir cette distance qui ne cesse de s'allonger durant son parcours.
C'est pourquoi, 2 points éloignés de 5 milliards d'al vont mettre 12 milliards d'années à se "voir.
L'autre phénomène, celui du" "redshift" est lié également à l'expansion, cad "l'étirement" des distances. En imaginant l'onde lumineuse telle un ressort contenu dans un espace de taille donnée, si on "etire" l'espace (because l'expansion) le ressort s'allonge dans les même proportions, les spires du ressort s'écartent (la longueur d'onde lumineuse s'allonge) c'est le redshift.

Voilà mon interprétation, j'espère qu'elle te sera "lisible" et surtout ne pas avoir saboté le travail des intervenants précédents en racontant nawak.
Je serai bien confus, mon souhait étant d'utiliser des termes de non spécialiste puisque c'est mon cas.

[Archi3]

désolé Daniel mais presque chacune de tes expressions est problématique et soulève des questions sur ta compréhension !

Tu as raison mais j'asseyais de décrire simplement. Moi c'est bien B.

bien sur que celui qui reçoit est B , c'était le principe.

Bien entendu je ne pouvais pas être dans la ligne d'univers de A.

Bien sur aussi je n'ai jamais dit que B était "dans la ligne d'univers de A" . On n'est pas "dans" une ligne d'ailleurs au mieux on la croise ce qui signifie etre une fois au même endroit et au même moment, c'est à dire qu'ils se "rencontrent" - ce qui n'est d'ailleurs jamais le cas, quand tu "rencontres" quelqu'un tu n'es pas exactement à sa place mais au voisinage immédiat. Mais ce n'était pas du tout ce cas de figure que je prenais, A et B pour moi étaient très distants et ne se rencontraient jamais, simplement un photon issu de A rencontrait B (ce qui est le cas chaque fois qu'on observe une galaxie lointaine, on ne la "rencontre" pas bien sur).

B n'existait pas lors de l'émission du flash de photons.

ça on s'en fiche, je parle de ligne d'Univers d'un observateur hypothétique éternel qui serait resté au même endroit que B , indépendamment de l'existence réelle de quelqu'un

C'était juste une expérience de pensée dépourvue de concept de géométrie existante

pas compris ce que tu veux dire par "dépourvue de concept de géométrie existante". L'espace-temps n'existe pas indépendamment de sa géométrie.

Je choisi La somme des distances infinitésimales parcourues par le photon pendant son trajet et je reprends en complément la réponse de Gilgamesh

dans ce cas la réponse est bien 12 milliards d'al, mais ce n'est pas la distance à laquelle est A quand B reçoit le photon.

En fait n'étant pas familier des concepts j'ai du mal à visualiser (intellectuellement) pourquoi C reste constante sans être affectée dans sa durée ou son parcours mais uniquement dans son énergie .

parce que la notion de distance même est définie par le fait que la vitesse est c. La distance parcourue par la lumière pendant un temps ∆t est PAR DEFINITION c ∆t; et donc sa vitesse est PAR DEFINITION c. On prend cette définition parce qu'il n'y a pas d'autre moyen indépendant de la lumière de définir la distance entre deux lignes d'univers proches. C'est devenu très clair dans la définition moderne du mètre.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mètre

c'est

« la longueur du trajet parcouru par la lumière dans le vide pendant une durée d'un 299 792 458e de seconde »

puisque le mètre est défini comme ça , comment la vitesse locale de la lumière peut être autre chose que 299 792 458 mètres par seconde, indépendamment de l'expansion ou de toute autre variation de géométrie ?

Alors que la matière subie pleinement l'expansion.
Je me demande comment calculer pour les particules massives (comme un proton). Il a été émis lors d'une fusion (après transformation d'un neutron) il y a 12 Milliard d'années. Combien mettrait-il de temps pour arriver en B : 23 milliards d'années ?
ou alors comme je suppose qu'ils sont quasi relativistes la formule de calcul doit être différente.

il n'y a pas de réponse universelle, ça dépend de sa vitesse, puisque contrairement à la lumière (et aux particules de masse nulle), la vitesse des particules matérielles n'est bien sûr pas constante.

[Daniel1958]

Merci


Je ne suis pas physicien. Je tente de comprendre les concepts de la physique avant d'utiliser les outils mathématiques. Je fonctionne par induction. J'ai besoin d'avoir d'abord une image mentale du phénomène. Peut-être quand l'outil mathématique me sera plus familier je raisonnerais directement par rapport à lui.

Là tu as répondu à mon interrogation sur la vitesse de lumière et l'effet de l'expansion

puisque le mètre est défini comme ça, comment la vitesse locale de la lumière peut être autre chose que 299 792 458 mètres par seconde, indépendamment de l'expansion ou de toute autre variation de géométrie ?

En fait je cherchais "l'image mentale du mécanisme". Comment se fait-il (l'image mentale) que la lumière puisse continuer d'aller à C alors que la matière (pour les galaxies qui sont éloignées) dans un "espace-temps" en expansion fuit à C++. Cela se comprend avec les outils mathématiques de la RG. C'est lié à l'invariance de C (vitesse) quelques en soient les causes (hormis dans les TN). Mais j'ai encore du mal à visualiser "mentalement" ce phénomène. L'abstraction est pour moi difficile.

[Lansberg]

En fait je cherchais "l'image mntale du mécanisme". Comment se fait-il (l'image mentale) que la lumière puisse continuer d'aller à C alors que la matière (pour les galaxies qui sont éloignées) dans un "espace-temps" en expansion fuit à C++.

Les galaxies peuvent avoir des vitesses de récession largement supérieures à c parce que l'expansion qui les entraine est un phénomène cumulatif.
Le taux d'expansion actuel, Ho, est d'environ 70 km/s/Mpc ce qui signifie que deux galaxies séparées d'un mégaparsec (1million de parsec = 1Mpc ~ 3,26 millions d'années lumière) se fuient avec une vitesse de 70 km/s. Il faut garder à l'esprit, qu'un mégaparsec est une distance insuffisante pour que l'expansion puisse jouer, la gravitation prenant le dessus.
Mais pour 100 Mpc, l'expansion entrainera une vitesse de récession de 70 x 100 = 7000 km/s. Et ainsi de suite.
Ce qui fait que pour une distance "actuelle" de c/Ho = 300 000 / 70 ~ 4286 Mpc, deux galaxies se fuient avec une vitesse de récession égale à c. Pour des distances plus grande, on dépasse c.
Bien sûr, la situation actuelle nous échappe complétement puisqu'on ne peut pas avoir d'image instantanée de l'univers. Mais en observant l'univers proche (disons jusqu'à 1 milliard d'années lumière) on peut mettre en évidence une relation simple qui relie la distance entre deux galaxies, la constante de Hubble (on prend la valeur actuelle), le redshift (z) et la vitesse de la lumière :
v = Ho.d=c.z
C'est la loi de Hubble.
Pour des distances cosmologiques plus grandes, cette relation ne convient plus. H varie avec l'âge cosmique et il faut tenir compte du modèle cosmologique en vigueur et de la RG.

[Daniel1958]

Bonjour

Je suis un vrai casse-pied

Ce qui fait que pour une distance "actuelle" de c/Ho = 300 000 / 70 ~ 4286 Mpc, deux galaxies se fuient avec une vitesse de récession égale à c

Dans mon télescope à quelles distances je verrai le passé de ces galaxies ("à la louche" en considérant les galaxies comme "établies") ? Car là on est sur des galaxies qui sont maintenant qui ont fuient à 13,15 Milliards d'années lumières.

Et en fait si je ne dis pas de bêtises, on ne "voit" pas la fuite suite à l'expansion de l'univers" des galaxies mais le rougissement de la lumière suite à l'expansion. Et on en déduit que.......

[Deedee81]

Salut,

Et en fait si je ne dis pas de bêtises, on ne "voit" pas la fuite suite à l'expansion de l'univers" des galaxies mais le rougissement de la lumière suite à l'expansion. Et on en déduit que.......

Presque.... Généralement c'est ce qu'on fait, en effet. Mais on a vérifié, grâce aux chandelles cosmiques permettant d'avoir une mesure indépendante des distances.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chandelle_standard

En outre, les supernovae Ia en plus d'être de bonnes chandelles ont une durée de courbe de lumonisité qui dépend de la vitesse d'expansion
(effet non relativiste, c'est la dilatation du temps apparente analogue au faut qu'un type qui s'éloigne et envoie des cartes postales, celles-ci mettront de plus en plus de temps pour arriver)

[yves95210]

Bonjour,

Dans mon télescope à quelles distances je verrai le passé de ces galaxies ("à la louche" en considérant les galaxies comme "établies") ? Car là on est sur des galaxies qui sont maintenant qui ont fuient à 13,15 Milliards d'années lumières.

Et en fait si je ne dis pas de bêtises, on ne "voit" pas la fuite suite à l'expansion de l'univers" des galaxies mais le rougissement de la lumière (son redshift, noté z) suite à l'expansion. Et on en déduit que.......

Plus clairement (mais c'est peut-être ça que tu voulais dire) : on ne "voit" pas la distance des galaxies(*) mais le rougissement de la lumière suite à l'expansion. On peut aussi observer leur taille angulaire (l'angle de la sphère céleste qu'elles occupent dans les images du télescope).
(*) Pas plus que, sur Terre, on ne "voit" la distance d'un objet quelconque de taille inconnue quand on l'observe avec des jumelles.

On peut en déduire différentes mesures de distance grâce à un modèle cosmologique (en particulier celui qui fait consensus aujourd'hui, le modèle LambdaCDM) :

- la distance comobile radiale (suivant la ligne de visée) D_C, distance à la quelle se trouve aujourd'hui (= au même instant du temps cosmologique que nous) l'objet qui a émis dans un lointain passé la lumière que reçoit le télescope.

- la distance comobile transverse D_M, telle que D_M.θ est la distance comobile (= telle qu'on la mesurerait aujourd'hui si c'était possible) entre deux objets de même redshift séparés par un angle θ (exprimé en radians) dans la sphère céleste. Dans le modèle cosmologique qui fait consensus aujourd'hui, de sections spatiales "plates", on a simplement D_M=D_C.

- la distance de diamètre angulaire D_A=D_M/(1+z), rapport entre le diamètre physique d'un objet (dans le plan perpendiculaire à la ligne de visée) et sa taille angulaire.

- la distance de luminosité D_L=(1+z)D_M, qui permet d'exprimer la distance d'un objet de redshift z à partir de la quantité de lumière reçue de cet objet.

Pour rebondir sur le dernier message de Deedee, c'est le fait que pour des objets de luminosité L théoriquement connue (les supernovas de type Ia) le flux lumineux observé ne collait pas avec la valeur L/(4 π D_L²) attendue lorsqu'on calculait D_L à partir de modèles sans constante cosmologique (autrement dit sans accélération de l'expansion), qui a conduit à l'adoption du modèle LambdaCDM.

Selon ce modèle,

où Ω_M~0,3 et Ω_Λ~0,7 sont les paramètres de densité d'énergie de la matière et de l'"énergie noire".
Le fait que Ω_M+Ω_Λ=1 indique que la courbure spatiale est nulle.

Muni de ces notions, tu peux essayer d'utiliser ce calculateur cosmologique, qui permet de calculer les valeurs de l'âge de l'univers et des différentes distances ci-dessus pour un objet de redshift z, en fonction de H₀ et des paramètres Ω (mais tu peux garder les valeurs par défaut, qui sont assez proches des estimations les plus récentes).
Cela te permettra par exemple de calculer la valeur de D_C pour différentes valeurs de z, depuis z=0 (aujourd'hui) jusqu'à z=1080 (l'époque où le CMB a été émis).

[Lansberg]

Dans mon télescope à quelles distances je verrai le passé de ces galaxies ("à la louche" en considérant les galaxies comme "établies") ? Car là on est sur des galaxies qui sont maintenant qui ont fuient à 13,15 Milliards d'années lumières.

A la réception de la lumière (dans très longtemps ~45 milliards d'années) qui part en ce "moment" des galaxies en question on mesurera la distance qui nous en sépare actuellement soit près de 14 milliards d'années lumière !

[Archi3]

Le probleme Daniel c'est qu'en présence d'une géométrie dépendante du temps, le notion de "distance" et de "vitesse" ne sont pas du tout aussi simples que dans une représentation classique (où la distance est bien définie et la vitesse est simplement ladistance parcourue divisée par le temps)
En présence de géométrie dépendant du temps la distance ne peut pas etre définie de manière non ambiguë, et par suite la vitesse non plus. La notion de "vitesse d'éloignement des galaxies lointaines " n'est pas définie de manière univoque. En revanche la notion de rougissement l'est (le rapport des longueurs d'onde reçues sur les longueurs d'onde émise). Tu peux toujours convertir le rougissement en vitesse apparente qui serait la vitesse que devrait avoir un objet sans gravitation pour avoir le même rougissement - dans ce cas toutes les galaxies "visibles" ont par définition une vitesse inférieure à celle de la lumière - mais cette valeur n'est pas égale à H0.d sauf pour les objets proches.

[Lansberg]

- dans ce cas toutes les galaxies "visibles" ont par définition une vitesse inférieure à celle de la lumière

Ce n'est pas clair, car l'immense majorité des galaxies "visibles", donc faisant partie de l'univers observable ont et ont toujours eu une vitesse de récession supérieure à c !

[Daniel1958]

Il me faudrait trop de temps pour effectuer les calculs et les recherches.

C'est juste pour l'idée phénoménologique

Je vais essayer de parler simplement car les termes techniques me manquent.

Là "dans mon maintenant" il y a des galaxies situées 14 milliards d'années-lumière dont la vitesse de "fuite" égale C. Je (je suis immortel) n'en verrai leur "image photonique" que dans 45 milliards d'années.

Je vais continuer de recevoir les images du passé (de la galaxie) en continu. La vitesse fuite ne devrait pas cesser d'être accélérée. A partir de quelle distance (valeur limite) on pourrait considérer que nous reverrons plus aucune image de la galaxie compte-tenu du décalage de vitesse ?



Autre question toujours sur cette galaxie (située à 14 milliards d'années-lumière) dans mon maintenant les images de son passé que je reçois de la galaxie peuvent-elles être estimées à - 6 milliards d'années environ . Suis-je loin du calcul ?


Hélas je suis confus mais tenace et le pire je n'ai ni Ho, ni z pour les calculs.

[Archi3]

Ce n'est pas clair, car l'immense majorité des galaxies "visibles", donc faisant partie de l'univers observable ont et ont toujours eu une vitesse de récession supérieure à c !

comme j'ai dit ça dépend de la façon dont tu calcules la "vitesse" : si tu la calcule par l'effet Doppler, la valeur est forcément < c , puisqu'une valeur >c donne une valeur impossible (complexe) pour l'effet Doppler.