Astronomie

Est-ce juste l'univers observable qui est en expansion ?

Est-ce juste l'univers observable qui est en expansion ?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Est-il possible que ce soit juste notre partie observable de l'univers qui soit en expansion, dans le temps où nous existons, et que d'autres parties soient à la fois en expansion et en contraction à des rythmes et à des moments différents ?

La lumière d'une partie de l'univers qui rétrécit ou qui s'étend plus lentement/plus rapidement nous atteindrait-elle ?

Serait-ce une alternative à la théorie du big-bang, dans la mesure où le décalage vers le rouge est une situation temporaire locale à notre époque et à une partie de l'univers ? Une énergie "lancinante" qui conduit à la non-uniformité que nous voyons dans les amas de galaxies; quelque chose comme de l'écume inondée à la surface de l'océan.


Il n'y a aucune preuve pour soutenir l'idée qu'une partie de l'univers (à une échelle cosmologique) se contracte. Évidemment, on pourrait construire une telle théorie mais il n'y a actuellement aucune donnée d'observation pour la soutenir.

Jusqu'à relativement récemment, il y avait trois grandes idées sur l'expansion de l'Univers - que l'attraction gravitationnelle ralentirait l'expansion mais jamais assez pour l'arrêter, que (un cas limite) il y avait exactement assez de matière dans l'univers pour que l'expansion s'arrête à un point infini à l'avenir, ou que l'attraction gravitationnelle finirait par ralentir puis inverser l'expansion, entraînant un gros resserrement.

En fait, cependant, les preuves d'observation suggèrent que l'expansion de l'Univers s'accélère - qu'il existe une "énergie noire" qui accélère l'expansion. C'est maintenant le point de vue généralement accepté, bien que les arguments continuent quant à ce qu'est cette « énergie noire ».


Nous ne savons pas ce qu'est l'énergie noire, qui est responsable de l'expansion de l'univers.

Cependant, s'il s'agit d'une propriété de l'espace-temps, il en résultera les deux points suivants :

  1. L'expansion de l'univers est isotrope, ce qui signifie qu'elle s'étend de la même manière dans toutes les directions.

  2. L'expansion est homogène, c'est-à-dire qu'elle s'étend de la même manière dans toutes ses parties, pas seulement ce que nous avons observé.

L'homogénéité et l'isotropie de l'univers sont des principes fondamentaux dont découlent les lois de conservation de l'impulsion et du moment cinétique. Tous les résultats d'observation les confortent. Si ces lois étaient erronées, toute la théorie physique devrait être révisée.

Ainsi, si l'énergie noire est une propriété de l'univers, tout l'univers devrait s'étendre de la même manière que l'univers observable.


Oui, nous ne savons pas ce qu'est l'énergie noire. Il vaut mieux dire que tout ce qui est responsable de l'expansion, nous l'appelons énergie noire.


Est-ce juste l'univers observable qui est en expansion ? - Astronomie


Les "Piliers de la Création"
Photo du télescope spatial Hubble.
Source : Nasa.

L'univers contient tout ce qui existe, y compris la Terre, les planètes, les étoiles, l'espace et les galaxies. Cela inclut toute la matière, l'énergie et même le temps.

Quelle est la taille de l'univers ?

Personne ne sait avec certitude à quel point l'univers est grand. Il peut être infiniment grand. Les scientifiques, cependant, mesurent la taille de l'univers par ce qu'ils peuvent voir. Ils appellent cela "l'univers observable". L'univers observable mesure environ 93 milliards d'années-lumière.

L'univers s'agrandit

L'une des choses intéressantes à propos de l'univers est qu'il est actuellement en expansion. Il grandit de plus en plus gros tout le temps. Non seulement il grandit, mais le bord de l'univers s'étend à un rythme de plus en plus rapide. Les scientifiques pensent que le bord de l'univers s'étend plus vite que la vitesse de la lumière.


Chronologie de l'Univers sur 13,77 milliards d'années.
Les scientifiques pensent qu'il continue de se développer à un rythme très rapide.
Source : Nasa.

De quoi est fait l'univers?

Même si la Terre nous semble vraiment grande, c'est en fait une toute petite partie de l'univers. Le Soleil a une masse de 330 000 fois celle de la Terre. Le Soleil n'est qu'une étoile dans la Voie Lactée qui contient plus de 300 milliards d'étoiles et les scientifiques estiment qu'il y a plus de 170 milliards de galaxies dans l'univers !

Cependant, la majeure partie de l'univers est ce que nous considérons comme un espace vide. Tous les atomes réunis ne représentent qu'environ quatre pour cent de l'univers. La majorité de l'univers se compose de ce que les scientifiques appellent matière noire et énergie noire.

Que sont la matière noire et l'énergie noire ?

  • Matière noire - Les scientifiques ne savent pas exactement ce qu'est la matière noire, mais ils pensent qu'elle existe grâce à des expériences. La matière noire tire son nom du fait qu'elle ne peut être vue avec aucun type d'instrument que nous avons aujourd'hui. Environ 27% de l'univers est constitué de matière noire.
  • Énergie noire - L'énergie noire est quelque chose qui, selon les scientifiques, remplit tout l'espace. Il s'avère que "l'espace vide" est plus que rien, mais c'est vraiment de l'énergie sombre. La théorie de l'énergie noire aide les scientifiques à expliquer pourquoi l'univers est en expansion. Environ 68% de l'univers est constitué d'énergie noire.

Les scientifiques pensent que l'univers a commencé il y a entre 13 et 14 milliards d'années avec le début d'une explosion massive appelée Big Bang.


La forme de l'univers peut être
fermé (en haut), ouvert (au milieu) ou plat (en bas).
Source : Nasa.

Réponses et réponses

De toute évidence, de nombreux scénarios exotiques sont possibles en ce qui concerne les parties de l'univers qui sont au-delà de notre horizon de particules, mais il y a peu de raisons de croire que le reste de l'univers est différent de notre partie. Le degré extrêmement élevé d'homogénéité et d'isotropie de notre univers jusqu'aux plus grandes échelles observables (comme le CMB) a tendance à rendre extrêmement improbable qu'à des échelles encore plus grandes, l'univers soit très inhomogène comme vous le suggérez.

Cependant, cela dit, je dois souligner que le modèle cosmologique actuel de David Wiltshire (voir le fil "L'énergie sombre est furphy") propose que notre univers observable soit situé dans une perturbation sous-dense au sein du plus grand univers plat. Il suggère que l'échelle de notre perturbation est si grande qu'elle s'étend au-delà de l'horizon. Il ne suggère PAS que l'univers dans son ensemble est surdense (en train de s'effondrer), il essaie d'expliquer pourquoi notre univers observable pourrait être sous-dense tandis que le CMB indique que l'univers dans son ensemble est presque plat. Le modèle de Wiltshire propose un nombre important (ou infini) de telles perturbations à la fois sous-denses et surdenses, et non pas que notre univers observable soit du tout unique à cet égard.

On pourrait supposer que, dans le cas improbable où l'univers dans son ensemble s'effondrerait alors que notre univers observable ne l'est pas, ce serait très probablement parce que l'univers entier est surdense (plus de masse/énergie que la densité critique oméga) en moyenne, plutôt qu'à cause de n'importe quelle structure telle qu'un trou noir. C'est parce que la loi du carré inverse pour la force gravitationnelle tomberait trop rapidement à partir d'un seul point à moins qu'il n'ait littéralement une masse infinie. Même avec une surdensité plus conventionnelle, cet univers hypothétique devrait être extrêmement inhomogène.

De nombreuses modélisations ont été faites sur ce qui se passerait si l'univers s'effondre. Certains modèles incluent des singularités, d'autres non.

La fin de votre note fait référence au "milieu" et aux "bords", mais on pense que l'univers ne peut pas avoir de "milieu" ou de bord. C'est ce qu'on appelle le principe copernicien, si vous voulez le vérifier, par exemple sur Wikipédia. Il y a beaucoup de bonnes choses là-bas dont vous pouvez apprendre.


Dans quoi l'univers s'étend-il ?

Représentation de la chronologie de l'univers sur 13,7 milliards d'années, et de l'expansion dans l'univers qui a suivi. Crédit : NASA/WMAP Science Team.

Allez, admettez-le, vous avez eu cette question. "Puisque les astronomes savent que l'Univers est en expansion, dans quoi s'étend-il ? Qu'y a-t-il en dehors de l'Univers ?" Demandez à n'importe quel astronome et vous obtiendrez une réponse insatisfaisante. Nous vous donnons la même réponse insatisfaisante, mais l'expliquons vraiment, afin que votre insatisfaction ne vous hante plus.

La réponse courte est que c'est une question absurde, l'Univers ne s'étend en rien, il s'étend juste.

La définition de l'Univers est qu'il contient tout. Si quelque chose était en dehors de l'Univers, il ferait aussi partie de l'Univers. En dehors de ça ? Univers encore. En dehors de ça ? Aussi plus d'univers. C'est l'Univers tout en bas. Mais je sais que vous allez trouver cette réponse insatisfaisante, alors maintenant je vais vous casser la tête.

Soit l'Univers est infini, continu pour toujours, soit il est fini, avec un volume limité. Dans les deux cas, l'Univers n'a pas d'avantage. Lorsque nous imaginons l'Univers en expansion après le Big Bang, nous imaginons une explosion, avec un jet de matière provenant d'un seul point. Mais cette analogie n'est pas exacte.

Une meilleure analogie est la surface d'un ballon en expansion. Pas le ballon en 3 dimensions, juste sa surface en 2 dimensions. Si vous étiez une fourmi rampant à la surface d'un énorme ballon et que le ballon était tout votre univers, vous verriez le ballon essentiellement plat sous vos pieds.

Imaginez que le ballon se gonfle. Dans toutes les directions où vous regardez, d'autres fourmis s'éloignent de vous. Plus ils sont loin, plus ils s'éloignent rapidement. Même si cela ressemble à une surface plane, marchez assez longtemps dans n'importe quelle direction et vous reviendrez à votre point de départ.

Vous pouvez imaginer un cercle en pleine croissance et vous demander dans quoi il s'étend. Mais c'est une question absurde. Il n'y a aucune direction dans laquelle vous pourriez ramper qui vous ferait sortir de la surface. Votre cerveau de fourmi bidimensionnel ne peut pas comprendre un objet tridimensionnel en expansion. Il peut y avoir un centre au ballon, mais il n'y a pas de centre à la surface. Juste une forme qui s'étend dans toutes les directions et s'enroule sur elle-même. Et pourtant, votre voyage pour faire un tour du ballon prend de plus en plus de temps à mesure que le ballon se gonfle.

Pour mieux comprendre comment cela se rapporte à notre Univers, nous devons augmenter les choses d'une dimension, d'une surface 2-D intégrée dans un monde 3-D, à un volume 3-D intégré dans un univers 4-D. Les astronomes pensent que si vous voyagez dans n'importe quelle direction assez loin, vous reviendrez à votre position de départ. Si vous pouviez regarder assez loin dans l'espace, vous regarderiez l'arrière de votre propre tête.

Et donc, à mesure que l'Univers s'étend, il vous faudrait de plus en plus de temps pour parcourir l'Univers et revenir à votre position de départ. Mais il n'y a aucune direction dans laquelle vous pourriez voyager qui vous mènerait à l'extérieur ou "hors" de l'Univers. Même si vous pouviez vous déplacer plus vite que la vitesse de la lumière, vous reviendrez simplement à votre position de départ plus rapidement. Nous voyons d'autres galaxies s'éloigner de nous dans toutes les directions tout comme notre fourmi verrait d'autres fourmis s'éloigner à la surface du ballon.

L'Univers 1,6 milliard d'années après le Big Bang. Crédit image : Paul Bode et Yue Shen

Une excellente analogie vient de ma co-animatrice d'Astronomy Cast, le Dr Pamela Gay. Au lieu d'une explosion, imaginez que l'Univers en expansion est comme une miche de pain aux raisins qui monte dans le four. Du point de vue de n'importe quel raisin sec, tous les autres raisins secs s'éloignent dans toutes les directions. Mais contrairement à une miche de pain aux raisins, vous pouvez voyager dans n'importe quelle direction à l'intérieur du pain et éventuellement revenir à votre raisin de départ.

Rappelez-vous que toute notre compréhension est basée sur les 3 dimensions. Si nous étions des créatures en 4 dimensions, cela aurait beaucoup plus de sens. Pour une explication beaucoup plus approfondie, je vous recommande fortement de regarder mon bon ami, Zogg l'Alien, expliquer comment l'Univers n'a pas d'avantage. Après avoir regardé ses vidéos, vous devriez parfaitement comprendre les topologies possibles de notre Univers.

J'espère que cela vous aidera à comprendre pourquoi il n'y a pas de réponse à "dans quoi l'Univers s'étend-il ?" Sans bord, il ne s'étend à rien, il s'étend juste.


Les lecteurs répondent : l'univers s'étend –, mais dans quoi s'étend-il ? | Astronomie

Qu'y a-t-il au-delà de l'univers ? Simple! Toutes ces choses que vous avez perdues quelque part et que vous n'avez jamais vues depuis. Stylos, lunettes, portefeuilles, clés, téléphones, couteaux de poche, peignes, agendas, parapluies, mouchoirs… tout ce que vous voulez !

Les gens ne se rendent-ils pas compte que tout l'espace autour est criblé de minuscules trous de ver, dans lesquels ces objets s'enfoncent, pour ne plus jamais être vus par des yeux mortels ? Fermement Dirac

L'univers est un ballon clown qui est encore en phase d'explosion et est sur le point de prendre la forme d'un chien saucisse. Jamessss

En tant qu'enseignant, c'est une question qui revient souvent dans mes cours de physique. Une partie du problème est une question de perspective. Le cerveau humain fonctionne mieux lorsqu'il pense aux choses dans le moins de dimensions possible. Nous réduisons la surface incurvée et bosselée de la Terre à des cartes bidimensionnelles, ou des rues bidimensionnelles à des systèmes unidimensionnels tels que des numéros de rue ou des jalons.

Nos esprits ne sont pas capables de concevoir intuitivement à quoi ressemble vraiment l'univers. Nous voyons un ballon s'étendre, et nous le voyons s'étendre dans l'air qui l'entoure, et nous supposons que l'univers fait de même. C'est une erreur. L'univers ne se développe pas du tout parce que, selon les preuves dont nous disposons, c'est tout ce qu'il y a. En d'autres termes, il n'y a rien en dehors de l'univers.

On pense souvent que le big bang se passe dans l'espace au centre de l'univers, mais ce n'est que partiellement vrai. Ce qui s'est vraiment passé, c'est que le big bang est l'univers. Ce n'était pas une explosion dans l'espace, l'espace est l'explosion. L'espace entre les objets n'a cessé de s'étendre depuis. Le fait que cela soit insondable devrait le rendre encore plus étonnant. Andrew Busch

Au lieu de penser que l'univers gonfle comme un ballon, je le vois comme une boule de pâte géante étirée dans tous les sens par plusieurs chefs. Il y a donc toujours de la pâte au point de départ initial. Et avec ça, j'ai faim. Eva_brique

La question commence par une hypothèse erronée selon laquelle l'univers a comme « bord », une frontière entre « l'univers » et le « non-univers ».

Tout ce que nous savons, et c'est ce que nous entendons par expansion de l'univers, c'est qu'en moyenne, chaque galaxie s'éloigne de plus en plus de toutes les autres galaxies, à une vitesse croissante, sans point central. Cela ne signifie pas qu'à n'importe quel niveau local l'espace-temps « s'étire comme une feuille de caoutchouc (une idée fausse courante), ni qu'au niveau local, les étoiles et les galaxies ne peuvent toujours pas voler l'une dans l'autre.

Le problème avec votre question est que vous imaginez quelque chose de votre expérience « disons un ballon gonflé » et demandez ce qui semble raisonnable, « Qu'est-ce qu'il y a à l'extérieur du ballon ? » du point de vue d'être à l'extérieur du ballon et pouvoir voir qu'il s'agit d'un ballon.

Imaginez plutôt ceci : vous êtes un chat, dans un appartement. Vous n'êtes jamais sorti. Donc, à votre connaissance, rien n'existe en dehors de l'appartement. Imaginez maintenant que vous rétrécissez. De votre point de vue félin, vous restez de la même taille, mais tous les murs et meubles semblent s'éloigner de vous – votre univers s'agrandit. Mais vous ne demanderiez pas : « Où pousse-t-il ? car pour autant que vous le sachiez » et vous pouvez dire « l'appartement est tout ce qu'il y a, il s'étend juste (probablement, c'est exactement ce que font les appartements, car le seul que vous pouvez observer le fait). C'est la position dans laquelle nous nous trouvons et pourquoi la question n'a pas de sens. Avez-vousNourrLePoisson

L'univers est tout (pour autant que nous le sachions), donc cela n'a pas de sens de dire “en quoi est-il en train de devenir”. C'est juste tout. Le big bang s'est produit « partout » en même temps. Est-il infini ou fini ? Nous ne savons pas. Même s'il est terminé, il peut ne pas avoir de « bord ». Il y a beaucoup de questions sans réponse ou même sans réponse en ce moment. Nous ne le saurons peut-être jamais, car toutes nos mesures sont limitées à l'univers observable. csjjl1

Juste parce que nous ne comprenons pas que quelque chose ne doit pas nécessairement être l'œuvre d'une sorte d'entité surnaturelle. C'est absurde. Il y a des limites à ce que le cerveau humain peut comprendre - il est limité par son contexte évolutif. Il n'est tout simplement pas acceptable d'expliquer ce que nous ne pouvons pas comprendre en invoquant une divinité vivant dans les nuages. Eh bien, cela pourrait convenir à certaines personnes, mais pas à moi. Oh, et l'univers se développe tout seul. FirebirdV

Ma théorie est que l'univers doit s'étendre pour contenir le sentiment d'autosatisfaction de Brian. DonerCard

D'après Men in Black, nous sommes dans une grosse bille lancée par des extraterrestres. Cela n'explique pas comment le marbre se dilate, d'accord. AleYarse

Quelqu'un a-t-il remarqué que ce fil s'agrandit ? Ce que je veux savoir, c'est : en quoi évolue-t-il ? Plovdiv12

Nous appelons le point d'origine de notre univers l'événement Big Bang. C'est le point, à partir de notre cadre de référence, où un nouveau temps et un nouvel espace ont commencé à déployer l'univers. Elle est située à environ 90 milliards d'années-lumière* dans toutes les directions au sein de notre univers vieux de 13,8 milliards d'années. Cette observation contre-intuitive est due au fait que de nouveaux temps et espaces sont continuellement créés dans la singularité ** partout à la fois. Le point d'origine de l'univers s'est éloigné au-delà de notre horizon observable. Notez que tous les autres points de l'univers partagent un cadre de référence observé similaire ***.

Gardez à l'esprit que bien qu'il n'y ait pas d'"extérieur" à notre univers de singularité, il n'y a aucune raison pour qu'un nombre infini de singularités ne puisse exister, chacune avec son propre univers unique. l'espace-temps qui se déroule continuellement à l'intérieur.

La cosmologie dominante est d'avis que le nouveau temps et l'espace continueront à se dérouler dans la singularité pour toujours, l'univers deviendra progressivement froid et sombre à mesure que la masse statique deviendra de plus en plus diffuse et que l'énergie subit une entropie continue (la "grande déchirure" 8221 théorie).

* Le bord de l'univers "observable" est d'environ 46,6 milliards d'années-lumière dans toutes les directions. La distance jusqu'à l'événement Big Bang, qui est une distance beaucoup plus spéculative, est probablement d'environ 90 milliards d'années-lumière dans toutes les directions.

** La plupart des cosmologues pensent que l'univers n'a pas commencé comme une "singularité mathématique" mais plutôt comme quelque chose qu'il vaut mieux décrire comme très petit et dense. Stephen Hawking a montré que nous ne pouvons rien apprendre sur l'origine de l'univers tant qu'il n'a pas vieilli au moins 10⁻³² secondes, car aucune information n'a encore été créée.

*** Chaque point de l'univers partage le même référentiel consistant à s'observer comme étant le point le plus ancien, le plus central et le plus éloigné de l'événement Big Bang, par rapport à tout autre point de toute la singularité. Même si un temps et un espace nouveaux déploient continuellement notre univers, ils conservent toujours les caractéristiques de l'unicité de notre origine. Chris Ducey

Je pense que le professeur Harvey Keitel l'a mieux exprimé dans Mean Streets, compte tenu du sens de la vie spirituelle éternelle, de l'univers et de tout : "Vous n'allez pas vous foutre de l'infini." dylan37

Dire que "l'univers est en expansion" parce que ce que nous pouvons voir et observer de notre part, c'est-à-dire qu'il semble s'éloigner d'un certain point, me semble être de l'orgueil. hémorroïde

Il ne s'agit pas de “s'éloigner d'un certain point” – plutot, tout les points s'éloignent de tous les autres points. Ce n'est donc pas du tout de la fierté que notre place dans l'univers soit aussi banale et banale que n'importe quel autre endroit. Lecture_Bruit

Je pense que cela aide à réaliser la relation inséparable entre les choses et les dimensions physiques de l'espace et du temps. Toute mesure de l'espace implique de regarder les distances entre les choses, et toute mesure du temps implique de regarder le mouvement des choses les unes par rapport aux autres. Si vous aviez un espace complètement vide, vous ne seriez pas en mesure de mesurer l'espace ou le temps. Donc, dans ce sens, une région de l'univers qui n'a rien dedans n'existe même pas vraiment jusqu'à ce que quelque chose y pénètre. Cuisinier court

Einstein a dit un jour que les gens pensaient que si vous retiriez tout de l'univers, vous vous retrouveriez avec l'espace et le temps. La relativité dit que l'espace et le temps sortiraient avec les choses. SidneyLotterby

42. PunkyRooster (et Parcival)

Hé, tu m'as battu ! Ce n'est pas juste! Nelliev

Dans une blague qu'un physicien quantique pourrait peut-être expliquer, j'ai dit 42 avant l'un de vous. Et après et en même temps, mais dans un endroit différent. En quelque sorte … Florton66

Les lecteurs répondent : l'univers s'étend –, mais dans quoi s'étend-il ? | Astronomie

Lien source Les lecteurs répondent : l'univers s'étend –, mais dans quoi s'étend-il ? | Astronomie


Contenu

La taille de l'univers entier est inconnue, et son étendue pourrait être infinie. [19] Certaines parties de l'univers sont trop éloignées pour que la lumière émise depuis le Big Bang ait eu suffisamment de temps pour atteindre la Terre ou les instruments spatiaux, et se trouvent donc en dehors de l'univers observable. À l'avenir, la lumière des galaxies lointaines aura eu plus de temps pour voyager, donc des régions supplémentaires deviendront observables. Cependant, en raison de la loi de Hubble, les régions suffisamment éloignées de la Terre s'en éloignent plus rapidement que la vitesse de la lumière (la relativité restreinte empêche les objets proches dans la même région locale de se déplacer plus vite que la vitesse de la lumière les uns par rapport aux autres, mais il n'y a pas de telle contrainte pour les objets distants lorsque l'espace entre eux s'agrandit (voir utilisations de la distance appropriée pour une discussion) et en outre, le taux d'expansion semble s'accélérer en raison de l'énergie noire.

En supposant que l'énergie noire reste constante (une constante cosmologique immuable), de sorte que le taux d'expansion de l'univers continue de s'accélérer, il existe une "limite de visibilité future" au-delà de laquelle les objets jamais entrer dans notre univers observable à tout moment dans un futur infini, car la lumière émise par des objets en dehors de cette limite ne pourrait jamais atteindre la Terre. (Une subtilité est que, parce que le paramètre de Hubble diminue avec le temps, il peut y avoir des cas où une galaxie qui s'éloigne de la Terre juste un peu plus vite que la lumière émet un signal qui atteint finalement la Terre. [13] [20] ) Cette limite de visibilité future est calculée à une distance mobile de 19 milliards de parsecs (62 milliards d'années-lumière), en supposant que l'univers continuera à s'étendre pour toujours, ce qui implique le nombre de galaxies que nous pouvons théoriquement observer dans un futur infini (en laissant de côté le problème que certains peuvent être impossibles à observer dans la pratique en raison du décalage vers le rouge, comme discuté dans le paragraphe suivant) est seulement plus grand que le nombre actuellement observable par un facteur de 2,36. [note 2]

Bien qu'en principe, plus de galaxies deviendront observables à l'avenir, en pratique, un nombre croissant de galaxies deviendront extrêmement décalées vers le rouge en raison de l'expansion continue, à tel point qu'elles sembleront disparaître de la vue et devenir invisibles. [21] [22] [23] Une subtilité supplémentaire est qu'une galaxie à une distance de comoving donnée est définie comme se trouvant dans "l'univers observable" si nous pouvons recevoir des signaux émis par la galaxie à n'importe quel âge de son histoire passée (disons, un signal envoyé depuis la galaxie seulement 500 millions d'années après le Big Bang), mais en raison de l'expansion de l'univers, il peut y avoir un âge plus avancé auquel un signal envoyé depuis la même galaxie ne pourra jamais atteindre la Terre à aucun moment dans un futur infini (ainsi, par exemple, nous pourrions ne jamais voir à quoi ressemblait la galaxie 10 milliards d'années après le Big Bang), [24] même si elle reste à la même distance de déplacement (la distance de déplacement est définie pour être constante avec le temps, contrairement à la distance appropriée , qui est utilisé pour définir la vitesse de récession due à l'expansion de l'espace), qui est inférieure au rayon de déplacement de l'univers observable. [ éclaircissements nécessaires ] Ce fait peut être utilisé pour définir un type d'horizon des événements cosmiques dont la distance à la Terre change avec le temps. Par exemple, la distance actuelle à cet horizon est d'environ 16 milliards d'années-lumière, ce qui signifie qu'un signal d'un événement qui se produit actuellement peut éventuellement atteindre la Terre dans le futur si l'événement est à moins de 16 milliards d'années-lumière, mais le le signal n'atteindra jamais la Terre si l'événement se situe à plus de 16 milliards d'années-lumière. [13]

Les articles de recherche populaires et professionnels en cosmologie utilisent souvent le terme « univers » pour signifier « univers observable ». [ citation requise ] Cela peut être justifié par le fait que nous ne pouvons jamais rien savoir par expérimentation directe sur une partie de l'univers qui est causalement déconnectée de la Terre, bien que de nombreuses théories crédibles exigent un univers total beaucoup plus grand que l'univers observable. [ citation requise ] Aucune preuve n'existe pour suggérer que la frontière de l'univers observable constitue une frontière sur l'univers dans son ensemble, et aucun des modèles cosmologiques traditionnels ne propose que l'univers ait une frontière physique en premier lieu, bien que certains modèles proposent qu'il pourrait être fini mais non borné, [note 3] comme un analogue de dimension supérieure de la surface 2D d'une sphère dont l'aire est finie mais qui n'a pas d'arête.

Il est plausible que les galaxies de notre univers observable ne représentent qu'une infime fraction des galaxies de l'univers. Selon la théorie de l'inflation cosmique initialement introduite par ses fondateurs, Alan Guth et D. Kazanas, [25] si l'on suppose que l'inflation a commencé environ 10 −37 secondes après le Big Bang, alors avec l'hypothèse plausible que la taille du l'univers avant l'inflation était approximativement égal à la vitesse de la lumière multipliée par son âge, ce qui suggère qu'à l'heure actuelle la taille de l'univers entier est d'au moins 3 × 10 23 (1,5 × 10 34 années-lumière) fois le rayon de l'univers observable . [26]

Si l'univers est fini mais illimité, il est également possible que l'univers soit plus petit que l'univers observable. Dans ce cas, ce que nous considérons comme des galaxies très éloignées peut en fait être des images en double de galaxies proches, formées par la lumière qui a fait le tour de l'univers. Il est difficile de tester cette hypothèse expérimentalement car différentes images d'une galaxie montreraient différentes époques de son histoire, et par conséquent pourraient apparaître très différentes. Bielewicz et al. [27] prétendent établir une borne inférieure de 27,9 gigaparsecs (91 milliards d'années-lumière) sur le diamètre de la dernière surface de diffusion (puisque ce n'est qu'une borne inférieure, puisque l'univers entier est peut-être beaucoup plus grand, voire infini). Cette valeur est basée sur l'analyse du cercle d'appariement des données WMAP sur 7 ans. Cette approche a été contestée. [28]

La distance de déplacement de la Terre au bord de l'univers observable est d'environ 14,26 gigaparsecs (46,5 milliards d'années-lumière ou 4,40 × 10 26 m) dans toutes les directions. L'univers observable est donc une sphère d'un diamètre d'environ 28,5 gigaparsecs [29] (93 milliards d'années-lumière ou 8,8 × 10 26 m). [30] En supposant que l'espace soit à peu près plat (au sens d'être un espace euclidien), cette taille correspond à un volume comoving d'environ 1,22 × 10 4 Gpc 3 ( 4,22 × 10 5 Gly 3 ou 3,57 × 10 80 m 3 ) . [31]

Les chiffres cités ci-dessus sont des distances maintenant (en temps cosmologique), pas des distances au moment où la lumière a été émise. Par exemple, le rayonnement de fond de micro-ondes cosmique que nous voyons actuellement a été émis au moment du découplage des photons, estimé à environ 380 000 ans après le Big Bang [32] [33] qui s'est produit il y a environ 13,8 milliards d'années. Ce rayonnement a été émis par de la matière qui s'est, dans l'intervalle, principalement condensée en galaxies, et ces galaxies sont maintenant calculées à environ 46 milliards d'années-lumière de nous. [11] [13] Pour estimer la distance à cette matière au moment où la lumière a été émise, on peut d'abord noter que selon la métrique de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, qui est utilisée pour modéliser l'univers en expansion, si à la temps présent, nous recevons de la lumière avec un décalage vers le rouge de z, alors le facteur d'échelle au moment où la lumière a été émise à l'origine est donné par [34] [35]

Les résultats WMAP sur neuf ans combinés à d'autres mesures donnent le décalage vers le rouge du découplage des photons comme z = 1 091,64 ± 0,47 , [36] ce qui implique que le facteur d'échelle au moment du découplage des photons serait de 1 1092,64 . Donc, si la matière qui a émis à l'origine les plus anciens photons du fond diffus cosmologique (CMBR) a une distance actuelle de 46 milliards d'années-lumière, alors au moment du découplage lorsque les photons ont été initialement émis, la distance n'aurait été que d'environ 42 millions de lumière. -années.

La distance parcourue par la lumière jusqu'au bord de l'univers observable est l'âge de l'Univers divisé par la vitesse de la lumière, 13,8 milliards d'années-lumière. C'est la distance qu'un photon émis peu de temps après le Big Bang, comme celui du fond diffus cosmologique, a parcouru pour atteindre les observateurs sur Terre. Parce que l'espace-temps est courbe, correspondant à l'expansion de l'espace, cette distance ne correspond pas à la vraie distance à aucun moment dans le temps. [37]


On ne sait pas si l'Univers durera éternellement, mais très probablement, nous ne serons même pas là pour le voir. Nous ne savons pas actuellement si l'Univers cessera de s'étendre, et si c'est le cas, qu'est-ce que cela impliquerait.

Beaucoup ont proposé plusieurs scénarios apocalyptiques, comme ceux mentionnés ci-dessus, mais n'est-ce pas typique de nous ? L'Univers pourrait bien durer éternellement, mais une chose est vraie. Nous sommes très loin de répondre à de telles questions.

Tout dans l'Univers est en mouvement, et il semble que de nombreux objets célestes, comme les galaxies, s'éloignent de nous. C'est peut-être la vraie fin de l'Univers, quand les choses seront si éloignées que rien ne pourra plus être atteint, et plus rien ne pourra être conclu comme étant l'Univers puisque tout sera si éloigné, nous ne saurions même pas son là.


Deux forces concurrentes - l'attraction de la gravité et la poussée vers l'extérieur du rayonnement - ont joué un bras de fer cosmique avec l'univers à ses balbutiements

Plus d'un siècle après la première estimation de Hubble du taux d'expansion cosmique, ce nombre a été révisé à la baisse à maintes reprises. Les estimations d'aujourd'hui le situent entre 67 et 74 km/s/Mpc (42-46 miles/s/Mpc).

Une partie du problème est que la constante de Hubble peut être différente selon la façon dont vous la mesurez.

La plupart des descriptions de l'écart de la constante de Hubble indiquent qu'il existe deux manières de mesurer sa valeur - l'une regarde à quelle vitesse les galaxies proches s'éloignent de nous tandis que la seconde utilise le fond diffus cosmologique (CMB), la première lumière qui s'est échappée après le Big Bang. .

Nous pouvons encore voir cette lumière aujourd'hui, mais à cause des parties éloignées de l'univers qui s'éloignent de nous, la lumière a été étirée en ondes radio. Ces signaux radio, découverts pour la première fois par accident dans les années 1960, nous donnent un aperçu le plus précoce possible de ce à quoi ressemblait l'Univers.

Deux forces concurrentes - l'attraction de la gravité et la poussée vers l'extérieur du rayonnement - ont joué un bras de fer cosmique avec l'univers à ses balbutiements, ce qui a créé des perturbations qui peuvent encore être vues dans le fond cosmique des micro-ondes comme de minuscules différences de température.

En utilisant ces perturbations, il est alors possible de mesurer à quelle vitesse l'Univers s'est étendu peu de temps après le Big Bang et cela peut ensuite être appliqué au modèle standard de cosmologie pour déduire le taux d'expansion aujourd'hui. This Standard Model is one of the best explanations we have for how the Universe began, what it is made of and what we see around us today.

Tiny disturbances in early universe can be seen in fluctuations in the oldest light in the Universe – the cosmic microwave background (Credit: Nasa/JPL/ESA-Planck)

But there is a problem. When astronomers try to measure the Hubble Constant by looking at how nearby galaxies are moving away from us, they get a different figure.

"If the [standard] model is correct, then you would imagine that the two values – what you measure today locally and the value that you infer from the early observations would agree," says Freedman. "And they don't."

When the European Space Agency (ESA)'s Planck satellite measured discrepancies in the CMB, first in 2014 then again in 2018, the value that comes out for the Hubble constant is 67.4km (41.9 miles)/s/Mpc. But this is around 9% less than the value astronomers like Freedman have measured when looking at nearby galaxies.

Further measurements of the CMB in 2020 using the Atacama Cosmology Telescope correlated with the data from Planck. "This helps to rule out that there was a systematic problem with Planck from a couple of sources" says Beaton. If the CMB measurements were correct – it left one of two possibilities: either the techniques using light from nearby galaxies were off, or the Standard Model of Cosmology needs to be changed.

The technique used by Freedman and her colleagues takes advantage of a specific type of star called a Cepheid variable. Discovered around 100 years ago by an astronomer called Henrietta Leavitt, these stars change their brightness, pulsing fainter and brighter over days or weeks. Leavitt discovered the brighter the star is, the longer it takes to brighten, then dim and then brighten again. Now, astronomers can tell exactly how bright a star really is by studying these pulses in brightness. By measuring how bright it appears to us on Earth, and knowing light dims as a function of distance, it provides a precise way of measuring the distance to stars. (Read more about how Henrietta Leavitt changed our view of the Universe.)


Scientists further refine how quickly the universe is expanding

The team’s analysis paves the way for better measurements in the future using telescopes from the Cherenkov Telescope Array. Credit: Photo courtesy of Daniel López/IAC

Wielding state-of-the-art technologies and techniques, a team of Clemson University astrophysicists has added a novel approach to quantifying one of the most fundamental laws of the universe.

In a paper published Friday, Nov. 8, in Le Journal d'Astrophysique, Clemson scientists Marco Ajello, Abhishek Desai, Lea Marcotulli and Dieter Hartmann have collaborated with six other scientists around the world to devise a new measurement of the Hubble Constant, the unit of measure used to describe the rate of expansion of the universe.

"Cosmology is about understanding the evolution of our universe—how it evolved in the past, what it is doing now and what will happen in the future," said Ajello, an associate professor in the College of Science's department of physics and astronomy. "Our knowledge rests on a number of parameters—including the Hubble Constant—that we strive to measure as precisely as possible. In this paper, our team analyzed data obtained from both orbiting and ground-based telescopes to come up with one of the newest measurements yet of how quickly the universe is expanding."

The concept of an expanding universe was advanced by the American astronomer Edwin Hubble (1889-1953), who is the namesake for the Hubble Space Telescope. In the early 20th century, Hubble became one of the first astronomers to deduce that the universe was composed of multiple galaxies. His subsequent research led to his most renowned discovery: that galaxies were moving away from each other at a speed in proportion to their distance.

Hubble originally estimated the expansion rate to be 500 kilometers per second per megaparsec, with a megaparsec being equivalent to about 3.26 million light years. Hubble concluded that a galaxy two megaparsecs away from our galaxy was receding twice as fast as a galaxy only one megaparsec away. This estimate became known as the Hubble Constant, which proved for the first time that the universe was expanding. Astronomers have been recalibrating it—with mixed results—ever since.

With the help of skyrocketing technologies, astronomers came up with measurements that differed significantly from Hubble's original calculations—slowing the expansion rate down to between 50 and 100 kilometers per second per megaparsec. And in the past decade, ultra-sophisticated instruments, such as the Planck satellite, have increased the precision of Hubble's original measurements in relatively dramatic fashion.

In a paper titled "A New Measurement of the Hubble Constant and Matter Content of the Universe using Extragalactic Background Light-Gamma Ray Attenuation," the collaborative team compared the latest gamma-ray attenuation data from the Fermi Gamma-ray Space Telescope and Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes to devise their estimates from extragalactic background light models. This novel strategy led to a measurement of approximately 67.5 kilometers per second per megaparsec.

Les rayons gamma sont la forme de lumière la plus énergétique. Extragalactic background light (EBL) is a cosmic fog composed of all the ultraviolet, visible and infrared light emitted by stars or from dust in their vicinity. When gamma rays and EBL interact, they leave an observable imprint - a gradual loss of flow—that the scientists were able to analyze in formulating their hypothesis.

Clemson scientists Marco Ajello, Abhishek Desai, Lea Marcotulli and Dieter Hartmann have collaborated with six other scientists around the world to devise a new measurement of the Hubble Constant. Credit: Jim Melvin / College of Science

"The astronomical community is investing a very large amount of money and resources in doing precision cosmology with all the different parameters, including the Hubble Constant," said Dieter Hartmann, a professor in physics and astronomy. "Our understanding of these fundamental constants has defined the universe as we now know it. When our understanding of laws becomes more precise, our definition of the universe also becomes more precise, which leads to new insights and discoveries."

A common analogy of the expansion of the universe is a balloon dotted with spots, with each spot representing a galaxy. When the balloon is blown up, the spots spread farther and farther apart.

"Some theorize that the balloon will expand to a particular point in time and then re-collapse," said Desai, a graduate research assistant in the department of physics and astronomy. "But the most common belief is that the universe will continue to expand until everything is so far apart there will be no more observable light. At this point, the universe will suffer a cold death. But this is nothing for us to worry about. If this happens, it will be trillions of years from now."

But if the balloon analogy is accurate, what is it, exactly, that is blowing up the balloon?

"Matter - the stars, the planets, even us—is just a small fraction of the universe's overall composition," Ajello explained. "The large majority of the universe is made up of dark energy and dark matter. And we believe it is dark energy that is 'blowing up the balloon.' Dark energy is pushing things away from each other. Gravity, which attracts objects toward each other, is the stronger force at the local level, which is why some galaxies continue to collide. But at cosmic distances, dark energy is the dominant force."

The other contributing authors are lead author Alberto Dominguez of the Complutense University of Madrid Radek Wojtak of the University of Copenhagen Justin Finke of the Naval Research Laboratory in Washington, D.C. Kari Helgason of the University of Iceland Francisco Prada of the Instituto de Astrofisica de Andalucia and Vaidehi Paliya, a former postdoctoral researcher in Ajello's group at Clemson who is now at Deutsches Elektronen-Synchrotron in Zeuthen, Germany.

"It is remarkable that we are using gamma rays to study cosmology. Our technique allows us to use an independent strategy—a new methodology independent of existing ones—to measure crucial properties of the universe," said Dominguez, who is also a former postdoctoral researcher in Ajello's group. "Our results show the maturity reached in the last decade by the relatively recent field of high-energy astrophysics. The analysis that we have developed paves the way for better measurements in the future using the Cherenkov Telescope Array, which is still in development and will be the most ambitious array of ground-based high-energy telescopes ever."

Many of the same techniques used in the current paper correlate to previous work conducted by Ajello and his counterparts. In an earlier project, which appeared in the journal La science, Ajello and his team were able to measure all of the starlight ever emitted in the history of the universe.

"What we know is that gamma-ray photons from extragalactic sources travel in the universe toward Earth, where they can be absorbed by interacting with the photons from starlight," Ajello said. "The rate of interaction depends on the length that they travel in the universe. And the length that they travel depends on expansion. If the expansion is low, they travel a small distance. If the expansion is large, they travel a very large distance. So the amount of absorption that we measured depended very strongly on the value of the Hubble Constant. What we did was turn this around and use it to constrain the expansion rate of the universe."


Commentaires

September 3, 2020 at 6:54 pm

Viewing from a different angle we can argue that the universe is not only finite in size but it is also periodic in time. Thus the universe is eternally existent.

It is quite clear that the life in our planet earth is periodic. We take birth, die, remain dead for some time, and then reincarnate [1] with a new life. Thus our life cycles have two distinct parts, a living period and a dead period.

It is also well known that all objects in the universe are created by its own individual souls [1], just like the humans. Thus all objects must behave like humans do. Therefore the life of every galaxy, star, planet, etc., must be periodic with a living period and a dead period.

Since summation of all periodic waves is also a periodic wave, the entire universe must be periodic. Thus the universe must be periodic with a living period and a dead period.

Since the dead period of the universe is finite, then all objects in the universe must be dead during that time interval. Thus number of objects in the universe must be finite, that is, the size of the universe must be finite.


The shape of the universe

The size of the universe depends a great deal on its shape. Scientists have predicted the possibility that the universe might be closed like a sphere, infinite and negatively curved like a saddle, or flat and infinite.

A finite universe has a finite size that can be measured this would be the case in a closed spherical universe. But an infinite universe has no size by definition.

According to NASA, scientists know that the universe is flat with only about a 0.4 percent margin of error (as of 2013). And that could change our understanding of just how big the universe is.

"This suggests that the universe is infinite in extent however, since the universe has a finite age, we can only observe a finite volume of the universe," NASA says on their website. "All we can truly conclude is that the universe is much larger than the volume we can directly observe."


Voir la vidéo: Kosmologi Syksy Räsänen. Mustat aukot, pimeä aine, maailmankaikkeus ja teleportterit AUDIO #41 (Septembre 2022).