Alain 31

Où est l'erreur?

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Bonjour à tous,

Je ne suis pas, loin s'en faut, un spécialiste de cosmologie mais il y a depuis longtemps un "truc qui me chiffonne"
J'ai beau lire et relire les explications concernant le "Big Bang", la vitesse accélérée d'éloignement des galaxies, j'y arrive pas...!
Bon évidemment je ne vais pas inventer l'eau tiède mais si quelqu'un pouvait m'expliquer la faille de mon raisonnement ça pourrait enfin donner du repos à mon cerveau unique et plutôt en contraction...

Voila:

Je pars du big bang, formidable énergie, formation des galaxies, expansion, OK.
Vitesse de la lumière finie, ok
Les raies spectrales des galaxies sont décalées vers le rouge, cela signifie qu'elles s'éloignent de nous, ok.
On constate que plus elles sont loin et plus les raies sont décalées vers le rouge et donc que leur vitesse augmente.

Je récapitule: plus des galaxies sont loin de nous et plus leur vitesse d'éloignement est grande (expansion accélérée de l'Univers)
C'est bon?

J'arrive à mon trouble: les galaxies les plus lointaines, celles donc qui s'éloignent le plus vite sont aussi...(je répète à dessein) les plus lointaines.

Vitesse de la lumière finie, les galaxies les plus lointaines sont les plus vieilles par rapport à maintenant (celles qui sont apparues le plus tôt)?

Si oui ces galaxies auraient une vitesse plus grande parce qu'elles étaient donc plus proches du big bang.

La flèche du temps est-elle dirigée dans une seule direction?
Oui? Mais alors ce n'est pas de l'expansion de maintenant dont nous parlons!
Il s'agirait de l'expansion qui suivrait les origines, non?

Quid de l'accélération de l'expansion de l'Univers dans le temps?

Merci de bien vouloir me montrer où se situe l'erreur.



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Dans le paradigme du Big Bang quand on regarde plus loin on recule plus en arrière dans le temps.

Si on suppose que tout a commencé partout dans l'univers au même moment (celui du Big Bang), si on regarde loin on voit loin dans le passé, ou si l'on veut, "plus près" du Big Bang, par exemple la formation des premières étoiles et/ou des premières galaxies.

Jusqu'à la "découverte" de l'accélération de l'expansion, le modèle prévoyait qu'à très peu près la vitesse d'expansion restait la même. C'est à dire qu'un objet vu aujourd'hui avec un décalage spectral donné serait vu demain ou dans quelques milliards d'années avec le même décalage spectral. La constante de Hubble, elle, diminue dans le temps, ce n'est pas contradictoire parce que ce même objet s'éloigne avec le même décalage spectral.

L'accélération de l'expansion signifie qu'un objet donné était vu il y a très très longtemps par nous (ou plutôt ceux qui auraient été sur Terre s'il y avait eu quelqu'un ) avec un décalage vers le rouge moins élevé.

Le problème est que si la masse ralentit naturellement l'expansion, il n'existe pas de mécanisme connu qui puisse accélérer l'expansion d'où l'introduction de l'énergie noire.

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Merci Denis!

Je n'ai pas parlé de centre et je suis bien incapable de dire où il est, enfin on dit qu'il est partout et/ou nulle part...
Bref j'ai pas davantage compris car je vois pas le rapport (je ne dis pas qu'il n'y en a pas)
Sans aide supplémentaire ma capacité d'abstraction ne suffira pas et puis faut avouer qu'avec l'âge je deviens fainéant!

Bon j'ai fait un effort: il me semble que je constate la même chose pour notre Voie Lactée mais pour moi ça ne fait qu'épaissir le bouzin!

ChiCyg, je n'ai aucun problème avec tout ce que tu me dis, sauf:

"Jusqu'à la "découverte" de l'accélération de l'expansion,.."

Oui mais qu'elle découverte, qu'est-ce qui l'explique?

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quote:
Vitesse de la lumière finie, les galaxies les plus lointaines sont les plus vieilles par rapport à maintenant (celles qui sont apparues le plus tôt)?

On les observe à un âge très reculé, en effet.

quote:
Si oui ces galaxies auraient une vitesse plus grande parce qu'elles étaient donc plus proches du big bang.

TOP !

Elle est là, l'erreur !

"Plus proche" correspond à une notion de distance. La distance, c'est entre deux points dans l'espace. Or le big bang n'est pas un point dans l'espace. Parler de la distance de quelque chose par rapport au big bang n'a pas de sens.

En fait, "big bang" est le nom d'une théorie, ce n'est pas un objet. Parfois on emploie le terme dans le sens de naissance de l'univers, donc on peut y sous-entendre un instant : le big bang serait l'instant de la naissance de l'univers. Les galaxies lointaines sont alors effectivement les plus "proches" de la naissance de l'univers, mais "proches" en terme de temps, pas de distance.

Ensuite je n'ai pas bien compris...

quote:
La flèche du temps est-elle dirigée dans une seule direction? Oui? Mais alors ce n'est pas de l'expansion de maintenant dont nous parlons!

Pas clair... (Quel rapport entre l'expansion et la flèche du temps ? L'univers pourrait très bien être en contraction avec la même flèche du temps.)

quote:
Il s'agirait de l'expansion qui suivrait les origines, non?

Ce n'est pas la même ?

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 07-02-2013).]

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Alain31 > "Oui mais qu'elle découverte, qu'est-ce qui l'explique?"

C'est la mesure, en 1998, par deux équipes (ce qui leur a valu le prix Nobel de physique 2011) des magnitudes de supernovae lointaines (à un décalage vers le rouge de 0,2 à 0,8).

La relation magnitude apparente - décalage vers le rouge ne collant pas avec un modèle sans accélération de l'expansion, les auteurs supposent une accélération de l'expansion.

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Ah d'accord Bruno je vais dire "plus proche du temps d'origine du big bang"

Je reprends: Vitesse de la lumière finie, les galaxies les plus lointaines sont les plus vieilles par rapport à maintenant (celles qui sont apparues le plus tôt)?

Si oui ces galaxies auraient une vitesse plus grande parce qu'elles étaient donc plus proches du temps d'origine big bang.

Oui? Mais alors ce n'est pas de l'expansion de maintenant dont nous parlons!

Quid de l'accélération, etc etc

Pas sûr finalement que l'erreur était là, non?

La flèche du temps.... pour dire à priori qu'elle n'est pas réversible ce qui mettrait tout par terre.

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Merci ChiCyg pour cette réponse.

Évidemment que je n'ai rien à contester là dessus mais après ma correction suivant l'avis de Bruno (référence au temps) je ne vois toujours pas où se situe mon erreur de raisonnement (sauf à considérer que Denis à la clef mais sans comprendre pourquoi)

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Alain,

J'ai du mal à comprendre ton questionnement:
La loi de Hubble dit que l'Univers est en expansion.
La vitesse d'éloignement dans n'importe quelle direction est proportionnelle à la distance;
Les composantes de l'expansion sont la gravité et l'énergie du vide.
Jusqu'à environ 7 milliards d'années la gravité était prépondérante, donc expansion en décélération jusqu'à ce que l'énergie du vide soit égale à la gravité. Ensuite l'énergie du vide est devenue prépondérante et l'expansion a commencé à s'accélérer. Nous sommes dans cette phase actuellement comme l'a expliqué ChiCyg avec les supernovæ.

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Bonjour,

quote:
La flèche du temps est-elle dirigée dans une seule direction? Oui? Mais alors ce n'est pas de l'expansion de maintenant dont nous parlons!


La flèche du temps n'est elle pas un sorte de boule comme un hérisson à 360' en 3D.
Les galaxies qui tire sur le rouge s'éloignent effectivement, mais de quoi ? De nous ? De l'origine, Big Bang ?
Logiquement tout s'éloigne du Big Bang (des origines) mais certaines galaxies se rapprochent l'une de l'autre d'où les collisions.

Et quand au fond cosmologique pour atteindre la taille qu'il a, y'a t'il eue des dépassement de la vitesse de la lumière.

Tu vois Alain y'a plus perdu que toi!


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adintc: "La vitesse d'éloignement dans n'importe quelle direction est proportionnelle à la distance;"

D'accord, je ne dis pas le contraire.
Pour essayer de me faire comprendre je vais dire les choses autrement.

Si donc la vitesse d'éloignement dans n'importe quelle direction est proportionnelle à la distance c'est que la vitesse augmente avec la distance.
Les objets les plus lointains et les plus rapides (de par la vitesse finie de la lumière ) sont les plus primordiaux.
Donc comment peut-on parler d'expansion plus forte aujourd'hui (dire que l'expansion s'accélère) alors que le décalage vers le rouge constaté concerne des objets primordiaux.

En une proposition : les objets primordiaux s'échappaient plus vite ---> alors l'expansion actuelle s'accélère!!??
C'est cette contradiction apparente (ou illusoire) que je ne comprends pas.

Descharles, bienvenue au club! (bon j'avoue que tout ça n'est pas évident pour le commun des mortels)

[Ce message a été modifié par Alain 31 (Édité le 07-02-2013).]

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Alain31, il faut imaginer que tout s'éloigne de tout, la densité de l'univers baisse dans le temps du fait de l'expansion. La distance entre deux objets quelconques augmente à une vitesse proportionnelle à cette distance.

On peut dire que chaque objet est fixe dans un espace en expansion. Autrement dit les vitesses et les distances dont il s'agit sont des vitesses et des distances relatives : entre deux objets donnés de l'espace.

C'est comme si on était sur une surface en caoutchouc qui s'étire dans toutes les directions chacun a l'impression d'être fixe, mais plus il regarde loin plus il voit les gens s'éloigner vite.

Le fait que plus on regarde loin dans l'univers plus on regarde en arrière dans le temps, complique la situation : mais ce ne sont pas les "objets primordiaux" qui s'échappent plus vite, ce sont les objets les plus lointains qui s'éloignent le plus vite mais étant plus lointains on les voit tels qu'ils étaient il y a bien longtemps.

Les E.T. qui sont, aujourd'hui dans la petite bulle en haut à droite de l'image du fond cosmologique de Planck, et qui sont maintenant une civilisation très évoluée au bord d'une belle galaxie spirale, nous voient comme une petite tache sur leur fond cosmologique et s'imaginent peut-être que nous sommes ce que nous sommes .

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Dans le cadre d'une expansion de l'Univers non accélérée, cad d'une dilatation constante de l'espace en tout points, on observe un décalage spectral vers le rouge des galaxies.. et déjà dans ce cadre, les objets les plus éloignés de nous (et les plus vieux) sont aussi ceux qui s'éloignent le plus vite, c'est logique..

Ensuite il y a la découverte de l'accélération de l'expansion..
Il faut noter que cette découverte a été faite en mesurant ce que l'on appelle la "distance de luminosité" d'astres dont la magnitude absolue est supposée connue : les supernovas de "type Ia" : c'est la relation entre distance de luminosité et décalage vers le rouge de ces objets qui a permis de valider l'expansion de l'Univers sur plusieurs milliards d'années, et de voir de la sorte si l'expansion de l'Univers accélère ou décélère avec le temps. Par accélération ou décélération de l'expansion, on entend ici l'évolution de la vitesse d'augmentation de la distance relative entre deux galaxies lointaines.

Revenons en arrière, au moment où les distances entre les objets (encore virtuels) étaient nulles. C'est à cet instant que le Big Bang a eu lieu. Dans ce contexte, ces phrases banales doivent être traitées avec précaution ! Par exemple, vous pourriez être tenté de dire qu'au moment du Big Bang, chaque chose était à sa place. Cependant, il est possible (voire probable) que l'Univers était infini, même à l'instant du Big Bang. Une façon de vérifier cela est de se souvenir de certaines règles de maths : l'infini multiplié par zéro ne donne pas nécessairement zéro (ou l'infini). Si la distance entre chaque point de l'Univers est égale à zéro, mais qu'il existe une infinité de points, la taille de l'Univers est, approximativement, l'infini multiplié par zéro. Voila pourquoi c'est une erreur de penser que le Big Bang s'est produit "quelque part". En fait, il a eu lieu partout !

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Oui, en gros, il y a une confusion entre le mot "Univers" et "univers observable". Quand les astronomes parlent du big bang, en fait, ils évoquent la projection, dans le passé, de notre "bulle d'univers" actuelle, incluse dans l'horizon cosmologique. Cette bulle, grande aujourd'hui (100 milliards d'années-lumière de diamètre, pour faire simple), était petite à l'époque, mais évidemment, il y avait quelque chose "à coté"... Comme le dit Daniel, l'Univers était peut-être infini au moment du big bang.

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Pis avant le Big Bang c'est encore plus compliqué, mais il a fallu deux génies pour enfin l'expliquer! ...

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J'en suis pas là Pierre-Alain! Pas sûr que la Suisse existait à l'époque..

Merci en tout cas à tous ceux qui ont essayé de faire jaillir la lumière mais j'avoue humblement que mon horizon de compréhension s'éloigne trop vite et que j'ai tendance à me décaler vers le vert!

S'il y a d'autres explications je suis preneur.

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Je pense que le problème qui se pose et le même que pour la physique quantique,on a tendance à vouloir mettre des formes et des image précises sur les explications de nos génie tant apprécié sur ces fils.

Mais bon à force de relecture et de vulgarisation on arrive à naviguer un peu avec vous....
Merci pour le sujet Alain il faut le poursuivre ....

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quote:
Donc comment peut-on parler d'expansion plus forte aujourd'hui (dire que l'expansion s'accélère) alors que le décalage vers le rouge constaté concerne des objets primordiaux.

En une proposition : les objets primordiaux s'échappaient plus vite ---> alors l'expansion actuelle s'accélère!!??
C'est cette contradiction apparente (ou illusoire) que je ne comprends pas.


Il n'y a pas que les objets primordiaux qui se décalent vers le rouge.
De plus, entre les objets qui s'éloignent entre eux, il y a formation de vide ou d'espace supplémentaire qui contribue à l'accélération(ou en est la cause)
Si tu veux, les objets primordiaux s'éloignent à des vitesses plus élevées que les objets (plus)proches du fait de la loi d'Hubble (vitesse proportionnelle à la distance). Là il n'y a pas d'accélération proprement dite. L'accélération provient de la création du vide entre les objets et de son énergie (inconnue mais réelle)

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Oui adintc je voulais dire que les raies des "primordiaux" sont plus décalées vers le rouge.
Pour l'énergie du vide j'ai encore plus de mal; Un champ électrique ça va mais une énergie...
S'il y a une énergie peut-on parler du vide?
L'énergie n'a t-elle pas un rapport avec une masse?

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Alain,

De mémoire la masse baryonique (galaxies etc..) 4% masse Univers visible.
La matière noire 22% et l'énergie du vide 74% (convertie en masse par la formule d'Einstein), que personne ne comprend...

[Ce message a été modifié par adintc (Édité le 07-02-2013).]

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Moi j'ai une question toute bête Juste pour rebondir, à bon escient j'espère, sur les propos tenus, me semble-t-il, par Vaufrèges sur le post voisin (sur les conférences de l'IAP). Notre ami affirmait, discours d'un grand ponte à l'appui, que l'astrophysique et la cosmologie étaient devenues incontestablement des sciences de précision. C'est ce point qui me fait tiquer.

Le fait est que la distance de la galaxie du Triangle n'est toujours pas connue avec une précision supérieure à... 20% !

quote:
La distance de M33 au Soleil a été évaluée en 2004 à travers différentes méthodes, qui ont donné des résultats assez variables :
2,77 ± 0,13 millions d'années-lumière (850 ± 40 kpc) par la méthode des céphéides23,
2,59 ± 0,08 millions d'années-lumière (790 ± 25 kpc) par la méthode du sommet de la branche des géantes rouges24,
3,07 ± 0,24 millions d'années-lumière (940 ± 74 kpc) par l'identification d'une binaire à éclipses25.
(Wikipédia)

Je mets ici les sources de l'article (elles sont longues et en anglais, désolé...) : http://iopscience.iop.org/1538-3881/127/4/2031/pdf/1538-3881_127_4_2031.pdf
http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10509-006-9112-1

On peut remarquer que les distances données par une méthode, prise séparément, sont en effet très précises : marge d'erreur d'environ 5% seulement. Par contre, si l'on compare entre eux les résultats obtenus par les trois méthodes, là la différence devient très grande et on ne peut plus parler de précision. Pourtant, M33 est vraiment très proche !

A mon sens il faut en conclure plusieurs choses : d'abord, la précision est illusoire dès lors que l'on utilise une seule méthode d'observation sans chercher à la recouper. Ensuite, il est dans ces conditions impossible de déterminer le niveau exact de précision d'une méthode d'observation. Comment savoir laquelle correspond à la réalité, et seulement si c'est le cas pour l'une d'elle ?

Donc, pour en revenir aux supernovae de type Ia à l'autre bout de l'Univers, à 10000 fois la distance de M33, je pose ouvertement la question de savoir si leurs observations sont suffisamment fiables pour permettre de conclure à une accélération de l'expansion de l'univers, et d'introduire une énergie noire prévue par aucune théorie et dont on ne connaît rien, sinon l'effet d'accélérateur qu'on lui a soi-même donné.

A vous

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quote:
Jusqu'à la "découverte" de l'accélération de l'expansion, le modèle prévoyait qu'à très peu près la vitesse d'expansion restait la même. C'est à dire qu'un objet vu aujourd'hui avec un décalage spectral donné serait vu demain ou dans quelques milliards d'années avec le même décalage spectral.

Non, le modèle en vogue avant la découverte de l'accélération était un modèle en décélération, c'est à dire que le décalage vers le rouge d'un objet donné décroit avec le temps. Avec l'accélération, c'est le contraire.

quote:
La constante de Hubble, elle, diminue dans le temps, ce n'est pas contradictoire parce que ce même objet s'éloigne avec le même décalage spectral.

C'est vrai, mais je ne suis pas certain que vos interlocuteurs comprennent pourquoi.

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quote:
l'Univers était peut-être infini au moment du big bang.

Tout à fait : si l'univers est infini, il l'est forcément depuis le début, ce qui semble contraire à l'image mentale qu'on pourrait se faire du "big bang" - preuve qu'il faut se débarrasser de cette image trompeuse.

Concernant la flèche du temps, attention que c'est une métaphore, pas un objet. C'est pour dire que la causalité ne va que dans un sens. En tout cas ça n'a rien à voir avec l'expansion de l'univers.

---------
Alain : si j'ai bien compris ta question, tu te demandes comment on peut mesurer des propriétés concernant l'univers présent (son expansion, éventuellement accérée) en observant des objets dans le passé.

C'est parce que lorsqu'on parle d'expansion, ce n'est pas aujourd'hui, c'est depuis le début jusqu'à aujourd'hui. Les observations de décalage vers le rouge de galaxies prouvent que l'univers est, depuis le début, en expansion. Quant à l'accélération de l'expansion, ce n'est pas un fait présent qu'on observe sur les objets du passé (là aussi ce serait bizarre), c'est là encore un fait global concernant toute la période entre le début et aujourd'hui. C'est basé sur la mesure de la constante de Hubble. Si l'expansion était constante, la constante de Hubble (qui joue le rôle de taux d'expansion, en gros) serait constante. Or lorsqu'on la mesure sur les galaxies lointaines, donc passées, on obtient des valeurs plus grandes (ou plus petites, je ne sais plus) que pour les galaxies proches, donc presque présentes, signe d'une accélération de l'expansion.

-----------
Descharles :

quote:
Les galaxies qui tire sur le rouge s'éloignent effectivement, mais de quoi ? De nous ? De l'origine, Big Bang ? Logiquement tout s'éloigne du Big Bang (des origines)

- Les galaxies s'éloignent de nous (chacune s'éloigne de chacune). Il n'existe pas d'origine. Le "big bang" n'est pas un endroit ou un objet, c'est le surnom d'une théorie, ou éventuellement (mais c'est trompeur) la désignation de l'origine des temps.
- Non : tout s'éloigne de tout. Il n'existe pas de point à partir duquel tout le monde s'éloigne : tout point joue ce rôle.

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 08-02-2013).]

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Oui Bruno on nous a tellement répété, mais c'est peut-être nécessaire, l'analogie avec le ballon qui enfle qu'on a compris le fait que tous les points s'écartent des autres.
Quand je parlais de maintenant je ne voulais pas dire que l'expansion n'a lieu que maintenant (ni le décalage)
Je situais le "maintenant" relativement à ce qu'on peut voir de très lointain et qui se trouve donc dans un passé très lointain.
Revenons au ballon, l'image est trompeuse car elle fait supposer que le début de l'univers est localisé.
Évidemment pour une analogie, comment faire?

Autre chose: jusqu'où la théorie du big bang est elle juste?

N'est-il pas possible que la nature nous leurre et que les observations soient trompeuses; Exemple, un décalage vers le rouge qui apparaîtrait tel que mesuré pour une raison encore inconnue sans grand rapport avec la vitesse de récession.

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Alain :
quote:
Revenons au ballon, l'image est trompeuse car elle fait supposer que le début de l'univers est localisé. Évidemment pour une analogie, comment faire?

L'image du ballon est destiné à illustrer une analogie. Une, pas deux. C'est l'analogie entre le fait que, sur un ballon, les pastilles s'éloignent d'autant plus vite qu'elles sont distantes, et de même dans l'univers. L'univers et le ballon ont un point commun. Un, pas deux. Le point commun, c'est cette analogie concernant les vitesses et distance. Pour tout le reste, univers et ballons sont complètement différents.

J'ai l'impression qu'une erreur courante est de croire qu'il y a d'autres choses analogues entre le ballon et l'univers (par exemple certaines personnes, trompées par cette image, croient que l'univers est fini, ou bien que l'univers s'étend dans quelque chose, etc.)

Donc je trouve que le ballon est une bonne analogie, du moins une bonne analogie pour la propriété précise qu'elle illustre. Pour d'autres propriétés, il faut trouver d'autres analogies.

quote:
Autre chose: jusqu'où la théorie du big bang est elle juste?

Elle est valide là où la théorie de la relativité générale est valide, donc jusqu'au fameux mur du Planck.

(Je parle de validité plutôt que de justesse parce qu'on est jamais sûr qu'une théorie est juste.)

quote:
N'est-il pas possible que la nature nous leurre et que les observations soient trompeuses; Exemple, un décalage vers le rouge qui apparaîtrait tel que mesuré pour une raison encore inconnue sans grand rapport avec la vitesse de récession.

Justement, à la base c'est ça qui se passe. On observe un décalage vers le rouge qui pourrait s'interpréter comme une mesure de vitesse d'éloignement (effet Hertzprung-Russell), hors la théorie de la relativité générale indique qu'il s'agit de tout autre chose : une vitesse de récession. (Du coup l'analogie du ballon n'est pas tout à fait juste même sur la propriété qu'elle était sensée illustrer... )

Erratum : comme signalé plus bas, je voulais effectivement parler d'effet Doppler-Fizeau.

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 09-02-2013).]

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dg2 :
quote:
Non, le modèle en vogue avant la découverte de l'accélération était un modèle en décélération
C'est ce que je voulais dire par "à très peu près la vitesse d'expansion reste la même". D'ailleurs si on prend la valeur de la constante de Hubble de 72 km/s/Mpc son inverse donne à fort peu près "l'âge de l'univers", on trouve 13,6 milliards d'années. C'est normal : deux galaxies situées à 1 Mpc (mégaparsec, 1 million de parsecs) s'éloignent l'une de l'autre à 72 km/s. Si cette vitesse est toujours restée constante, il est facile de voir que si elles s'éloignent de 72 km chaque seconde il leur a fallu 13,6 milliards d'années pour parcourir le mégaparsec qui les sépare aujourd'hui.

Ca me permet d'expliquer, comme vous m'y incitiez pourquoi la valeur de la constante de Hubble varie dans le temps : à la moitié de l'âge de l'univers soit il y a 7 milliards d'années, les deux mêmes galaxies n'étaient qu'à la moitié de leur distance d'aujourd'hui, mais leur vitesse de récession était la même : 72 km/s. La constante de Hubble à ce moment là était donc le double de la valeur actuelle soit 72 / 0,5 = 144 km/s/Mpc.

Bruno Salque, si tu ouvres la possibilité d'un univers infini, tu sapes toute la théorie du big bang parce que si l'univers est infini, le coup de l'inflation ne marche plus

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