Âge de l'univers: oui mais pour qui?

[tolan]

Bonjour,

On peut lire un peu partout que l'Univers serait âgé d'environ 14 milliards d'années.

Mais comme le temps est une notion relative qui dépend de l'observateur, on peut dire seulement que c'est 14 milliards du point de vue de notre référentiel.

Je lis parfois que certains scientifiques sont surpris de détecter de très anciennes galaxies et qui normalement n'auraient pas eu le temps de se former depuis le big bang.
Mais tiennent-ils en compte le fait que le référentiel temps n'était pas du tout le même que le notre à cette époque?

Si je suis une certaine logique, :

L'univers est en expansion, c'est à dire que les objets s'éloignent les uns des autres en dehors de toutes forces gravitationnelles.
Cela a pour effet de "ralentir" le temps par rapport au référentiel du passé.
Plus on remonte le temps, plus l'univers se "rétréci" et plus temps s'accélère par rapport à notre référentiel.

En résumé, peut-on dire que 1 milliard d'années après le big bang dans notre référentiel peut correspondre en fait à plusieurs milliards d'années pour les plus anciennes galaxies.
Et qui du coup, auraient eu tout le temps nécessaire pour se former?
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[Deedee81]

Salut,

Le temps est une notion relative. On ne peut pas dire que le temps accélère. Tout au plus observe-t-on un ralentissement par rapport à nous des galaxies (très) lointaines.

Ce qui compte donc est le temps propre. Celui-ci est invariant (et c'est logique, mon temps propre est ce qu'indique l'horloge que je transporte : et tout ce qui peut m'affecter l'affecte aussi, son "temps" est le même que le miens, toujours).

On peut comparer le temps propre écoulé pour deux objets. Après séparation et retrouvaille. Et là il y a des différences (c'est le fameux paradoxe des jumeaux).
Et ces différences proviennent des vitesses relatives mais aussi de la gravité.

Or sauf cas extrêmes (comme le trous noirs) les différences ne sont pas énormes. L'écoulement du temps sur le soleil n'est pas très différent de celui sur Terre par exemple (ou dans l'espace : il y a un écart de l'ordre du milliardième pour les satellites GPS, on n'en tient compte que par ce que ces appareils sont ultra précis). La précision sur l'âge de l'univers est beaucoup moins bonne que ces petites différences. Donc peu importe si on parle de l'âge de l'univers pour nous, pour les martiens.... où ou pour une galaxie très ancienne : l'univers était plus jeune, et l'âge de l'univers jusqu'à son époque est le même pour nous ou pour elle). Si un jour on arrive à mesure l'âge de l'univers avec une précision de l'ordre d'une année : là il faudra préciser le référentiel (comme on le fait déjà sur terre pour les "temps internationaux", comme le "temps universel coordonné")

L'important en cosmologie est :
- de pouvoir comparer l'âge des objets à l'âge de l'univers
- de pouvoir comparer l'âge de l'univers au paramètre T utilisé dans les modèles (comme la métrique de Friedmann-Robertson-Walker-Lemaître).
Et là, le critère ci-dessus reste valable (en particulier le T en question est celui d'un univers homogène, "moyen", quasi identique à celui sur Terre).

Enfin, pour la formation des premières galaxies, il y a encore beaucoup de choses à comprendre. Forcément c'est très complexe (une galaxie c'est des milliards d'étoiles). Et les difficultés ne sont ni relativiste ni cosmologique mais plutôt liée à l'hydrodynamique, la composition chimique (et donc la formation et explosion des premières grosses étoiles), le magnétisme joue un rôle important aussi. Les calculs et modèles informatiques sont effroyables. Mais sinon le schéma général est bien compris.

Je suppose que tu fais référence à l'annonce (un peu tapageuse) de galaxies "trop jeunes" découvertes par le JWST. Mais le temps que tu te poses la question et on a déjà compris pourquoi En fait, on avait mal estimé leur âge-distance. Ca été estimé par leur luminosité mais il y avait plus de poussières qu'on s'y attendait dans ces galaxies => on a surestimé leur distance (et donc leur âge, car "moins lumineux" = "plus loin", enfin, du moins, sans poussière). L'analyse par spectroscopie a remis les choses en ordre.

[tolan]

Merci pour ta réponse..
Ma logique était bonne, mais j'avais surestimé la différence qui pouvait avoir entre deux référentiels.

Et comme tu parles des trous noirs comme des exceptions, la matière qui est avalée met-elle beaucoup plus de temps à être avalée par le trou que vu de la terre?
Est-ce que la matière aurait l'impression d'aller à une vitesse "normale" autour du trou alors que vu la terre on a l'impression que la vitesse à laquelle tourne la matière est démente?

[Deedee81]

la matière qui est avalée met-elle beaucoup plus de temps à être avalée par le trou que vu de la terre?

Oui.

Est-ce que la matière aurait l'impression d'aller à une vitesse "normale" autour du trou alors que vu la terre on a l'impression que la vitesse à laquelle tourne la matière est démente?

Oui aussi. Un voyageur tombant dans un trou noir ne constaterait même rien de spécial en traversant l'horizon des événements.

Tu dis "tourner", tu parles d'objet en orbite autour du TN ? Oui en effet, "vu d'ici" c'est plus lent.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Oui.

J'avais mal lu ta question, c'est l'inverse : vu de la terre c'est plus lent.

[tolan]

J'avais mal lu ta question, c'est l'inverse : vu de la terre c'est plus lent.

Le temps s’écoule plus lentement dans un champ gravitationnel fort.
Donc vu de la terre, c'est plus rapide..
J'ai loupé quelque chose?

[Deedee81]

J'ai loupé quelque chose?

Oui : l'effet est relatif :

Le temps mesuré depuis la terre s'écoule plus lentement dans un champ gravitationnel fort.
Donc, vu de la terre, c'est plus lent.

[tolan]

Oui : l'effet est relatif :

Le temps mesuré depuis la terre s'écoule plus lentement dans un champ gravitationnel fort.
Donc, vu de la terre, c'est plus lent.

Oui d'accord, par exemple, quand il va se passé 2 ans auprès d'un trou noir et il se passera 7 ans sur terre.
Donc vu de la terre, en 7 ans on verra une situation qui aura bougé que de deux ans sur place, ce qui paraîtra plus ralenti que la réalité.

Autre question:
Quand on annonce une vitesse autour d'un trou noir. Est-ce qu'on parle vu de la situation sur place ou vu de la terre?

[Lansberg]

Bonjour,

On peut lire un peu partout que l'Univers serait âgé d'environ 14 milliards d'années.

Mais comme le temps est une notion relative qui dépend de l'observateur, on peut dire seulement que c'est 14 milliards du point de vue de notre référentiel.

Il faut s'intéresser au temps cosmique lié aux observateurs comobiles : https://fr.wikipedia.org/wiki/Temps_cosmique

[Deedee81]

Salut,

Quand on annonce une vitesse autour d'un trou noir. Est-ce qu'on parle vu de la situation sur place ou vu de la terre?

Ca doit dépendre de l'annonce car on s'intéresse .... aux deux. Je suppose que dans les annonces c'est surtout "vu de la terre" :
- vu de la terre c'est important car c'est ce qu'on va analyser en astronomie (par exemple en observant une étoile en orbite autour d'un TN super massif, bien que l'étoile étant loin du TN l'effet n'est pas majeur). Par contre pour les analyses Doppler des disques d'accrétion (avec les photos des TN très récentes) là l'effet est important.
- "sur place" est important pour l'analyse des disques d'accrétion car c'est ça qui est important pour calculer/simuler l'échauffement de ces disques (frictions dues à la variation de la vitesse avec la distance au TN) et de là l'émission de rayonnement, comme les rayons X, abondants pour ces objets

Comme souvent en physique, ce qui est important dépend de ce qu'on mesure et de ce qu'on en fait.