🤘🏼 👌 👩🏽‍💼 Demandez à Ethan n ° 41: un rendez-vous avec une partie éloignée de l'univers 🤵🏽 🕠 💿

Le lecteur demande:

J'ai assisté une fois à une conversation sur une supernova de 12 milliards d'années, et quand j'ai répondu à la question "Comment son âge est-il connu?", J'ai dit que cela était dû à la vitesse de la lumière et au temps qu'il lui faut pour parcourir une certaine distance. Mais si nous étions dans une autre partie de l'univers? Comment pourrions-nous alors connaître l'âge de cette supernova? Et puis il ne serait pas différent?

Bien sûr, la vitesse de la lumière est limitée, et ce fait peut nous en dire beaucoup sur certains des objets éloignés de l'univers.

Voici l'étoile la plus brillante du ciel nocturne: Sirius. Il est situé à une distance de 8,6 années-lumière de nous - c'est-à-dire que la lumière qui nous en provient actuellement a été émise il y a 8,6 ans. Cela signifie également que si quelqu'un dans la région de Sirius pouvait nous voir, il verrait la Terre telle qu'elle était il y a 8,6 ans.

Déterminez simplement l'âge de la lumière de l'étoile que nous voyons. Nous mesurons la distance jusqu'à l'étoile et, connaissant la vitesse de la lumière, nous pouvons calculer le temps. Cela est vrai pour deux points quelconques de l'Univers qui restent approximativement à la même distance l'un de l'autre pendant le passage de la lumière entre eux.

Vous pouvez également calculer les distances à différents objets, en sachant comment ils sont disposés et fonctionnent. Par exemple, certains types d'étoiles modifient la luminosité avec le temps, et il existe une relation étroite entre les périodes de changements de luminosité et leur luminosité observée.

Si vous pouvez mesurer combien de temps un cycle de changement de la luminosité d'une étoile de brillante à sombre et vice versa prend, et vous pouvez déterminer la classe et le type d'une étoile donnée, alors vous pouvez dire à quelle distance elle est loin de nous.

Cette méthode convient pour mesurer les distances d'amas d'étoiles et de galaxies pas si éloignées. Après cela, d'autres détails des interrelations des diverses propriétés des galaxies (rotation, fluctuations de la luminosité de surface, propagation de la vitesse) nous permettent de calculer les distances à des objets encore plus éloignés de l'Univers.

Entre autres choses, nous pouvons utiliser des supernovae (en particulier, les supernovae de type Ia bien connus avec une luminosité standard), pour des mesures très précises des distances aux parties les plus éloignées de l'Univers. Même s'ils ont explosé il y a des milliards d'années.

Mais il y a un problème avec une simple mesure de la distance aux objets et une tentative de calculer le temps écoulé en utilisant la même méthode que nous avons utilisée, par exemple, dans le cas de Sirius. Le problème est le suivant: la majeure partie de l'Univers ne reste pas à la même distance de la Terre, même approximativement. L'univers s'agrandit!

L'espace lui-même s'agrandit - des objets qui ne sont pas connectés les uns aux autres par gravité, avec le temps qui s'éloignent les uns des autres. Bien sûr, cela complique la tâche et, pendant presque tout le XXe siècle, cela a posé de sérieux obstacles pour déterminer jusqu'où nous regardons dans le passé. Après tout, nous ne pouvions pas simplement prendre une galaxie éloignée, mesurer la distance qui la séparait et découvrir immédiatement:

à quelle distance elle était de nous au moment où elle a laissé la lumière
à quelle distance est-elle de nous maintenant que cette lumière nous est parvenue
combien de temps a-t-il fallu à la lumière pour parcourir cette distance

Pour ce faire, vous devez obtenir plus d'informations que la simple distance actuelle à l'objet.

Plus précisément, deux faits. Tout d'abord, vous devez connaître toute l'histoire de l'expansion de l'Univers, c'est-à-dire la vitesse d'expansion au moment où la lumière quitte un objet éloigné, la vitesse d'expansion au moment où nous recevons cette lumière et la vitesse d'expansion entre ces deux événements.

Cela semble compliqué? En fait, tout est plus simple. La théorie générale de la relativité d'Einstein, parlant de la gravité, ne nous laisse tout simplement pas beaucoup d'options. Si nous pouvons mesurer le taux d'expansion actuel (ce que nous avons pu faire depuis les années 1920) et calculer le contenu énergétique actuel de l'Univers, nous pouvons calculer toute l'histoire de l'expansion de l'Univers à partir du Big Bang.

Et le deuxième fait? Nous devons mesurer le degré de décalage vers le rouge de la lumière qui nous est venue de l'objet. À mesure que la structure de l'univers se dilate, les longueurs d'onde de la lumière s'étirent également et la lumière devient plus rouge. Mais comme on sait que toute la lumière subit un décalage vers le rouge et que nous savons comment les atomes, les étoiles et la lumière se comportent, nous ne pouvons que prendre les mesures appropriées et découvrir comment se produit le décalage vers le rouge de la lumière d'un objet distant.

Et c'est tout. La distance à l'objet peut être mesurée par différentes méthodes. La distance à une supernova est calculée par sa courbe de lumière, ainsi que par le décalage vers le rouge (pour une supernova, par analyse spectrale).

Nous prenons ces deux faits, ajoutons l'histoire bien connue de l'expansion de l'Univers et obtenons le temps écoulé entre l'émission du photon initial et son arrivée dans notre œil.

C'est ainsi que nous découvrons combien de temps tel ou tel événement dans l'Univers s'est produit. Puisque nous savons que 13,82 milliards d'années se sont écoulées depuis le Big Bang, nous pouvons calculer l'âge de l'Univers au moment où la lumière a été émise par l'un des objets qui nous intéressent.

Demandez à Ethan n ° 41: un rendez-vous avec une partie éloignée de l'univers

More articles: