Vitesse de la lumière / vitesse relativiste / fond diffus cosmologique / exercice de pensée

[gaiac]

Bonjour
Il est très souvent expliqué que nous observons des images à 13 milliards d'années lumières de certains de nos télescopes. L'explication est le temps parcouru par la lumière. Le photon émis d'un objet à 13 milliards d"années lumière nous parvient 13 milliards d'années plus tard. Quand je reçois le photon, l'objet qui l'a émis n'est donc probablement plus existant. Ça c'est l'explication vulgarisée. Elle est très souvent reprise avec le lancement du JWST

Je ne comprend pas un point. Il nous est expliqué que l'on ne peu voir des objets à plus de 14 milliards d'années lumière, car il s'agit des débuts de la lumière visible

1) Mais quand cet objet a émis son premier photon, la distance entre cet objet et nous ( qui étions à l'état de particules ) était beaucoup plus faible qu'aujourd'hui . Il y a eu expansion (de l'espace pas des distances) en même temps que le voyage de ce photon. Cette expansion n'a pas pu se faire plus vite que la vitesse de la lumière (donc plus vite que le photon émis). Donc quand nous voyons le photon aujourd'hui ( fond diffu, jwst, ... ) ce photon n'a pas parcouru 14 milliards d'années lumières. Car il s'agit de l'age de son émission. A cela se rajoute la non addition des vitesses, dans le cadre de vitesse relativiste
Le photon qui a été émis, aurait due nous dépasser avant que l'on reçoive ? Mieux dans le cadre du fond diffu, cela voudrait dire que nous nous observons nous mêmes à l'état de particule il y a 14 milliards d'années!

2) L'explication, vulgarisée pourrait être valable si au moment de l'émission du photon nous aurions déjà été à la ""distance"" où nous sommes aujourd'hui, ou tout du moins suffisamment espacé pour que nous ne l'ayons pas reçu avant son déplacement

Je sais que nous ne pouvons pas additionner les vitesses quand nous sommes avec des vitesses relativiste, mais comment se passe le calcul entre 1) et 2) . Un photon reçu d'un objet O quand je suis à un point fixe F (et à une distance D) ne peu pas avoir mis le même temps à arriver à moi que dans le scenario où je suis à côté de lui au moment où le photon a été émis de l'objet O et que je cours dans le sens opposé (ou non) à une vitesse relativiste, jusqu'à être à la distance D de cet objet O. Où la notion de la relativité restreinte m’échappe dans cette situation ?

Dis autrement. Je suis propulsé aujourd'hui dans l'espace à une vitesse relativiste. Dans 5 milliards d'années, j'observe avec un immense télescope l'endroit d'où je suis partis. Je ne pourrais pas voir l'instant du départ, puisque le photon émis au moment de mon départ m'aura précédé, ne pouvant aller plus vite que la lumière ( principe de causalité ?). Sinon je pourrais observer un photon émis avant mon départ!

Ou sinon on pourrait imaginer avoir vu deux fois le fond diffu. Au momont de l'émission des premiers photons ( quand nous étions à une distance D1 ) et aujourd'hui quand nous sommes à une distance D de l'émission émis par l'objet O


Je comprend que nous puissions observer andromède à 2,55 millions d'années lumière de nous, puisque que quand elle a émis sa lumière nous étions déjà à plusieurs millions d'années lumière d'elle

Mais pourquoi dit on que nous observons l'origine de la lumière par observation des photons émis il y a 14 milliards d'années lumières, alors que nous étions "proche" (au sens relativiste) au moment de l'émission de ces photons et qu'ils nous ont précédés depuis leurs émissions ? Sinon l'expansion de l'univers (de l'espace pas des distances) aurait été plus "rapide" que le photon ?
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[erik]

Ton erreur de raisonnement est là :

Cette expansion n'a pas pu se faire plus vite que la vitesse de la lumière

Fait une recherche sur le forum cette question a déjà été abordée.

[gaiac]

Bonsoir
merçi pour cette réponse rapide

Ca j'ai compris. Je fouille depuis un moment c'est pour ca que je pose la question

Justement si je ne vais pas plus vite que la lumière

Je suis à côté d'un objet qui émets un flash de lumière de dix secondes. Je pars en même temps que l'émission de ce flash. A quatorze milliards d'années lumière il y a un mur blanc avec des gens au pied de ce mur. Quatorze milliards d'année plus tard ces gens voient le flash de lumière. Moi quand j'arriverais je ne verrais pas ce flash car je vais moins vite que la lumière. Quand j'arriverais, les gens auront déjà vu ce flash

Alors comment je peux voir quatorze milliards d'année plus tard le fond diffu cosmologique ? J'étais à côté de lui à son départ, puisque j'en faisais partis

[Gilgamesh]

Bonsoir
merçi pour cette réponse rapide

Ca j'ai compris. Je fouille depuis un moment c'est pour ca que je pose la question

Justement si je ne vais pas plus vite que la lumière

Je suis à côté d'un objet qui émets un flash de lumière de dix secondes. Je pars en même temps que l'émission de ce flash. A quatorze milliards d'années lumière il y a un mur blanc avec des gens au pied de ce mur. Quatorze milliards d'année plus tard ces gens voient le flash de lumière. Moi quand j'arriverais je ne verrais pas ce flash car je vais moins vite que la lumière. Quand j'arriverais, les gens auront déjà vu ce flash

Alors comment je peux voir quatorze milliards d'année plus tard le fond diffu cosmologique ? J'étais à côté de lui à son départ, puisque j'en faisais partis

Vous n'êtes pas à côté quand le rayonnement est émis.

Le rayonnement du fond cosmologique qui nous percevons aujourd'hui a été émis par une coquille de matière située au moment de l'émission à environ 40 millions d'années-lumière de l'endroit où nous nous trouvons. Entre le moment de l'émission, il y a 13,8 milliards d'années, et celui de la réception, les distances (et la longueur d'onde du rayonnement) ont été multipliées par 1100 environ.

Inversement, le milieu diffus qui emplissait l'endroit où nous nous trouvons est devenu transparent et a libéré son rayonnement au même moment que là bas, et les observateurs situés à la distance de cette coquille perçoivent aujourd'hui le rayonnement émis dans nos contrées au moment même où nous recevons le rayonnement émis dans les leur à la même époque.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lansberg]

Bonjour,

Il est très souvent expliqué que nous observons des images à 13 milliards d'années lumières de certains de nos télescopes. L'explication est le temps parcouru par la lumière. Le photon émis d'un objet à 13 milliards d"années lumière nous parvient 13 milliards d'années plus tard.

Dans un univers statique c'est vrai. Pas dans un univers en expansion.

Quand je reçois le photon, l'objet qui l'a émis n'est donc probablement plus existant.

Ça dépend de quoi on parle.

Je ne comprend pas un point. Il nous est expliqué que l'on ne peu voir des objets à plus de 14 milliards d'années lumière, car il s'agit des débuts de la lumière visible.

Confusion entre distance et temps de voyage de la lumière. Pour faire simple, on ne commet pas une grande erreur en disant que si la lumière en provenance d'une galaxie a mis 1 milliard d'années pour nous parvenir, alors elle se trouve à 1 milliards d'années lumière de nous. Mais ce n'est plus vrai pour des distances cosmologiques plus grandes et en particulier pour le fond diffus cosmologique (réponse de Gilgamesh).

1) Mais quand cet objet a émis son premier photon, la distance entre cet objet et nous ( qui étions à l'état de particules ) était beaucoup plus faible qu'aujourd'hui .

Oui.

Il y a eu expansion (de l'espace pas des distances)...

Bien sûr que si, les distances entre "objets" augmentent pour ceux qui ne sont pas suffisamment liés gravitationnellement.

Cette expansion n'a pas pu se faire plus vite que la vitesse de la lumière (donc plus vite que le photon émis).

Mais si, et là encore il faut préciser de quoi on parle. L'expansion de l'univers est caractérisée par son taux d'expansion. Le paramètre de Hubble, H, ou constante de Hubble (qui n'est pas constante dans le temps) correspond à ce taux d'expansion. Pour l'époque actuelle, il vaut environ 70 km/s/Mpc (Mpc = mégaparsec = 3,26 millions d'années lumière). Deux objets séparés d'un Mpc et qui seraient soumis uniquement à l'expansion de l'univers (on oublie la gravitation) s'éloigneraient l'un de l'autre avec une vitesse de récession de 70km/s. Pour 100 Mpc, la vitesse de récession est de 7000 km/s (10 x 70)... L'effet est cumulatif. Il est donc tout à fait possible que des galaxies se fuient avec une vitesse supérieure à celle de la lumière et même bien plus. D'ailleurs énormément d'objets que nous observons nous ont toujours fui avec une vitesse supérieure à celle de la lumière !!!

Donc quand nous voyons le photon aujourd'hui ( fond diffu, jwst, ... ) ce photon n'a pas parcouru 14 milliards d'années lumières. Car il s'agit de l'age de son émission.

C'est pour ça qu'on préfère parler de temps de voyage de la lumière.

A cela se rajoute la non addition des vitesses, dans le cadre de vitesse relativiste

Piégeux. Les vitesses de récession se calculent dans le cadre de la relativité générale en lien avec le modèle d'univers en vigueur. Comme précisé plus haut, ces vitesses de récession peuvent largement dépasser la vitesse de la lumière.

Le photon qui a été émis, aurait due nous dépasser avant que l'on reçoive ?

Gros problème de compréhension !

Mieux dans le cadre du fond diffu, cela voudrait dire que nous nous observons nous mêmes à l'état de particule il y a 14 milliards d'années!

Nous voyons l'univers tel qu'il se présentait à cette époque (pas d'étoiles, pas de galaxies). Nous ne voyons pas les régions de l'espace qui sont à l'origine de notre propre galaxie.

2) L'explication, vulgarisée pourrait être valable si au moment de l'émission du photon nous aurions déjà été à la ""distance"" où nous sommes aujourd'hui, ou tout du moins suffisamment espacé pour que nous ne l'ayons pas reçu avant son déplacement.

Explication donnée par Gilgamesh. Pour en remettre une couche : nous recevons actuellement les photons du fond diffus cosmologique qui ont voyagé pendant près de 14 milliards d'années. Les régions de l'espace d'où sont partis ces photons formait une coquille autour de nous à 40 millions d'années lumière. Le taux d'expansion à cette époque était beaucoup plus important qu'il ne l'est actuellement, et les photons en question n'avaient aucune chance de nous atteindre. De mémoire, les régions situées à environ 600 000 années lumière avaient une vitesse de récession égale à celle de la lumière. Pour que ces photons puissent nous atteindre, il a fallu que le taux d'expansion diminue suffisamment et c'est pour cette raison que près de 14 milliards d'années de voyage auront été nécessaire pour qu'ils nous parviennent (au lieu de 40 millions dans univers statique). Ces régions à l'origine de l'émission des photons sont maintenant situées 1100 fois plus loin et elles nous fuient toujours avec une vitesse de récession supérieure à celle de la lumière (plus de 3 fois) et elles ont évolué en galaxies et amas de galaxies que nous ne verront jamais.

Je sais que nous ne pouvons pas additionner les vitesses quand nous sommes avec des vitesses relativiste, mais comment se passe le calcul entre 1) et 2) . Un photon reçu d'un objet O quand je suis à un point fixe F (et à une distance D) ne peu pas avoir mis le même temps à arriver à moi que dans le scenario où je suis à côté de lui au moment où le photon a été émis de l'objet O et que je cours dans le sens opposé (ou non) à une vitesse relativiste, jusqu'à être à la distance D de cet objet O. Où la notion de la relativité restreinte m’échappe dans cette situation ?

Pas tout suivi ! De toutes façons, la relativité restreinte n'est pas le cadre qui convient.

Mais pourquoi dit on que nous observons l'origine de la lumière par observation des photons émis il y a 14 milliards d'années lumières, alors que nous étions "proche" (au sens relativiste) au moment de l'émission de ces photons et qu'ils nous ont précédés depuis leurs émissions ? Sinon l'expansion de l'univers (de l'espace pas des distances) aurait été plus "rapide" que le photon ?

J'espère que les explications précédentes éclaircissent la situation et que des deux propositions sous forme de questions (en gras) jaillit la lumière !!

[gaiac]

Bon je vais rebucher mes classiques sur le fond diffu. C'est là où ca coince. Merçi pour ces ... éclaircissements relativiste B-) et général

[externo]

En fait, personne ne sait si l'expansion se fait à une vitesse supérieure à celle de la lumière.
C'est une supposition basée sur le modèle cosmologique le plus répandu.
On n'a aucun preuve concrète.
Si je me trompe on peut me crier dessus, mais à condition en même temps de donner les preuves.

[pm42]

En fait, personne ne sait si l'expansion se fait à une vitesse supérieure à celle de la lumière.

Ca c'est vrai parce que tout simplement ta phrase est fausse : l'expansion ne se fait pas "à une vitesse". C'est un taux.

C'est une supposition basée sur le modèle cosmologique le plus répandu.

Oui, ça s'appelle la science : on fait des modèles/théories et on considère comme vraies les prédictions des modèles les mieux validés tant qu'ils ne sont pas réfutés.

On n'a aucun preuve concrète.

Le concept de "preuve concrète" en science moderne mériterait d'être précisé. Parce qu'on n'a pas non plus de preuve concrète de l'existence de pas mal de particules non plus.

Si je me trompe on peut me crier dessus, mais à condition en même temps de donner les preuves.

Vu que tu ne comprends pas l'expansion (cf. 1ère phrase), la science (cf 2ème phrase) et le concept de preuve (3ème phrase), ça va être compliqué.

[ordage]

Bonjour
Pour détailler ce que dit Gilgamesh, sur un exemple simple d'univers critique qui illustre le principe:
Exemple de parcours de photons (le RFC qu'on reçoit aujourd'hui)


Dans l'hypothèse d'un univers de densité critique, les photons du RFC que nous captons maintenant ont été émis à T0 +380 000 ans environ, lorsque le facteur d'échelle "a" de l'univers était de 1/1100.La constante de Hubble valait environ 3,2 millions de km/s par méga parsec ( 46 000 fois sa valeur actuelle) ce qui veut dire que deux objets, distants d'environ 300 000 a.l, avaient une vitesse de récession égale à c .

Comme le point (alors dans le RFC à 3000°K) qui dans le futur (après expansion) allait abriter la terre était alors distant du point d’émission du photon, qu’on observe aujourd’hui, d'environ 36 Millions d'années lumière (distance de Hubble) à cette époque, la vitesse de récession était supérieure à 100 c.

Les photons, que nous recevons aujourd’hui, ont commencé à s'éloigner de nous, emportés par l'expansion, avant de commencer à se rapprocher lorsque le rythme d'expansion s'est ralenti et nous atteindre aujourd'hui.
Ce point d'émission des photons est aujourd'hui distant d'environ 40 milliards d'années- lumière. (facteur d'échelle de 1100 et facteur 3 entre l'âge de l'univers T et sa dimension liée à l'expansion dans ce type d'univers).
Cordialement

[Lansberg]

Bonjour,

en tenant compte des paramètres cosmologiques, H est plutôt aux alentours de 1,6 millions de km/s/Mpc à la recombinaison. Cela ne change rien au fait que les régions émettrices du fond diffus observé actuellement nous fuyaient avec une vitesse de récession très largement supérieure à c. Ce qui est particulièrement contre intuitif car on a tendance à penser qu'il est absolument impossible de pouvoir observer des objets dont les vitesses de récession sont plus grandes que c.

[Ernum]

Salut,

...on peut me crier dessus...

Après avoir dit ça, en sachant très bien ce qui allait se passer, quel est le but de ton intervention?
Embrouiller le sujet qui est tout sauf trivial, faire le malin sans penser une seule seconde au primo-posteur qui aura déjà pas mal de choses à digérer?

Tu as bien vite enterré l’esprit de noël, pas très charitable de ta part.

[gaiac]

Merci pour les précisions de Ordage et Lansberg. Je comprend mieux. C'est très clair

Merci aussi à Externo! Les réponses à ça remarque: ouais bof. Pas la peine d'en faire autant...

[Appex]

Cosmologie/Preuves de la théorie du big-bang

< Cosmologie
Aller à la navigation Aller à la recherche Dans les chapitres précédents, nous avons abordé en détail les bases théoriques de la cosmologie. En soit, la théorie cosmologique actuelle est un petit peu plus compliquée. Dans le détail, les observations astronomiques sont utilisées pour déterminer la valeur de nombreux paramètres, laissés libres dans les chapitres précédents. Le modèle actuel, le modèle LCDM, précise la valeur du facteur de Hubble, l'âge de l'univers, la courbure spatiale de l'univers, la densité de matière ordinaire, la densité de matière noire, la densité d'énergie noire et quelques autres paramètres dérivés. Ce modèle permet d'expliquer de nombreuses observations, mais il faut face à quelques problèmes. Des théories concurrentes existent, comme le modèle Rh=ct, et bien d'autres. Dans ce qui va suivre, nous allons voir quelles sont les preuves en faveur de la théorie LCDM et de la théorie de l'expansion en général. Puis, nous allons voir quels sont les problèmes rencontrés par le modèle LCDM.

https://fr.wikibooks.org/wiki/Cosmol...ie_du_big-bang

Une preuve scientifique reste une preuve scientifique.
Toujours à être remise à l'épreuve jusqu'au jour où on sera pleinement satisfaits. (Ce qui a mon avis n'est pas près d'arriver de sitôt )

[Ernum]

... Les réponses à ça remarque: ouais bof. Pas la peine d'en faire autant...

Dont acte.

[pm42]

Merci aussi à Externo! Les réponses à ça remarque: ouais bof. Pas la peine d'en faire autant...

Ce qu’il a dit est du grand n’importe quoi, il t’induit en erreur mais pas de problème en effet. Tu ne fais peut-être pas la différence entre les réponses pertinentes qui t’ont été donné et son nawak, c’est normal quand on débute sur un sujet mais si tu mesurais l’ampleur du trollage tu ne remercierais pas.

[ordage]

Bonjour,

en tenant compte des paramètres cosmologiques, H est plutôt aux alentours de 1,6 millions de km/s/Mpc à la recombinaison. Cela ne change rien au fait que les régions émettrices du fond diffus observé actuellement nous fuyaient avec une vitesse de récession très largement supérieure à c. Ce qui est particulièrement contre intuitif car on a tendance à penser qu'il est absolument impossible de pouvoir observer des objets dont les vitesses de récession sont plus grandes que c.

Bonjour

La phénoménologie en question c'est qu'au moment de l'émission du photon, il était au delà de l'horizon du point P qui à cette date allait correspondre à la position de la Terre aujourd'hui suite à l'expansion. Il ne rentrera sous l'horizon du point P (co-mobile) que bien plus tard (en temps cosmologique en métrique RW) pour ensuite arriver jusqu'à nous. Cette notion d'entrée sous l'horizon est importante pour étudier la formation des grandes structures à partir des inhomogénéités.
Cordialement

[externo]

Ca c'est vrai parce que tout simplement ta phrase est fausse : l'expansion ne se fait pas "à une vitesse". C'est un taux.

Ca c'est intéressant, et c'est bien le problème. Tu ne peux pas prouver que l'expansion ne se fait pas à une vitesse.

Oui, ça s'appelle la science : on fait des modèles/théories et on considère comme vraies les prédictions des modèles les mieux validés tant qu'ils ne sont pas réfutés.

Ca, ce n'est pas de la science, plutôt de la superstition. Que signifie "les mieux validés" ?

Ce qu’il a dit est du grand n’importe quoi, il t’induit en erreur mais pas de problème en effet. Tu ne fais peut-être pas la différence entre les réponses pertinentes qui t’ont été donné et son nawak, c’est normal quand on débute sur un sujet mais si tu mesurais l’ampleur du trollage tu ne remercierais pas.

Je préviens seulement que ce qu'on explique là n'est pas une vérité scientifique certaine, mais une hypothèse vraisemblable. Il faut faire preuve d'un minimum de réserve dans ce domaine.

[Calvert]

Je préviens seulement que ce qu'on explique là n'est pas une vérité scientifique certaine, mais une hypothèse vraisemblable.

C'est exactement ça qu'on appelle la science, non ? Sinon, une lecture de Popper me semble adaptée.

[pm42]

C'est exactement ça qu'on appelle la science, non ? Sinon, une lecture de Popper me semble adaptée.

Vu qu'il vient d'expliquer que la définition de la science, c'est la superstition, je pense que Popper est très, très loin.
Il a aussi inventer le concept de "vérité scientifique certaine" sans se rendre compte que c'est un oxymore.
Bref, Dunning-Kruger a encore frappé et assez fort.

[Appex]

C'est exactement ça qu'on appelle la science, non ? Sinon, une lecture de Popper me semble adaptée.

Popper ça va faire beaucoup...
Sinon plus simple il y a l'analyse de Francis Wolff (qui était mon prof de philo en terminale) et qui explique très simplement dans une vidéo de 15mn en quoi la science témoigne de l'éloignement de l'homme de l'animal (alors que nous sommes des animaux). Croyance.... Science.... qué passa ?

« Partant de l’hypothèse que la science prouve que l’homme est un animal comme les autres, Francis Wolff démontre alors que l’homme n’est pas un animal comme les autres puisqu’il a accès à des degrés de connaissance et de désir supérieurs propres à l’humanité. Ces degrés supérieurs sont la science et la morale. »

http://www.franciswolff.fr/tag/animal-rationnel/

Ça reste également de la philosophie mais ça peut donner des bases.

[Appex]

Vu qu'il vient d'expliquer que la définition de la science, c'est la superstition, je pense que Popper est très, très loin.

Oui mais c'est pas si con finalement...
Ça commence par la croyance et ça se mue en science.
Regardez la vidéo de Francis Wolff si vous avez le temps.
C'est assez édifiant.

[mach3]

Discussion fermée avant ménage et sanctions éventuelles.

C'est la section pédagogique avec des règles spécifiques dont il faut tenir compte. Notamment s'abstenir de répondre ou commenter quand on n'y connait rien, n'est-ce pas externo.

mach3

[Gilgamesh]

En fait, personne ne sait si l'expansion se fait à une vitesse supérieure à celle de la lumière.
C'est une supposition basée sur le modèle cosmologique le plus répandu.
On n'a aucun preuve concrète.
Si je me trompe on peut me crier dessus, mais à condition en même temps de donner les preuves.

Ce n'est pas comme ça que ça fonctionne sur Futura. Si tu veux affirmer qqchose qui contredit le consensus scientifique, il faut l'appuyer sur a minima sur un travail de recherche publié et correctement peer-reviewé.

Là, manifestement tu ne comprends simplement pas de quoi il est question (tu parles de vitesse d'expansion, c'est un signe assez net d'incompréhension des bases du paradigme de l'expansion), donc pose des questions sur ce que tu ne piges pas, là y'a aucun soucis, mais n'affirme pas de manière péremptoire.

C'est écrit en vert, donc prend le compte.


Ah j'arrive après mach3 ^^