Horizon cosmologique 45 milliards d'années lumières ?

[Emmanuel Bernard]

(Question de débutant!)

Bonjour,

J'ai reçu en cadeau un petit livre sur l'histoire de l'univers (éditeur Dunod) et dès l'introduction j'ai eu un problème (voir image ci-dessous) :
- l'âge de l'univers est d'environ 13,8 milliards d'années okay.
- on ne voit pas l'univers tel qu'il est mais tel que la lumière d’événements passés nous parvient okay.
- il y a un univers observable (celui dont la lumière nous parvient) et au-delà de "l'horizon cosmologique" plus aucun signal ne nous parvient okay.

Mais pourquoi placer l'horizon cosmologique à environ 45 milliards d'années lumières???

Au maximum, je me suis d'abord dit qu'on peut observer ce qui a été émis au plus tôt de la naissance de l'univers, soit il y a 13,8 milliards d'années...
et en supposant qu'après le big bang, de la matière soit partie dans un sens au maximum de la vitesse possible, c'est à dire la vitesse de la lumière, et de la matière dans un autre sens à la même vitesse maximum de la lumière, depuis 13,8 milliards d'année écoulées, on ne peut pas avoir un univers de diamètre plus grand que 13,8 + 13,8 = 27,6 milliards d'années lumières...

Alors pourquoi un horizon cosmologique plus grand que ce que la lumière peut avoir parcouru depuis l'origine de l'univers???

Je lis là https://fr.wikipedia.org/wiki/Univers_observable
et là https://fr.wikipedia.org/wiki/Horizon_cosmologique
...mais c'est compliqué.

Mais je crois comprendre qu'il faut considérer que la dimension de l'univers est plus grand que 13,8 milliards d'années lumière de rayon / 27,6 milliards d'années lumières de diamètre ? C'est à dire que sa dimension soit EN PLUS amplifiée de l'expansion de l'univers ?

L'univers est en expansion, à la vitesse de 70 km/par seconde/par parsec je trouve sur Internet. 1 parsec = 3,26 années lumières. Cela fait 13,8 milliards d'année lumières / 3,26 = euh... grosso modo 4 milliards de parsecs dans l'univers "actuel de base, sans expansion".
Les 70 km / par parsec d'agrandissement se comptent ils pour chaque seconde écoulée depuis la naissance de l'univers ? Mais alors, cela fait un univers... prodigieusement immense ! Qu'il soit fini ou infini (je vois que c'est un autre débat), quelle dimension peut-on évaluer à un univers s'agrandissant de 70 km / par seconde / par parsec / depuis 13,8 milliards d'années ? (même si ce n'est pas linéaire, juste grosso modo...)

En tous cas ça expliquerait que l'horizon cosmologique de 45 milliards d'années lumières ne soit qu'une partie d'un univers bien plus grand.

Mais cependant, pourquoi, comment calcule t on cet horizon cosmologique de 45 milliards d'années lumières...???

En découvrant ce forum je vois qu'il y a des spécialistes pointus ici, ma question risque de paraître "bête" mais je vous demande bienveillance... Si vous arriviez à m'expliquer et que je comprenne je serais si content !
Je lis aussi que la science et la physique ne peuvent pas s'étudier sans les mathématiques en même temps. Je suis littéraire, pas scientifique... S'il est possible d'avoir une réponse avec des phrases pas des équations...
J'ai lu cette page https://www.futura-sciences.com/scie...-univers-3424/ mais je ne suis pas plus avancé..
Pour le moment j'en ai du mal à dormir de ne pas comprendre ce problème !
Cordialement,
EMMANUEL

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[Lansberg]

Bonjour,

Mais pourquoi placer l'horizon cosmologique à environ 45 milliards d'années lumières???....

...C'est à dire que sa dimension soit EN PLUS amplifiée de l'expansion de l'univers ?

Et oui, il faut tenir compte de l'expansion. Les 45 milliards d'années lumière correspondent à la distance "actuelle" des régions de l'espace que nous observons sous forme du CMB (fond diffus cosmologique). Mais il faut avoir à l'esprit que ces mêmes régions ne se trouvaient qu'à 41 millions d'années lumière de nous quand la lumière que nous recevons maintenant en est partie (l'âge cosmologique de l'univers marquait presque 400 000 ans). Et cette lumière a voyagé pendant pratiquement 13,8 milliards d'années avant d'arriver à nos yeux maintenant. Nous voyons donc ces régions telles qu'elles étaient il y a 13,8 milliards d'années, sans étoiles ni galaxies. Inversement d'hypothétiques observateurs actuellement dans ces mêmes régions, qui ont évolué pour donner naissance à des étoiles, galaxies, planètes.., nous voient sous forme du CMB.

L'univers est bien plus grand que cet horizon.

L'univers est en expansion, à la vitesse de 70 km/par seconde/par parsec

Par mégaparsec ! 1Mpc = 3,26 millions d'a.l

je trouve sur Internet. 1 parsec = 3,26 années lumières. Cela fait 13,8 milliards d'année lumières / 3,26 = euh... grosso modo 4 milliards de parsecs dans l'univers "actuel de base, sans expansion".

À revoir..

Les 70 km / par parsec d'agrandissement se comptent ils pour chaque seconde écoulée depuis la naissance de l'univers ? Mais alors, cela fait un univers... prodigieusement immense ! Qu'il soit fini ou infini (je vois que c'est un autre débat), quelle dimension peut-on évaluer à un univers s'agrandissant de 70 km / par seconde / par parsec / depuis 13,8 milliards d'années ? (même si ce n'est pas linéaire, juste grosso modo...)

Le taux d'expansion de l'univers n'est pas constant. Depuis le début, il décroît sachant que sa valeur tend vers l'infini quand on se rapproche du bigbang. Il est actuellement de l'ordre de 70km/s/Mpc

En tous cas ça expliquerait que l'horizon cosmologique de 45 milliards d'années lumières ne soit qu'une partie d'un univers bien plus grand.

La période d'inflation dans les premiers pouièmes de seconde de l'histoire de l'univers a "dilaté" l'univers dans des proportions considérables.

Mais cependant, pourquoi, comment calcule t on cet horizon cosmologique de 45 milliards d'années lumières...???

Ce n'est pas ce qu'il y a de plus simple. Il faut tenir compte à la fois du modèle d'univers (avec constante cosmologique et matière noire) et de la relativité générale...

En découvrant ce forum je vois qu'il y a des spécialistes pointus ici, ma question risque de paraître "bête" mais je vous demande bienveillance... Si vous arriviez à m'expliquer et que je comprenne je serais si content !
Je lis aussi que la science et la physique ne peuvent pas s'étudier sans les mathématiques en même temps. Je suis littéraire, pas scientifique... S'il est possible d'avoir une réponse avec des phrases pas des équations...

On essaie d'expliquer "avec les mains".

Pour le moment j'en ai du mal à dormir de ne pas comprendre ce problème !

J'espère qu'on va remédier au problème

[Mailou75]

Salut,

Cela fait 13,8 milliards d'année lumières / 3,26 = euh... grosso modo 4 milliards de parsecs (...)

À revoir..

Si c’est bien ça : 4200Mpc avec lequel on peut effectuer le calcul 70 km/s/Mpc x 4200 Mpc = c (vitesse lumière). Mais ce chiffre de 4200 et le calcul qui va avec datent de Hubble et sont ineptes dans le modèle actuel, simplement parce que 13,7 milliards sont des années (l’age de l’Univers) et pas des années lumière. Utiliser une unité de distance comme le Mpc est obsolete.

Comme le dis Lansberg, on voit le CMB a sa distance angulaire/emission de 41 millions d’al alors que la zone qui l’a émis se trouve aujourd’hui à sa distance comobile/reception de 46 milliards d’al. Entre les deux l’Univers a grandit d’un facteur 1100 (rapport des deux chiffres précédents) et c’est la valeur du redshift avec lequel on perçoit le CMB. Du moins théoriquement puisque dans la pratique on mesure une température de 2,7K et on suppose que la température lors du découplage (380.000 ans) était de 3000K, le rapport valant aussi 1100.

.........

Si vous arriviez à m'expliquer et que je comprenne je serais si content !

Je te renverrais bien vers un dessin que nous avions mis au point avec Lansberg et qui te permettrait de comprendre cette «apparente complexité» (que certains se plaisent à entretenir) en un coup d’oeil, mais on risque de me taxer d’autopromotion, voire de dire que j’ai tort (lol)...

A plus

[Emmanuel Bernard]

Bonjour,
Super merci pour ces messages.
J'ai aussi vu cette discussion https://forums.futura-sciences.com/q...-lunivers.html avec ce lien https://astronomia.fr/6eme_partie/cosmologie.php ...voilà beaucoup de choses à digérer, mais c'est un plaisir à lire et essayer de comprendre.
Avant de retourner comprendre le calcul de l'horizon cosmologique, j'essaie déjà de me représenter l'expansion de l'univers :
aujourd'hui, 70 km / seconde / Mega parsec. C'est une formule "simple et claire" mais qui pas "représentative"... Si j'essaie d'exprimer ça avec de mêmes unités : un megaparsec = 3,26 millions d'années lumières et une année lumière = 9461 milliards de km. Alors un megaparsec = 3,26 x 9461 = 30 842 millions de milliards de km ? À cette échelle là ça n'a évidemment pas de sens de parler en km, mais c'est pour avoir une unité commune avec 70 km.
Je peux ramener à une année : 3600 x 24 x 365 = 31 536 000 secondes en une année = 70 x 31 536 000 = 2 207 520 000 km d'expansion par an tous les 30 842 millions de milliards de km ? (en négligeant qu'à chaque seconde le megaparsec de base qui s’accroît ne vaut plus 1 Megaparsec mais 1 Megaparsec + 70 km) et en simplifiant par un milliard = 2,207 km d'expansion par an tous les 30842 millions de km = 2,207 km d'expansion par an tous les 30,842 milliards de km = encore plus simplement 2 km d'expansion par an tous les 30 milliards de km ? soit 1 km par an tous les 15 milliards de km ? (15 milliards de km faisant à peu près 3 fois la distance Pluton-Soleil j'arrive ainsi enfin à des ordres de grandeur "représentatifs") ...si je ne me suis pas trompé en cours de calcul ?
Ceci que pour l'époque actuelle. "avant" la base d'expansion était moins grande, mais la vitesse d'expansion était plus grande. Mais quoi qu'il en soit, en multipliant l'expansion présente par une durée de 13,8 milliards d'années... ça devient décourageant d'essayer vouloir calculer le "volume théorique maximum" de l'univers...
Oui je voudrais bien voir le dessin que vous avez mis au point !
Ou alors il faut faire des comparaisons : si notre univers observable de 45 milliards d'années lumières était une balle de tennis, peut on imaginer que l'univers moyen théorique tout entier serait grand comme... un ballon de foot ? une maison ? une ville ? un pays ? la Terre ? ...ou plus encore ?
Merci du temps consacré à m'aider...
EMMANUEL

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lansberg]

Bonjour,

aujourd'hui, 70 km / seconde / Mega parsec. C'est une formule "simple et claire" mais qui pas "représentative"... Si j'essaie d'exprimer ça avec de mêmes unités : un megaparsec = 3,26 millions d'années lumières et une année lumière = 9461 milliards de km. Alors un megaparsec = 3,26 x 9461 = 30 842 millions de milliards de km ? À cette échelle là ça n'a évidemment pas de sens de parler en km, mais c'est pour avoir une unité commune avec 70 km.
Je peux ramener à une année : 3600 x 24 x 365 = 31 536 000 secondes en une année = 70 x 31 536 000 = 2 207 520 000 km d'expansion par an tous les 30 842 millions de milliards de km ? (en négligeant qu'à chaque seconde le megaparsec de base qui s’accroît ne vaut plus 1 Megaparsec mais 1 Megaparsec + 70 km) et en simplifiant par un milliard = 2,207 km d'expansion par an tous les 30842 millions de km = 2,207 km d'expansion par an tous les 30,842 milliards de km = encore plus simplement 2 km d'expansion par an tous les 30 milliards de km ? soit 1 km par an tous les 15 milliards de km ? (15 milliards de km faisant à peu près 3 fois la distance Pluton-Soleil j'arrive ainsi enfin à des ordres de grandeur "représentatifs") ...si je ne me suis pas trompé en cours de calcul ?

C'est l'ordre de grandeur. Dit d'une autre manière, chaque km d'espace (entre amas de galaxies) s'expand de 1/15 milliardième de km par an, soit la taille d'un virus environ (c'est de circonstances !).

Ou alors il faut faire des comparaisons : si notre univers observable de 45 milliards d'années lumières était une balle de tennis, peut on imaginer que l'univers moyen théorique tout entier serait grand comme... un ballon de foot ? une maison ? une ville ? un pays ? la Terre ? ...ou plus encore ?
Merci du temps consacré à m'aider...
EMMANUEL

On ne peut pas calculer la taille de l'univers car on ignore tout de sa géométrie. On ne sait pas s'il est fini ou infini. Nous n'avons accès qu'à l'univers observable. L'univers dans son ensemble peut très bien être infini et l'avoir toujours été.

[Lansberg]

Bonjour,

Si c’est bien ça : 4200Mpc avec lequel on peut effectuer le calcul 70 km/s/Mpc x 4200 Mpc = c (vitesse lumière).

J'ai laissé de côté car ce calcul amène à la définition de la sphère de Hubble qui n'est pas un horizon et éloigne du sujet initial.

[Gilgamesh]

aujourd'hui, 70 km / seconde / Mega parsec. C'est une formule "simple et claire" mais qui pas "représentative"

Représente toi la constante d'expansion comme un pourcentage par seconde

Des kilomètres par seconde par mégaparsec c'est, autrement dit, en convertissant ça dans le système international d'unité, des mètre par seconde par mètre. Les mètres se simplifient et donc la constante d'expansion s'exprime comme l'inverse d'un temps (des "par seconde").

Concrètement H₀ = 70 km/s/Mpc = 2.10^-18/s

Qu'est ce que ça signifie ? Que chaque seconde, les distances cosmologiques augmentent d'une fraction 2.10^-18 (ce qui représente le diamètre d'une virus pour chaque km comme mentionné par Lansberg).