Image d'une partie extrêmement éloignée de l'univers, de nombreuses galaxies sont à des dizaines de milliards d'années-lumière de nous.Plusieurs faits fondamentaux sont liés à l'Univers - son origine, son histoire, son état actuel - qui sont très difficiles à mettre en conscience. L'un d'eux est le Big Bang, l'idée que l'Univers a commencé il y a un certain nombre d'années, à savoir 13,8 milliards. Puis le premier moment s'est produit, à partir duquel nous pouvons décrire l'Univers tel que nous le connaissons aujourd'hui: rempli de matière et de rayonnement et les ingrédients qui ont fini par devenir des étoiles, des galaxies, des planètes et des humains. Jusqu'où pouvons-nous regarder? Vous pouvez penser que puisque tout dans l'Univers est limité par la vitesse de la lumière, ce sera une période de 13,8 milliards d'années. Mais ce n'est pas le cas, et l'un des lecteurs veut savoir:
Comment pouvons-nous étudier une étendue d'espace de 92 milliards de miles [signifiant apparemment des années-lumière - env. trans.] Quand la lumière des bords nous est-elle venue seulement 13,7 milliards d'années? Même si nous supposons que ces points se sont éloignés de nous pendant le voyage de la lumière, et nous calculons où ils devraient être, et non où nous les voyons, et étant donné que l'espace à de telles distances se dilate plus rapidement que c, il semble toujours que cela trop gros nombres.
Ce problème peut être abordé de trois côtés, mais un seul sera vrai.
Image logarithmique de l'Univers observable telle que présentée par l'artiste1) La matière est partout et la lumière se déplace à la vitesse de la lumière. Par défaut, les gens ont juste une telle image. Vous pouvez imaginer un univers rempli d'étoiles et de galaxies partout où vous regardez, et le fait que ces étoiles et galaxies ont commencé à se former presque immédiatement après le début de tout. Par conséquent, plus nous attendons, plus nous pouvons voir, car la lumière se déplace en ligne droite avec la vitesse de la lumière. Par conséquent, après 13,8 milliards d'années, nous pouvons nous attendre à pouvoir regarder en arrière près de 13,8 milliards d'années, en soustrayant uniquement le temps nécessaire à la formation des étoiles et des galaxies après le Big Bang.
2) La substance est partout, la lumière se déplace avec la vitesse c, et tout peut se déplacer dans l'espace. Le problème a un autre niveau - il n'y a pas seulement un tas de substances électroluminescentes, mais ces objets se déplacent également les uns par rapport aux autres. Puisqu'ils peuvent également se déplacer à presque la vitesse de la lumière selon les règles de la SRT, et que la lumière se déplace dans votre direction à la vitesse de la lumière, nous pouvons nous attendre à pouvoir regarder à une distance près de deux fois plus que dans le premier paragraphe. Peut-être que les objets peuvent maintenant être situés à une distance de 27,6 milliards d'années-lumière de nous, si la lumière émise par eux ne nous atteint que maintenant, et qu'ils se déplacent d'eux-mêmes presque à la vitesse de la lumière.
3) La matière est partout, la lumière se déplace avec la vitesse c, tout peut se déplacer dans l'espace et l'Univers se dilate. Ce dernier niveau est le plus intuitif et cause le plus de problèmes. Oui, l'espace est rempli de matière, qui s'accumule rapidement dans les étoiles, les galaxies et les structures plus grandes. Oui, la lumière émise par celui-ci se déplace avec la vitesse c, la vitesse de la lumière dans le vide. Toute cette matière peut se déplacer dans l'espace, le plus souvent en raison de l'attraction gravitationnelle mutuelle de diverses sections avec une densité augmentée et diminuée. Tout cela est le même que dans l'option 2.
Il ajoute que l'espace lui-même s'agrandit également. Lorsque vous regardez une galaxie éloignée et que vous voyez qu'elle est plus rouge que la normale, on pense généralement qu'elle est plus rouge en raison d'un mouvement dirigé loin de nous, à la suite de quoi la lumière se déplace vers la partie rouge du spectre des ondes. De même, le son d'une sirène s'éloignant de vous se transforme en ondes plus longues et semble plus faible. Mais tout cela s'applique à la deuxième option. GR ajoute un autre point, l'expansion de l'espace. Et avec l'expansion de l'Univers, le tissu de l'espace est étiré, et pour les ondes lumineuses individuelles dans l'espace, les longueurs augmentent également!
Vous pouvez décider que ces deux effets ne peuvent pas être distingués. Si tout ce qui peut être mesuré est la longueur d'onde de la lumière atteignant votre œil, comment pouvez-vous être sûr qu'elle s'est étirée en raison du mouvement ou du tissu de l'espace? Il s'avère qu'il existe une relation entre le décalage vers le rouge (et donc la longueur d'onde) et la luminosité observée de la galaxie, qui dépend de la distance. Dans un univers non en expansion, comme nous l'avons décrit précédemment, la distance maximale que vous pouvez regarder sera de deux ans de l'univers en années-lumière: 27,6 milliards d'années-lumière. Mais dans notre univers d'aujourd'hui, nous avons déjà vu des galaxies plus lointaines!
Vue d'ensemble de GOODS-North, sur la photo l'une des galaxies les plus éloignées de tout ce que nous avons vu. La plupart dépassent 30 milliards d'années-lumière.Jusqu'où pouvons-nous regarder? S'il n'y avait pas d'énergie sombre dans l'Univers, alors les objets les plus éloignés sont les étoiles, les galaxies, la lueur résiduelle du Big Bang, etc. - serait limité à 41,4 milliards d'années-lumière. Mais dans un univers à énergie sombre, cette valeur est encore plus grande, s'élevant à environ 46 milliards d'années-lumière pour l'énergie sombre observée.
blogs-images.forbes.com/startswithabang/files/2016/08/1-U1TKSOmpfiu_JRkSDzPquA.jpgLa ligne pointillée est les prédictions de STR, la ligne continue est GR, pour les distances dans l'Univers en expansion. Les observations coïncident avec les prévisions de GR.
En mettant tout cela ensemble, nous obtenons que la distance à laquelle nous observons l'univers d'un bout à l'autre est de 92 milliards d'années-lumière. N'oubliez pas qu'il est en constante expansion. Si nous prenions la route aujourd'hui à la vitesse de la lumière, nous ne pourrions traverser qu'un tiers de sa taille, soit environ 3% du volume.
Par conséquent, bien que 92 milliards d'années-lumière semblent être une grande valeur pour l'Univers avec un âge de 13,8 milliards d'années, c'est la bonne valeur pour l'Univers, rempli de matière, d'énergie sombre et obéissant aux lois des GR. La raison de cette taille énorme est que l'espace est en expansion et que de nouveaux espaces sont constamment créés entre les galaxies, les groupes et les amas connectés. Si vous prenez en compte tout ce qui s'y trouve, qui le contrôle et comment il est apparu, il s'avère qu'il ne pouvait en être autrement.