PLUS RAPIDE QUE LA LUMIÈRE !!!

[Abderrazak Boukhris]

Bonsoir

L'univers s'étend à une vitesse supérieure à celle de la lumière si l'on en croit cet article apparemment très bien construit.

https://explorist.futurism.com/how-can- ... -of-light/

[Vincent Boudon]

Oui cet article est très bon, merci Abderrazak

C'est une question qui perturbe toujours.

En fait, deux points de l'Univers s'éloignent l'un de l'autre avec une vitesse v proportionnelle à leur distance d, selon la loi de Hubble : v = H0 * d

Donc, si l'on prend par exemple la Terre pour référence, les points de la sphère nous entourant situés à une distance telle que v = c, soit d = c/H0 constituent notre horizon cosmologique. Les points au-delà s'éloignent donc de nous à une vitesse supérieure à celle de la lumière et nous les les verrons jamais.

Mais, néanmoins, ces points n'ont rien de spécial. Si on prend pour référence un de ces poins ou tout autre point lointain, il a lui aussi son horizon formant autour de lui un univers observable de rayon c/H0.

En réalité ceci ne pose pas de problème physique, car ce ne sont pas les galaxies qui bougent. Hors mouvements (lents) locaux, celles-ci ne bougent pas. C'est l'espace entre elles qui s'étend. Comme cette expansion de l'espace, ne représente pas un déplacement de matière ou d'information. Elle peut donc avoir une vitesse arbitraire, sans limitation.

(NB : j'ai un peu simplifié ci-dessus. Les distances évoquées sont les distances lumière, c'est-à-dire la distance parcourue par la lumière depuis son émission. Mais, en réalité, avec l'expansion, à réception, l'objet émetteur lui-même parcouru une certaine distance depuis l'émission et ce trouve aujourd'hui plus loin).

[Marion Lehuraux]

Sympa comme article

[Jean-Pierre Rougetet]

Voila un article qui me plait ! !
Par principe et idéologiquement je ne crois pas à ce qui est immuable ! Mais il faut démontrer, argumenter pour pérenniser une évolution . . .
A suivre !

[Dominique Mege]

Si on imagine un point qui a existé il y a 13,8 milliard d'années lumière,
si on considère que ce point est écarté de nous par l'expansion constante de l'univers à 72 km/s par million de parsecs: 3 260 000 al et
si l'on a calculé que l'univers fait aujourd'hui 45 milliards al de rayon; A quelle vitesses s'éloigne ce point ? pourra-t-on le voir un jour?
A vos calculettes.

Mais attention , on ne dira pas "plus rapide que la lumière" ce qui risquerait de laisser croire au déplacement de l'objet alors qu'il n'y à pas de déplacement mais des "espaces temps différents" écartés par l'expansion.

[Vincent Boudon]

On ne peut pas répondre ainsi directement et la question est mal posée . Il convient de considérer la distance entre deux points donnés et se donner des conditions initiales : à quelle distance l'un de l'autre étaient-ils à un instant de référence ? Lequel d'ailleurs (on s'aperçoit vite en tentant de calculer de manière simpliste que l'instant 0 pose un gros problème) ?

La vitesse relative v de 2 points donnés est variable au cours du temps, car elle dépend de leur distance d selon la loi de Hubble (v = H0 * d), qui elle-même varie au cours du temps du fait de l'expansion (et encore, on fait ici abstraction des variations du taux d'expansion au début - inflation - et plus récemment - accélération).

Avec ces approximations (un peu simplistes), on montre facilement que la distance et la vitesse augmentent exponentiellement avec le temps (v = dx/dt = H0*x donc x = K*exp(H0*t) où K est une constante).

L'univers dit "observable" correspond à la taille de l'horizon. Celui-ci est justement défini par les points d'une sphère centrée sur nous et qui s'éloignent à la vitesse de la lumière. Les points les plus proches s'éloignent moins vite que la vitesse de la lumière et peuvent donc être observés. Les points au-delà s'éloignent plus vite et ne peuvent pas être observés. Mais, encore une fois, ceci ne pose aucun problème physique, car c'est une expansion de l'espace et pas un déplacement réel. Chaque point de référence (la Terre, Andromède, M81, ...) a son propre horizon cosmologique centré sur lui.

Maintenant, quelle est la taille de l'horizon ? Ca c'est un question complexe. On serait tenté de répondre, vu que l'Univers a un âge estimé de 13.83 milliards d'années ... 13.83 milliards d'années-lumière. Oui mais non. Ceci est la distance parcourue par la lumière émise sur l'horizon actuel depuis son émission. Mais les points dudit horizon ont bougé entre temps du fait de l'expansion et sont donc aujourd'hui plus loin. Et au moment de l'émission de lumière, ils étaient plus près. Eh oui. Mal au crâne ? Prenons un peu d'aspirine et notons qu'on estime effectivement qu'aujourd'hui cet horizon a un rayon de 45 milliards d'années-lumière (distance dite "comobile" de l'horizon).

Mais on estime ça comment ? Ben là c'est compliqué. Il faut jouer des intégrales Si vous voulez voir, c'est décrit ici ;

http://dournac.free.fr/info/size_universe.html

Rappelons également un document, regardé ensemble il y a quelques années qui résume bien les différences notions de distance en cosmologie, dans la section 4 (distance angulaire, distance comobile et distance lumière) :

les-distances-en-cosmologie.pdf

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Avec le petit dessin qui va bien :

[Marion Lehuraux]

On peut toujours compter sur toi pour une réponse claire, rigoureuse et efficace Vincent !
C'est un résumé limpide et sans équations de mon cours d'astrophysique de M1 ! (ou j'ai eu la joie de calculer les dites intégrales... )
Merci pour ces précisions !

PS : l'aspirine c'est tricher...

[Dominique Mege]

La question est assez simple et il faut la réduire à l'essentiel si on souhaite que chacun puisse la prendre à son compte.
Inutile donc dans un premier temps de faire des calcules savants. il faut d'abord expliquer le phénomène tel que la théorie du Big Bang la posé.
C'est seulement après cette première étape qui peut être franchit avec des ordre de grandeur que l'on passera, dans un cadre de formation "standard" aux calculs.
Il faut égalemrnt faire attention aux objets qui "s'écartent" à une vitesse supérieur à celle de la lumière. Si l'on tient au verbe écarter nous diront qu'ils sont écartés par l'expansion de notre Univers.
Il faut également éviter d'introduire l'inflation qui demande encore aujourd'hui à être préciser d'autant que l'on parle ici d'objet qui par essence n'existaient pas à l'époque de l'inflation.
Et enfin partir de 13,3 milliards d'années lumière est un maximum pour parler d'objets observables.
En résumé le premier objectif est de comprendre le contexte, le deuxième de comprendre les phénomènes le reste c'est de l'informatique.
Ne vous laissez pas impressionner et dans un premier temps à vos calculettes.

[Marion Lehuraux]

Dominique... J'ai du mal à te suivre
Je serai plus que ravie de faire chauffer ma calculette, mais ta question reste un mystère
La première étape, OK, grâce au message de Vincent je pense qu'on peut tous comprendre le contexte.
Après pour répondre à ta question, il faudrait qu'on comprenne ou tu veux nous emmener ! Est-ce que tu peux donner une piste ? Un début de calcul ?
Et au final, 13.3 ? 13.8

[Vincent Boudon]

Oui si l'on veut pouvoir répondre à un problème il faut d'abord le formuler avec clarté et précision

Si on imagine un point qui a existé il y a 13,8 milliard d'années lumière, si on considère que ce point est écarté de nous par l'expansion constante de l'univers à 72 km/s par million de parsecs

Hmmm ... ce n'est pas clair pour moi ! Déjà, effectivement, "nous" (la Terre) n'existaient pas à cette époque. De plus "il y a 13,8 milliard d'années lumière" n'est pas correct, car les années lumière sont un distance, pas un temps. Et quel est le "point" en question ? Il faut toujours préciser les conditions initiales du problème. Donc :

- Quel est l'instant initial du problème posé ?
- A quelle distance les deux points (le point considéré et celui "nous" représentant) étaient-ils situés l'un de l'autre à cet instant ?

si l'on a calculé que l'univers fait aujourd'hui 45 milliards al de rayon; A quelle vitesses s'éloigne ce point ? pourra-t-on le voir un jour?

Je ne vois pas trop le rapport. Ou alors le "point" considéré est-il à tout moment un point de l'horizon ? Si oui le calcul de la "distance lumière" est évident mais le calcul de la "vraie" distance actuelle ("distance comobile") est complexe. Elle vaut effectivement 45 Gal et sa vitesse est c.

Bref, que doit-on exactement calculer et à partir de quoi ?

Quant à l'inflation je disais bien justement qu'on n'en tenait pas compte à ce stade de la discussion.

Je suis d'accord qu'il est bon de commencer par évaluer les ordres de grandeur. Mais les maths ou les formules ne sont pas un épouvantail. La science travaille à partir d'outils mathématiques, il ne faut pas le cacher, mais expliquer pourquoi