Big Bang et durées

[Paminode]

Bonjour,

Mes connaissances en RG sont bien minimes, mais il me semble avoir lu que la proximité d'un champ gravitationel intense dilate les durées (exemple : trou noir).
Quand on remonte en pensée le temps, et que l'on s'approche du bg bg, la densité de l'univers ne cesse de croître ; cela a-t-il une incidence sur les durées ?
Quand on parle des "premières secondes" et des "premières minutes" après l'ère de Planck, y a-t-il de telles dilatations et en tient-on compte ?
Cela a-t-il une incidence sur l'estimation des 13,7 giga-années de l'âge de l'univers ?

Merci pour vos éclaircissements.
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[créaventeur]

Bonjour,
question sympa car je me pose la même...
avec une densité infinie... l'univers existrait-il depuis plus de temps qu'on ne sait le mesurer aujourd'hui?

[Deedee81]

Salut,

Mes connaissances en RG sont bien minimes, mais il me semble avoir lu que la proximité d'un champ gravitationel intense dilate les durées (exemple : trou noir).

C'est exact.

Quand on remonte en pensée le temps, et que l'on s'approche du bg bg, la densité de l'univers ne cesse de croître ; cela a-t-il une incidence sur les durées ?

Oui, mais pas sur le temps propre.

C'est tout à fait comme en relativité restreinte. C'est un effet relatif. Le temps de l'objet en gravité intense est dilaté pour quelqu'un qui l'observe depuis un endroit de faible gravité.

Mais pour l'objet lui-même, rien de particulier ne se passe.

Quand on parle des "premières secondes" et des "premières minutes" après l'ère de Planck, y a-t-il de telles dilatations et en tient-on compte ?

Oui, car comme dit ci-dessus le temps propre n'est pas modifié donc :

Cela a-t-il une incidence sur l'estimation des 13,7 giga-années de l'âge de l'univers ?

L'age de l'univers est exprimé en temps propre d'un objet comobile. C'est l'age que l'on lirait sur une horloge primordiale qui aurait survécu jusqu'à maintenant.

Par contre, si on tente d'observer ce qui se passait à cet époque (simplement en regardant au loin) on observe bien une dilatation du temps. Ce n'est rien d'autre que le décalage vers le rouge cosmologique.

Cela veut dire que même si l'univers n'avait pas été opaque avant 300000 ans on ne verrait pas l'origine car le décalage vers le rouge serait trop important.

[invite499b16d5]

Bonjour,
si je comprends bien, il ne serait pas faux du point de vue de l'observateur que nous sommes de dire que le BB a eu lieu il y a une éternité?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

si je comprends bien, il ne serait pas faux du point de vue de l'observateur que nous sommes de dire que le BB a eu lieu il y a une éternité?

Oui mais en n'oubliant pas de préciser qu'il s'agit d'une apparence. Tout comme entendre le son plus aigu de la sirène d'une ambulance qui s'approche ne signifie pas que la sirène s'est détraquée.

Si tu avais dans ta cave une horloge de ton arrière-arrière-....arrière-arrière grand père ayant vécu à l'époque du big bang (si si, des homo bigbangensis ) tu verrais qu'elle indiquerait bien 13.7 M d'années.

Le caractère particulièrement net de l'apparence est dû au fait que nous sommes nous plongés (en moyenne) dans le même champ gravitationnel : celui de l'univers. Si on a une différence c'est uniquement parceque on est à des époques différentes.

Dans le cas d'un redshift gravitationnel dû à la gravité d'un astre, par exemple les petites modifications induites dans les horloges du GPS, ce sont les positions qui sont différentes (nous sur Terre, le GPS dans l'espace). Du fait qu'on peut se rendre d'un endroit à l'autre on peut avoir des effets du type jumeaux de Langevin. Ici, avec le redshift cosmologique c'est impossible puisque la différence ce sont les époques : pour avoir un effet de type Langevin il faudrait voyager dans le temps Comme la gravité de l'univers est en moyenne la même partout, voyager d'un endroit à l'autre ne changerait rien. Par conséquent on doit bien considérer cet effet comme apparent. L'age réel de l'univers est non dilaté.

[Paminode]

Oui, mais pas sur le temps propre.
(...)
L'age de l'univers est exprimé en temps propre d'un objet comobile. C'est l'age que l'on lirait sur une horloge primordiale qui aurait survécu jusqu'à maintenant.
.

. L'age réel de l'univers est non dilaté.

Pigé. Remarquer d'éventuelles dilatations signifierait pour un observateur d'avoir été "en dehors de l'univers" (?), donc avoir échappé à ces fortes gravitations et avoir eu un autre "temps propre", non ralenti.

Merci pour ces éclaircissements.

[dragounet]

Est-ce que se raprocher du temps du big bang c'est comme se raprocher d'un trou noir pour la dilatation temporelle ?

[invite499b16d5]

Oui mais en n'oubliant pas de préciser qu'il s'agit d'une apparence. Tout comme entendre le son plus aigu de la sirène d'une ambulance qui s'approche ne signifie pas que la sirène s'est détraquée.

J'entends bien tout ça... mais concernant l'univers, ça me gêne. La notion de temps propre, je veux dire. Quand on parle du temps propre de l'univers, à quel objet l'applique-t-on? (étant entendu qu'il y a, comme faisant partie de cet objet, plein de sous-objets dont le temps propre n'est visiblement pas le même, puisqu'ils vont devoir passer des milliards d'années à assister à la chute d'une pomme dans un TN!)
En un mot, comment peut-on parler du temps propre d'un objet physique qui contient lui-même toutes sortes de temps propres, y compris certains qui ne se gênent pas pour atteindre l'infini?
(ou dit autrement: ne vaudrait-il pas mieux dire que l'univers n'a pas de temps propre, et que seuls existent ceux de ses parties?)

[invite499b16d5]

(ou dit autrement: ne vaudrait-il pas mieux dire que l'univers n'a pas de temps propre, et que seuls existent ceux de ses parties?)

Evidemment, pour vérifier que toutes les vieilles horloges d'arrières...grand-pères indiquent bien la même date au même moment, il faudrait les réunir en un même lieu, ce qui revient à réaliser un big crunch!

[invitebd2b1648]

J'entends bien tout ça... mais concernant l'univers, ça me gêne. La notion de temps propre, je veux dire. Quand on parle du temps propre de l'univers, à quel objet l'applique-t-on? (étant entendu qu'il y a, comme faisant partie de cet objet, plein de sous-objets dont le temps propre n'est visiblement pas le même, puisqu'ils vont devoir passer des milliards d'années à assister à la chute d'une pomme dans un TN!)
En un mot, comment peut-on parler du temps propre d'un objet physique qui contient lui-même toutes sortes de temps propres, y compris certains qui ne se gênent pas pour atteindre l'infini?
(ou dit autrement: ne vaudrait-il pas mieux dire que l'univers n'a pas de temps propre, et que seuls existent ceux de ses parties?)

Tu oublies le repère comobile ...

@ +

[invite499b16d5]

Tu oublies le repère comobile ...

Non , mais je le vois surtout comme un artifice de calcul. Il est un peu trop élastique à mon goût, au point que je m'interroge sur sa réalité physique...

[invitebd2b1648]

Non , mais je le vois surtout comme un artifice de calcul. Il est un peu trop élastique à mon goût, au point que je m'interroge sur sa réalité physique...

Tu devrais te familiariser avec le calcul, çà faciliterait la tâche de parler du formalisme !!!

@ +

[Deedee81]

Salut,

En un mot, comment peut-on parler du temps propre d'un objet physique qui contient lui-même toutes sortes de temps propres, y compris certains qui ne se gênent pas pour atteindre l'infini?

Grâce à une hypothèse toute bête : le principe cosmologique. Celui-ci affirme qu'à grande échelle, en première approximation, l'univers est homogène et isotrope.

Dans ce cas, il y a un sens à parler du "temps de l"univers" que l'on peut identifier au temps propre du gaz qu'il contient.

Si ce principe n'existait pas, la variété espace-temps ne posséderait pas de symétries remarquables rendant totalement caduque la définition d'un temps universel.

A noter deux choses :
- on peut très bien parler de ce temps universel de manière générale en faisant abstraction des détails, juste pour décrire l'univers, et en ignorant le temps propre de Monsieur Tartempion dans sa fusée se baladant du cité de Betelgeuse. Dans ce sens, le temps T de l'univers est juste un paramètre formel
- l'univers n'est pas strictement homogène (heureusement, sinon on ne serait pas là), c'est donc un principe et un temps FAPP : for all practical purpose, bon pour tout usage pratique

En pratique justement :
- Le principe cosmologique est validé par l'observation par l'homogéité "presque" parfaite du rayonnement fossile. Mais aussi parce que en prenant des volumes très grands et en regardant la quantité totale de galaxies ou d'amas dans ces volumes, on a un nombre grossièrement constant.
- Le temps de l'univers est le temps propre d'un observateur pour lequel le rayonnement fossile est isotrope et dans un champ gravitationnel faible (faut pas être à coté d'un trou noir ). C'est le lien pratique avec la notion cosmologique de repère comobile. Ce n'est pas tout à fait le cas d'un astronome sur Terre : il y a la masse de la Terre et on observe une légère anisotropie dans le rayonnement fossile dû au mouvement du système solaire. Mais la différence est très faible.

[invite499b16d5]

Merci Deedee de ces louables efforts d'explication!
Mais j'avoue que j'ai quand même du mal à intuiter le temps propre d'un gaz, quand je pense qu'on peut attacher une horloge à chacune de ses molécules, et qu'ensuite chacune passe sa vie dans des conditions très différentes. Il me serait plus simple à tout prendre d'admettre que le gaz a une âme, ou une conscience...

[Deedee81]

quand je pense qu'on peut attacher une horloge à chacune de ses molécules, et qu'ensuite chacune passe sa vie dans des conditions très différentes. Il me serait plus simple à tout prendre d'admettre que le gaz a une âme, ou une conscience...

Il y a un moyen plus concret de faire le lien entre le gaz et le temps. Je parle ici d'un "vrai" gaz (en cosmologie, l'ensemble des galaxies est comme un gaz donc chaque galaxie est une molécule !!!! Ca donne une idée des tailles en jeu). Un gaz obéit lui aussi à un ensemble de lois physiques. Par exemple, deux atomes de gaz peuvent se heurter et s'ioniser, un gaz chaud peut émettre du rayonnement, etc... Toutes ces lois sont liées au temps : par exemple la fréquence du rayonnement émis par le gaz, le temps entre deux collisions, etc. Donc même un gaz possède son "horloge interne" donnée par son évolution au cours du temps. Même si elle ne ressemble pas à l'horloge à balancier de grand-père

Bon, ceci dit, rien ne dit qu'un de mes atomes d'hydrogène dans mon corps n'a pas fait un séjour en orbite autour d'un trou noir il y a longtemps et qu'il n'a pas un âge beaucoup plus jeune que l'univers. Mais déjà que c'est pas toujours facile d'avoir l'âge de ses artères, si en plus je dois regarder l'âge de mes atomes

[invite499b16d5]

Mais déjà que c'est pas toujours facile d'avoir l'âge de ses artères, si en plus je dois regarder l'âge de mes atomes

Je comprends tout à fait, ça pourrait être déstabilisant!
En tout cas, cela conforte la position de ceux qui voient dans le temps une propriété émergente, statistique, ou purement relationnelle.

[Paminode]

Par contre, si on tente d'observer ce qui se passait à cette époque (simplement en regardant au loin) on observe bien une dilatation du temps. Ce n'est rien d'autre que le décalage vers le rouge cosmologique.

Cela veut dire que même si l'univers n'avait pas été opaque avant 300000 ans on ne verrait pas l'origine car le décalage vers le rouge serait trop important.

Bonjour,

Le rayonnement perçu serait encore plus froid que le fond fossile ?

A propos, quel est le lien entre décalage vers le rouge et température ? Celui donné par le diagramme du corps noir ?

Merci Deedee pour toutes les explications précédemment données.

[créaventeur]

Bon, ceci dit, rien ne dit qu'un de mes atomes d'hydrogène dans mon corps n'a pas fait un séjour en orbite autour d'un trou noir il y a longtemps et qu'il n'a pas un âge beaucoup plus jeune que l'univers.

Bonjour,
qu'un de tes atomes hydrogène aie un âge beaucoup plus jeune que l'age moyen de l'univers c'est une chose mais peut-il y en avoir qui soit beaucoup plus vieux?
D'autre part, il y a quand même quelque chose de trés gênant avec le big bang...c'est quid de la force de gravitation au début...
Si la matière était concentrée... il n'y avait donc aucune chance pour que la lumière s'échappe d'un tel système... Sauf si la vitesse de la lumière à cette époque là, n'était pas celle qu'elle est aujourd'hui...

[Deedee81]

Le rayonnement perçu serait encore plus froid que le fond fossile ?

Ca dépend de la température de ce qui a émis ce rayonnement.

Ta remarque est très bonne en fait. La température augmente quand on approche de T=0. Peut-être qu'on verrait quand même un petit quelque chose

A propos, quel est le lien entre décalage vers le rouge et température ? Celui donné par le diagramme du corps noir ?

Oui. Le décalage vers le rouge et la "dilution" du nombre de photons avec l'expansion conspirent pour garder au rayonnement fossiles les caractéristiques d'un rayonnement de corps noir de température de plus en plus basse.

qu'un de tes atomes hydrogène aie un âge beaucoup plus jeune que l'age moyen de l'univers c'est une chose mais peut-il y en avoir qui soit beaucoup plus vieux?

A priori je dirais non.

D'autre part, il y a quand même quelque chose de trés gênant avec le big bang...c'est quid de la force de gravitation au début...
Si la matière était concentrée... il n'y avait donc aucune chance pour que la lumière s'échappe d'un tel système... Sauf si la vitesse de la lumière à cette époque là, n'était pas celle qu'elle est aujourd'hui...

Mais la lumière ne s'est pas échappée : elles toujours là, dans l'univers. Où aurait-elle pu aller d'ailleurs !!!!

Si tu parles du rayonnement fossile, la lumière de n'est pas échappée sans le sens "s'évader loin de la matière" mais plutôt dans le sens "libérée", dans un univers brusquement devenu transparent. Mais il a continué à se déplacer là où était la matière et encore maintenant (heureusement, sinon on ne le capterait pas). La seule différence c'est que le rayonnement fossile a pacouru 13.4 milliards d'AL alors que juste avant son émission, le rayonnement ne fait qu'une courte distance avant d'être réabsorbée par le gaz.