Astronomie

L'expansion des galaxies spatiales à décalage bleu les unes par rapport aux autres ?

L'expansion des galaxies spatiales à décalage bleu les unes par rapport aux autres ?

Supposons que nous ayons deux galaxies dans un espace par ailleurs dépourvu, et supposons que les galaxies gravitent. Soudain, l'énergie noire entre en jeu et l'expansion accélérée de l'espace commence…

(Diagramme de force 1D. Les rectangles rouges représentent les deux galaxies, les ellipses violettes représentent l'énergie sombre.)

Parce que les galaxies gravitent, l'énergie noire entre elles élargit moins l'espace, tandis que "derrière" les galaxies, où leurs gravités mutuelles ne se chevauchent pas autant, l'énergie noire présente un effet plus important. Les flèches au-dessus des galaxies comparent les vecteurs de force. Les flèches noires sont des forces d'attraction gravitationnelle, les flèches violettes sont des forces d'expansion. En regardant la somme des vecteurs pour chaque galaxie respective, il semble que les galaxies reçoivent un coup de pouce supplémentaire d'accélération des régions de plus grande expansion derrière elles.

Si nous jouons le film dans nos têtes avec ces hypothèses : les galaxies commencent par accélérer l'une vers l'autre sous leur propre attraction gravitationnelle mutuelle (chacune observe un décalage vers le bleu), puis l'énergie noire entre en jeu et les galaxies accélèrent avec plus d'énergie que ce qui peut être compté car par accélération due à leurs seules gravités (le décalage vers le bleu observé est beaucoup plus important qu'il ne devrait l'être).


J'ai toujours lu et entendu parler redshift galaxies, non blueshifté (enfin, pas tellement, de toute façon), donc quelque chose ne va pas ici.

Question: L'expansion de l'univers peut-elle rapprocher ainsi deux galaxies ? L'effet net de l'expansion derrière et entre les galaxies s'annule-t-il, n'entraînant aucune plus grande accélération ? Ai-je tout faux ?


L'expansion entraînera toujours un décalage vers le rouge de la lumière de ces galaxies.

L'expansion universelle, du moins selon ma compréhension, n'est pas tant une force qui éloigne ces galaxies les unes des autres, mais crée plutôt un espace supplémentaire partout, constamment. Cela inclut l'espace entre les galaxies qui se rapprochent les unes des autres.

La lumière voyageant d'une galaxie à l'autre sera affectée par cette expansion, puisque l'espace que la lumière et la matière occuper est également en expansion. Le résultat est que la lumière « s'étire » au fur et à mesure qu'elle se déplace, allongeant sa longueur d'onde, car l'espace entre la crête d'une vague et la suivante s'agrandit. Étant donné que cette lumière continue de voyager à une vitesse constante, ces crêtes n'accéléreront ou ne ralentiront jamais pour "rattraper" leur longueur d'onde d'origine, de sorte que l'onde lumineuse s'étire dans une longueur d'onde plus longue avec une énergie plus faible - c'est-à-dire qu'elle est décalée vers le rouge.

La lumière sera toujours décalée vers le bleu par le mouvement des galaxies l'une vers l'autre, mais l'expansion de l'Univers ne les rapprochera pas plus rapidement. Au contraire, l'expansion de l'Univers augmentera universellement (heh) la distance entre tous les points de l'espace, y compris l'espace entre ces galaxies. Ce taux d'expansion n'empêchera peut-être pas ces galaxies de s'atteindre, mais il toujours servir à augmenter la distance qu'ils doivent parcourir pour le faire. De ce fait, l'expansion de l'Univers va toujours lumière de décalage vers le rouge, juste à un degré plus ou moins élevé en fonction de la distance initiale.

Pour plus de précisions, le fait qu'il y ait une plus grande quantité d'expansion "derrière" ces galaxies n'a aucun effet sur l'expansion de l'espace entre ces galaxies. Ce n'est pas tant une force qui éloigne toute la matière les unes des autres, mais la création littérale de plus d'espace à tous les points de l'espace tout le temps.

Création de vs agrandissement de l'espace

Maintenant, il semble y avoir une ambiguïté sémantique sur ce sujet (ou je peux simplement avoir une compréhension insuffisante du sujet - un scénario très probable) concernant l'idée de l'énergie noire comme un Obliger. Beaucoup l'interprètent (je pense) comme étant une force qui pousse matière loin des autres choses, mais je ne pense pas que ce soit ça. D'après ma compréhension, cela ressemble plus à une force qui éloigne l'espace lui-même de l'espace environnant.

C'est-à-dire que si vous deviez identifier d'une manière ou d'une autre deux points "adjacents" dans l'espace, leur énergie noire les éloignerait l'un de l'autre. Cela signifie bien sûr que ces points adjacents imaginaires ne sont plus adjacents, car il y a maintenant un espace entre eux. Nous pouvons maintenant identifier de nouveaux points dans l'espace entre les deux points anciennement adjacents (notez qu'en pratique, il est impossible que deux points soient adjacents dans ce sens, car nous pouvons toujours diviser davantage l'espace entre eux. Cet exemple n'est qu'une pensée expérience).

Suite à cette expérience de pensée, nous constatons que, contre-intuitivement, cette énergie noire reste à une densité constante. C'est-à-dire que ces points repoussent l'espace environnant au même rythme qu'avant, bien qu'ils soient maintenant plus étalés, et les "nouveaux" points entre eux repoussent également maintenant l'espace qui les entoure au même rythme . Maintenant, si la densité d'énergie sombre reste constante pendant que l'espace qu'elle occupe s'étend, cela ne peut que signifier qu'il y a maintenant plus d'énergie sombre entre les deux points d'origine qu'il n'y en avait auparavant.

C'est pourquoi j'aime dire que l'espace est "créé" plutôt que simplement agrandi. Cela me facilite la conceptualisation. Si l'espace est considéré comme la chose qui crée l'énergie noire (quelle qu'elle soit), et que cette énergie ne perd pas sa densité lorsque l'espace s'étend, alors il est logique pour moi de dire qu'il y a maintenant plus d'espace qu'il n'y en avait avant . Pour être honnête cependant, je ne sais pas vraiment quelle terminologie est principalement utilisée parmi ceux qui étudient régulièrement cela, juste que cette façon de penser me facilite la conceptualisation.

Divulgation: Je ne suis pas un expert ni même particulièrement bien informé sur ce sujet. Si j'ai fait des erreurs ici, les autres devraient se sentir libres de proposer des corrections. Ma réponse est basée sur ma propre compréhension acquise grâce à mes propres études limitées sur ce sujet, et je ne prétendrai même pas commencer à comprendre les mathématiques derrière tout cela.


Question de décalage vers le rouge/le décalage vers le bleu

J'ai récemment lu que lorsqu'une galaxie ou une étoile (si j'ai raison) se rapproche de la Terre, son spectre passe au bleu. En conséquence, lorsqu'il s'éloigne de la Terre, son spectre passe au rouge. La cause du décalage est l'effet Doppler.

Ma question : pourquoi n'observe-t-on pas l'effet Doppler lorsqu'une ambulance s'éloigne ? Si la lumière au-dessus de l'ambulance était bleue, ne devrions-nous pas nous attendre à un décalage vers le rouge ? En utilisant les mêmes réflexions, pourquoi n'observons-nous pas le blueshift sur les feux avant d'un camion qui s'approche de nous ?


L'expansion de l'univers

Découvrez l'histoire de l'univers, du Big Bang à nos jours, dans cette illustration étonnante.

Le diagramme ci-dessus montre les moments clés dans le temps après le Big Bang.

Expansion cosmique

L'expansion de l'univers a été théorisée pour la première fois par Alexander Friedmann en 1922, qui a dérivé les équations de Friedmann pour montrer que le cosmos pourrait s'agrandir. Sa théorie fut confirmée en 1929 par Edwin Hubble, qui fut le premier à observer que les galaxies lointaines semblaient s'éloigner de nous. Depuis lors, il est généralement admis que l'univers est en expansion. Certains pensent qu'il se développera de plus en plus vite, certains pensent qu'il atteindra un état stable et plat et d'autres pensent qu'il finira par commencer à se contracter, aboutissant à un « Big Crunch ». Mais ce qui est sûr, c'est que nos observations montrent clairement que pour l'instant elle grandit, et les objets plus éloignés de nous se déplacent plus vite que ceux qui sont plus proches.

Une bonne façon d'imaginer l'expansion cosmique est dans un scénario plus petit et plus quotidien. Imaginez que vous avez un ballon dégonflé sur lequel vous dessinez beaucoup de points. Lorsque vous gonflez le ballon, tous les points commencent à s'éloigner les uns des autres, mais il n'y a pas de point central à partir duquel tous les points se déplacent. En effet, les points plus éloignés les uns des autres semblent se déplacer plus rapidement et vice versa. C'est essentiellement ce qui se passe dans l'univers, mais à une échelle infiniment plus grande, des galaxies entières semblant s'éloigner les unes des autres. Il n'y a cependant pas de centre du cosmos. En d'autres termes, si nous nous tenions sur une planète dans une autre galaxie, nous observerions le même phénomène que sur Terre, à savoir que tout s'éloigne de nous, avec d'autres objets se déplaçant plus rapidement.

Chaque galaxie a ce qu'on appelle le décalage vers le rouge, qui est la principale méthode par laquelle l'expansion de l'univers a été confirmée. Ceci peut être mieux expliqué par comparaison avec l'effet Doppler. Lorsqu'une voiture de police passe devant vous avec sa sirène allumée, les ondes sonores sont compressées puis élargies au fur et à mesure qu'elle passe. En venant vers vous, les ondes sonores sont écrasées, tandis qu'en s'éloignant, les ondes sont étirées. Cela diminue et augmente la fréquence des ondes sonores, respectivement. La même chose se produit avec la lumière provenant d'une galaxie lointaine. Alors que la galaxie s'éloigne de nous, sa lumière semble s'étendre vers l'extrémité rouge du spectre électromagnétique. Plus la galaxie s'éloigne – et donc plus vite une galaxie s'éloigne de nous – plus le décalage vers le rouge sera important. Soit dit en passant, si une galaxie tourne, le côté qui se dirige vers nous sera écrasé vers l'extrémité bleue du spectre, connue sous le nom de décalage bleu, bien que cela ne soit pas lié à l'expansion de l'univers.

L'une des preuves les plus convaincantes de l'expansion cosmique était ce qu'on appelle le paradoxe d'Olbers. En 1823, l'astronome allemand Heinrich Wilhelm Olbers a postulé que si l'univers était infini et stationnaire, alors le ciel nocturne devrait être aussi brillant qu'une étoile parce que toute la lumière stellaire devrait entrer constamment dans notre atmosphère. Olbers a suggéré, par conséquent, que le ciel nocturne était noir alors que l'univers était en expansion. La lumière des étoiles lointaines était étirée et courbée et, par conséquent, la Terre n'était pas bombardée par une lumière constante. Couplé à des observations directes de galaxies lointaines, il est clair que l'univers grandit, mais ce que sera son destin éventuel est encore très controversé.


Redshifts

Lorsque Slipher a regardé la rougeur de la lumière émise par une galaxie, il mesurait le "décalage vers le rouge" de la galaxie - une mesure de la vitesse à laquelle une étoile ou une galaxie se déplace par rapport à nous. Si vous vous êtes déjà tenu au bord de la route au passage d'une voiture, vous avez une idée de ce qu'est le redshift. Lorsque la voiture se déplace vers vous, son moteur sonne plus aigu que le moteur d'une voiture à l'arrêt. Lorsque la voiture s'éloigne de vous, son moteur sonne plus bas que celui d'une voiture à l'arrêt. La raison de ce changement est l'effet Doppler, du nom de son découvreur, le physicien autrichien Christian Doppler. Au fur et à mesure que la voiture se déplace vers vous, les ondes sonores qui transportent le son de son moteur sont poussées ensemble. Lorsque la voiture s'éloigne de vous, ces ondes sonores s'étirent.

Le même effet se produit avec les ondes lumineuses. Si un objet se déplace vers nous, les ondes lumineuses qu'il émet seront rapprochées - la longueur d'onde de la lumière sera plus courte, donc la lumière deviendra plus bleue. Si un objet s'éloigne de nous, ses ondes lumineuses s'étireront et deviendront plus rouges. Le degré de "redshift" ou de "blueshift" est directement lié à la vitesse de l'objet dans la direction que nous regardons. L'animation ci-dessous montre schématiquement à quoi pourraient ressembler un redshift et un blueshift, en utilisant une voiture comme exemple. Les vitesses des voitures sont beaucoup trop faibles pour que nous puissions remarquer un passage vers le rouge ou le bleu. Mais les galaxies se déplacent suffisamment vite par rapport à nous pour que nous puissions voir un changement notable.

Cliquez sur l'animation pour jouer

Les astronomes peuvent mesurer exactement le décalage vers le rouge ou le bleu d'une galaxie en examinant son spectre. Un spectre (le pluriel est "spectra") mesure la quantité de lumière qu'un objet émet à différentes longueurs d'onde, des rayons X et de la lumière ultraviolette, en passant par la lumière visible et infrarouge, et dans les micro-ondes et les ondes radio.

Les spectres des étoiles et des galaxies montrent presque toujours une série de pics et de vallées appelées « lignes spectrales ». Ces lignes apparaissent toujours aux mêmes longueurs d'onde, elles constituent donc un bon marqueur pour le décalage vers le rouge ou le décalage vers le bleu. Si les astronomes regardaient une galaxie et voyaient une raie spectrale à une longueur d'onde plus longue qu'elle ne le serait sur Terre, ils sauraient que la galaxie est décalée vers le rouge et s'éloigne de nous. S'ils voyaient la même ligne à une longueur d'onde plus courte, ils sauraient que la galaxie a subi un décalage vers le bleu et se dirigeait vers nous.

À la fin de son enquête, le SDSS aura examiné les spectres de plus d'un million de galaxies. Chaque spectre est placé dans un programme informatique qui détermine automatiquement son redshift. Le programme génère une image comme celle ci-dessous, avec des lignes spectrales marquées. Le nombre "z" au bas du spectre (avant le +/-) montre le décalage vers le rouge. Les valeurs z positives signifient que la galaxie a un décalage vers le rouge. Les valeurs z négatives signifient que la galaxie a un décalage vers le bleu.

Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Les spectres de galaxies sont stockés dans la "base de données spectroscopique" du SDSS. Les spectres sont organisés en plaques et fibres, comme ils l'étaient lorsque le télescope SDSS les a mesurés.

Exercice 3 : Trouvez des décalages vers le rouge pour les galaxies que vous avez recherchées dans l'exercice 2. Cliquez sur les liens ci-dessous pour revenir à l'Explorateur d'objets.

Faites défiler vers le bas dans le cadre principal jusqu'à ce que vous voyiez un spectre miniature. C'est le spectre de la galaxie. Cliquez sur le spectre pour le voir en taille réelle. Cliquez sur "Résumé" dans le cadre de gauche pour revenir à l'affichage. Juste au-dessus du spectre, vous devriez voir une entrée de données appelée "z". Ce z n'est PAS le z que vous avez vu dans l'exercice 2, ce z représente le décalage vers le rouge. Notez le décalage vers le rouge (z) à côté de la magnitude g de l'exercice 2.


Le vide

Si nous prenons un volume occupé par l'espace représenté par les dimensions d'une certaine longueur, largeur et largeur et le vidons de toute matière (solide, liquide et gazeux), alors ce qui reste est un vide. Mais de la physique, nous savons que le vide n'est pas l'absence de toutes choses, y compris toute énergie. Même si nous pouvions pomper tous les atomes d'un volume d'espace (dans un récipient à vide par exemple) et protéger d'une manière ou d'une autre cet espace du rayonnement thermique (chaleur) provenant des parois du récipient, il contiendrait toujours de l'énergie. C'est ce qu'on appelle l'énergie du vide. Et même si vous refroidissiez les parois de la chambre à vide au zéro absolu, c'est-à-dire à -273,15 °C, il resterait encore de l'énergie dans le vide, appelée énergie du point zéro (ZPE). Cela résulte des faits du principe d'incertitude de Heisenberg et du fait que les particules subatomiques existent en tant qu'unités quantifiées.

Cette entité est souvent appelée le vide quantique. L'énergie du vide provient de l'émission spontanée de paires de particules/antiparticules virtuelles qui apparaissent momentanément à partir de petits quanta d'énergie du vide, une sorte de mousse quantique, puis ces paires de particules s'auto-annihilent en libérant le même quanta d'énergie dans le vide. Sa densité d'énergie est non nulle, en fait, si vous l'estimez à partir de paires électron/anti-électron remplissant un volume à l'échelle de leur longueur d'onde de Compton vous obtenez une densité d'énergie d'environ 48 magnitudes supérieure à la densité de masse moyenne estimée de l'univers . Il s'ensuit que le contenu en matière de l'univers n'est qu'une infime fraction de l'énergie totale, par rapport à l'énergie du vide. Le choix particulier de la longueur d'onde que l'on utilise pour l'énergie de coupure dans le calcul de sa densité d'énergie a conduit à un chiffre aussi élevé que 10120 fois la densité de masse moyenne de l'univers.


Heure de Hubble

La constante de Hubble nous donne une estimation réaliste de l'âge de l'univers. Le $H_o$ donnerait l'âge de l'univers à condition que les galaxies se soient déplacées à la même vitesse. L'inverse de $H_o$ nous donne le temps de Hubble.

En remplaçant la valeur actuelle de $H_o, t_H$ = 14 milliards d'années. Le taux d'expansion a été constant tout au long du début de l'Univers. Même si ce n'est pas vrai, $H_o$ donne une limite utile sur l'âge de l'univers. En supposant un taux d'expansion constant, lorsque nous traçons un graphique entre la distance et le temps, la pente du graphique est donnée par la vitesse.

Dans ce cas, le temps Hubble est égal au temps réel. Cependant, si l'univers s'était étendu plus rapidement dans le passé et plus lentement dans le présent, le temps de Hubble donne une limite supérieure d'âge de l'univers. Si l'univers s'étendait lentement auparavant et s'accélérait maintenant, alors le temps de Hubble donnera une limite inférieure à l'âge de l'univers.

$t_H = t_$ &moins si le taux d'expansion est constant.

$t_H > t_$ &moins si l'univers s'est étendu plus rapidement dans le passé et plus lentement dans le présent.

$t_H < t_$ &moins si l'univers s'est étendu plus lentement dans le passé et plus rapidement dans le présent.

Considérons un groupe de 10 galaxies qui sont à 200 Mpc d'un autre groupe de galaxies. Les galaxies au sein d'un amas ne concluent jamais que l'univers est en expansion car la cinématique au sein d'un groupe local est régie par la gravitation.


Les astronomes cartographient notre vide cosmique local

Voir plus grand. | Lorsque vous regardez l'interprétation de cet artiste de la structure à grande échelle entourant notre Voie lactée, vous devez voir grand ! Voir la Voie Lactée ? Ces flèches rouge-vert-bleu représentent chacune une distance de 200 millions d'années-lumière. Selon de nouvelles recherches, nous sommes à une frontière entre notre vide local et l'amas de galaxies de la Vierge à haute densité. Image via R. Brent Tully/IfA.

Les astronomes ont publié une nouvelle étude montrant davantage la vaste structure cosmique entourant notre galaxie de la Voie lactée. Au cours des dernières décennies, ils ont réalisé que notre univers avait une vaste structure en nid d'abeilles, constituée d'agglomérations de galaxies entrecoupées de vides. Une équipe qui a mesuré les mouvements de 18 000 galaxies a maintenant utilisé ces mouvements pour déduire comment la masse est distribuée dans notre voisinage de l'espace. Ils ont construit des cartes tridimensionnelles de notre univers local, montrant la place de la Voie lactée par rapport à notre vide cosmique local, qu'ils appellent le vide local. Ce travail a été dirigé par R. Brent Tully de l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï (IfA). En 2014, il a mené des recherches identifiant toute l'étendue de notre superamas d'origine de plus de cent mille galaxies, lui donnant le nom de Laniakea, qui signifie « immense paradis » en hawaïen. Lui et son équipe ont maintenant (à juste titre) publié une nouvelle étude sur le Vide local. L'étude a été publiée le 22 juillet 2019 dans la revue à comité de lecture Journal d'astrophysique.

Ils ont créé des vues intéressantes de leur travail, y compris une vidéo interactive, que vous pouvez voir et jouer avec ici. Avec le modèle interactif, vous pouvez effectuer un panoramique, un zoom, une rotation et une pause/activer l'évolution temporelle du mouvement le long des orbites. Les orbites sont affichées dans un cadre de référence qui supprime l'expansion globale de l'univers. Ce que nous voyons, ce sont les déviations de l'expansion cosmique causées par les interactions des sources locales de gravité.

Des représentations du vide peuvent également être vues dans une vidéo (ci-dessous).

Ces astronomes ont commenté dans un communiqué :

L'univers est une tapisserie de congrégations galactiques et de vastes vides.

Ce n'est qu'au cours des dernières décennies que les astronomes ont identifié cette tapisserie de galaxies et de vides dans l'espace. Si nous pouvons revenir un peu sur les travaux antérieurs d'un autre groupe, en 2005, le centre de calcul intensif de la société Max Planck à Garching, en Allemagne, a été utilisé pour exécuter une simulation d'un mois dans laquelle la structure à grande échelle de l'univers a été cartographié. Vous pouvez voir le résultat de leur simulation dans l'image ci-dessous. Maintenant, nous ne regardons pas notre voisinage local de l'espace, mais une région de l'espace à des milliards d'années-lumière de diamètre. Notez la ligne marquée 125 Mpc. C'est 125 mégaparsecs avec chaque mégaparsec égal à une distance d'un million de parsecs (il y a environ 3,3 années-lumière à un parsec).

Les astronomes pensent que l'univers primitif était presque uniforme alors qu'il s'étendait vers l'extérieur à partir du Big Bang. Quelques milliards d'années après le Big Bang, des zones de densité légèrement plus élevée avaient évolué pour devenir des amas et des groupes de galaxies, avec des régions peu peuplées dépourvues de galaxies entre elles. L'univers dans son ensemble a ainsi évolué vers cette structure en nid d'abeille, parfois appelée « web cosmique ». En savoir plus sur cette image ici.

Dans la nouvelle étude rapportée maintenant, Tully et son équipe appliquent les mêmes outils de leurs études précédentes pour cartographier la taille et la forme d'une vaste région vide qu'ils appellent le Vide local, bordant notre galaxie de la Voie lactée. De la déclaration :

Les galaxies ne se déplacent pas seulement avec l'expansion globale de l'univers, elles réagissent également à l'attraction gravitationnelle de leurs voisines et des régions de grande masse. En conséquence, par rapport à l'expansion globale de l'univers, ils se déplacent vers les zones les plus denses et s'éloignent des régions de faible masse - les vides.

Bien que nous vivions dans une métropole cosmique, en 1987, Tully et Richard Fisher ont noté que notre galaxie de la Voie lactée est également au bord d'une vaste région vide qu'ils ont appelée le Vide local. L'existence du Vide Local a été largement acceptée, mais elle est restée peu étudiée car elle se situe derrière le centre de notre galaxie et est donc fortement occultée de notre vue.

Maintenant, Tully et son équipe ont mesuré les mouvements de 18 000 galaxies dans le compendium des distances des galaxies Cosmicflows-3, construisant une carte cosmographique qui met en évidence la frontière entre la collection de matière et l'absence de matière qui définit le bord du Vide Local.

Ces astronomes ont également dit que :

Pendant 30 ans, les astronomes ont essayé d'identifier pourquoi les mouvements de la Voie lactée, notre plus proche grande galaxie voisine Andromède, et de leurs plus petits voisins s'écartent de l'expansion globale de l'univers de plus de 600 km/s (1,3 million de mph). La nouvelle étude montre qu'environ la moitié de ce mouvement est généré “localement” par la combinaison d'une attraction de l'amas de la Vierge à proximité et de notre participation à l'expansion du Vide local alors qu'il devient de plus en plus vide.

Bottom line: Les astronomes ont cartographié des structures gigantesques englobant de vastes et denses amas de galaxies et des vides ressemblant à des bulles, avec la Voie lactée entre le vide local et l'amas plus dense de la Vierge.


Le secret caché derrière la matière noire :

Depuis un certain temps, les astronomes nous disent que l'univers est constitué de 95 à 99 % de matière noire froide (CDM), qui ne peut être vue ou même détectée que par sa force gravitationnelle. Cependant, ils ne nous ont pas expliqué pourquoi ils le croient, autre que de dire que les mouvements des étoiles et des galaxies l'exigent.

Quel est le problème avec ce scénario? Les cosmologues et les astronomes cachent-ils quelque chose au public ?

Jetons un coup d'œil à certaines des choses qui ont été dites à cet égard :

« Avec 95 % de l'univers visible constitué de matière noire froide de composition inconnue, nous sommes dans la position humiliante de savoir qu'environ 5 % seulement de ce que nous voyons est composé.

Et en ce qui concerne cette "matière noire" nous sommes "complètement dans le noir".

Les calculs ont montré que la matière détectée dans l'univers ne représente qu'environ 1% de la quantité nécessaire pour produire l'attraction gravitationnelle nécessaire pour former toutes les galaxies et amas de galaxies, même dans un délai de 15 milliards d'années. Ce problème a été résolu d'un trait de stylo…” 34

Et donc, pour en tenir compte :

“Au début des années 1980, les théoriciens cosmologiques ont décidé que l'univers était désormais composé à près de 99 % de ‘matière noire froide’ (CDM) — l'a détecté…” 34

En un mot, la théorie de la matière noire a été inventée (à partir de rien) pour essayer d'expliquer pourquoi les galaxies existent, et surtout pourquoi elles ont une "structure" (c'est-à-dire des bras en spirale) et pourquoi elles ont l'air d'être assez jeunes. — quand, bien sûr, nous savons juste qu'ils doivent être (très, très) VIEUX.

Pour en savoir plus sur la matière noire et sur la manière dont les galaxies elles-mêmes fournissent la preuve d'un jeune univers, voir Qu'est-il arrivé à toute cette matière noire ? 35


Sur une nouvelle interprétation du changement de Hubble et de l'expansion de l'univers : par Dilip D James. A(mus) TCL (Londres)

La théorie du Big Bang est la théorie que les astronomes utilisent pour expliquer les origines de l'univers. Il est basé sur l'idée que l'univers a commencé comme un point unique, ou une singularité, puis s'est étendu et étiré pour devenir aussi grand qu'il l'est actuellement. Certains astrophysiciens privilégient l'idée que l'Univers est toujours en expansion. Pourtant, l'expansion que l'Univers a subie est considérée comme différente d'une expansion ou d'une explosion telle que nous la pensons normalement. Par exemple, lorsqu'un engin nucléaire explose, il y a d'abord une expansion ou une explosion très rapide vers l'extérieur de la matière, puis tout se précipite vers le point d'origine où un vide a été créé, ce qui entraîne le nuage en forme de champignon caractéristique. L'expansion qui a accompagné le Big Bang ne ressemblait pas à une explosion normale dans le sens où c'était l'espace lui-même qui s'était étendu.

En 1929, l'astronome et physicien américain Edwin Hubble fait une découverte, basée sur une étude de la lumière reçue de galaxies lointaines, montrant que les couleurs caractéristiques, ou raies spectrales, émises par les étoiles dans les galaxies n'ont pas exactement les mêmes longueurs d'onde comme celles observées en laboratoire, elles sont plutôt systématiquement décalées vers des longueurs d'onde plus longues, vers l'extrémité rouge du spectre. Un tel décalage vers le rouge se produit en raison de l'effet Doppler associé à un changement de fréquence et de longueur d'onde des ondes qui se rapprochent ou s'éloignent d'un objet. Une onde se déplaçant vers un objet ou vice-versa entraînerait un décalage vers le bleu (c'est-à-dire un raccourcissement de la longueur d'onde et une augmentation de la fréquence.) -shift (avec des longueurs d'onde plus longues et des fréquences réduites). La présence de lumière décalée vers le rouge indiquerait que la galaxie observée s'éloignait à une vitesse qui pouvait être déterminée. Comme la majorité des galaxies semblaient s'éloigner de nous et non vers nous, elles ont toutes démontré un décalage vers le rouge. Ce fut la première observation faite par Hubble. La deuxième observation qu'il a faite était que les étoiles et les galaxies plus éloignées montraient un décalage vers le rouge plus important que les étoiles et les galaxies plus proches de nous. Cette découverte semblait indiquer un événement primordial dans les profondeurs du temps qui avait entraîné une expansion rapide qui semblait être d'autant plus puissante qu'elle se produisait plus loin dans le temps. Un prêtre catholique du nom de LeMaitre qui était profondément intéressé par ces événements a proposé une théorie de l'origine de l'Univers comme émanant d'un seul événement élémentaire et explosif, que l'astrophysicien Fred Hoyle a appelé en plaisantant le «Big Bang». Le nom est resté et la découverte par Hubble d'un décalage vers le rouge qui augmentait les objets les plus éloignés semblait offrir une preuve physique d'un tel événement. Ce phénomène a fait l'objet d'intenses recherches qui ont finalement évolué vers la constante de Hubble.

La constante de Hubble

La constante de Hubble indique que lorsqu'elle est vue dans n'importe quelle direction, la vitesse à laquelle les étoiles et les galaxies s'éloignent est déterminée par leur distance. Hubble a déterminé que pour chaque méga parsec distant qu'était une étoile, sa vitesse augmentait d'environ 72 kilomètres par seconde. La relation basée sur cette distance est connue sous le nom de constante de Hubble. Un par sec correspond à environ 3,26 années-lumière. Un méga parsec correspond à 3,26 millions d'années-lumière. La loi de Hubble stipule que la vitesse d'une étoile ou d'une galaxie qui s'éloigne de nous augmente au rythme d'env. 72 km/sec pour chaque méga parsec. La loi de Hubble, également connue sous le nom de loi de Hubble-Lemaître, est l'observation en cosmologie physique que les galaxies s'éloignent de la Terre à des vitesses proportionnelles à leur distance. En d'autres termes, plus ils sont éloignés, plus ils s'éloignent rapidement de la Terre. La vitesse des galaxies a été déterminée par leur décalage vers le rouge, un décalage de la lumière qu'elles émettent vers l'extrémité rouge du spectre. La loi de Hubble est considérée comme la première base d'observation de l'expansion de l'univers et constitue aujourd'hui l'une des preuves les plus souvent citées à l'appui du modèle du Big Bang. Le mouvement des objets astronomiques dû uniquement à cette expansion est connu sous le nom de flux de Hubble. Elle est souvent exprimée par l'équation v = H_0D, avec H_0 la constante de proportionnalité — constante de Hubble — entre la « bonne distance » D à une galaxie, qui peut évoluer dans le temps, contrairement à la distance de co-mouvement, et sa vitesse de séparation v, c'est-à-dire la dérivée de la distance propre par rapport à la coordonnée de temps cosmologique. La distance comoving est la distance entre deux points mesurés le long d'un chemin défini à l'heure cosmologique actuelle. Pour les objets se déplaçant selon le flux de Hubble, il est réputé rester constant dans le temps. En d'autres termes, distance multipliée par la constante de Hubble. Si l'on divise la distance de l'étoile ou de la galaxie par la constante de Hubble, il est possible de déterminer la vitesse à laquelle elles s'éloignent. En utilisant cette règle et le fait que rien ne peut dépasser la vitesse de la lumière, il est possible de calculer l'âge de l'Univers.

La constante de Hubble comme l'une des découvertes les plus étudiées en astronomie :

Au cours des cent dernières années environ, depuis que Hubble a fait sa découverte d'un Univers en expansion, la constante de Hubble a fait l'objet d'études et de recherches intenses qui ont toutes servi à étayer la conclusion de Hubble selon laquelle les galaxies lointaines ont démontré un décalage vers le rouge qui variait linéairement avec la distance. Cela montrait que plus une galaxie était éloignée, plus le décalage vers le rouge qu'elle manifestait était important et donc plus la vitesse à laquelle elle s'éloignait était grande. Il est donc inutile d'essayer d'infirmer les conclusions de Hubble et d'affirmer que la constante de Hubble est fausse. Il peut y avoir peu ou pas de doute sur les conclusions auxquelles Hubble est parvenu, il y a tout simplement trop de preuves disponibles à l'appui de la constante de Hubble pour supposer que Hubble avait tort. Ce qui est intéressant, c'est que la constante de Hubble pointe un doigt inébranlable sur le fait que l'Univers est probablement originaire d'un seul point ou d'une singularité comme le postule Lemaitre.

L'image de l'Univers qui se dégage des observations de Hubble est étrange. Il dépeint un univers qui s'étend rapidement loin d'un événement central dans toutes les directions. C'est sûrement l'un des phénomènes les plus étranges rencontrés dans l'Univers. Pourtant, il pourrait être avantageux d'examiner un peu plus en profondeur les conclusions qui ont été tirées de la constante de Hubble afin de décider si notre vision de l'Univers a vraiment une valeur ou non. En regardant dans l'Univers dans notre localité immédiate, il est possible de voir que la galaxie d'Andromède est la galaxie la plus proche de nous. Il est situé à une distance de 26,5 millions d'années-lumière. C'est la seule galaxie qui peut être vue à l'œil nu et même à travers un puissant télescope, les étoiles individuelles ne sont détectées qu'avec difficulté. To the naked eye the Andromeda galaxy can be seen as a patch of luminous sky that occupies about the diameter of the full moon as seen from earth. If this fact is extrapolated into the vast distances of the Universe, it can be understood that merely to distinguish an individual galaxy is difficult and to identify individual stars within that galaxy is all but impossible.

Measuring distances:

The most basic method of measuring the distance to the stars is that of the parallax. In its simplest form this consists of switching the line of sight to different objects. In everyday life the distance between the eyes, about 6.5 cm, gives us the needed depth of perception to judge distances to various objects. However when measuring the distance to the stars, the diameter of the orbit of the earth around the sun, around 300 million kilometres is used. As the earth moves around the sun in one year, a nearby star will move in the sky relative to more distant stars. The position of the star is measured six months apart. Using these measurements and the angles that they form, the distance to the star can be calculated using relatively simple mathematics. The smaller that the parallax is, the greater the distance to the star. Since most stars are very distant from the earth, the parallax that astronomers have to measure is extremely small. For instance a small coin the size of an American dime, viewed from about four kilometres distance, represents one arc second, this translates to a distance in space of about one parsec or 3.26 light years.

Improvements in equipment have resulted in greater and greater accuracy in calculating the distance of stars using the parallax method. For instance, in the 1990’s, Hipparcos, ( the High Precision Parallax Collecting Satellite) measured the parallaxes and therefore the distances to more than a hundred thousand stars, with an uncertainty of about a thousandth of an arc second. To measure a parallax with a thousandth of an arc second, the dime mentioned in the earlier example would have to be 3,520 kilometres away from an observer.

The second method used to measure the distance of stars is by the Cepheid method. Cepheids are pulsating stars and it was noticed that the brightness of a Cepheid was directly related to the period, thus the longer the interval between the pulses of light the greater the brightness. There are different grades of Cepheids such as Type I Cepheids, Type II Cepheids etc., belonging to different groups. The breakthrough came when it became possible using a method known as statistical parallax to convert the brightness factor into luminosity, luminosity is related directly to distance.

The Cepheid stars that are seen in some galaxies (also known as cepheid variables), always bearing in mind that not all galaxies contain cepheids and even those galaxies that do contain cepheids, often do not contain the kind of cepheids, that can be used to extract information, are invaluable milestones of distance. Cepheids are brightly pulsating stars, they are not necessarily supernovae which in general are much brighter than the brightest cepheid. Cepheids are of several types they might be white dwarfs, yellow giants, neutron stars and so on. Henrietta Swann the astronomer who first identified cepheids and their importance, found that in general, the brighter a cepheid was the longer the interval at which it pulsated (i.e., its period).

Cepheids are very special variable stars because their period (the time they take to brighten, dim and brighten again) is regular (that is, the time interval between pulsations does not change with time), and serves as a uniform function of their brightness. That is to say, there is a relation between the period and brightness such that once the period is known, the brightness can be inferred. Once the brightness or luminosity of the cepheid variable is determined, it is possible to determine distance using the inverse square law. The point is that beyond about 30 mega parsecs, even the most powerful telescopes (this includes the Hubble Deep Space Telescope, although the distance can be increased by a factor of ten) cannot detect cepheids. 30 mega parsecs translates to a distance of about 100,000,000 light years (one hundred million light years) which by the standards of the Universe is a paltry distance. What does all this go to prove? It proves that an accurate measure of distances as they apply to the Universe is difficult to come by. The use of more powerful telescopes such as the Hubble Space Telescope, are enabling a more accurate estimate of distances.

The Hubble Space Telescope:

Since its launch in 1990, the Hubble Space Telescope (HST) has provided a dazzling array of images that have awed and inspired the public. More than just pretty pictures, the dozens of terabytes of data collected has provided insight into the universe, from objects as close as the moon to the most remote galaxies, with incredible photos of supernovas and nebulas in between.

The HST has also completed some amazing accomplishments. When, in 1995 astronomers pointed the HST at a seemingly empty patch of sky in Ursa Major, they captured an image of over 3,000 galaxies too distant to be detected by other telescopes. (This was later called the Hubble Deep Field). Some of the galaxies were so young, they had not yet begun serious star formation. Other deep field observations in the same area were performed, peering deeper into space each time. These were called the Hubble Ultra-Deep Field (released in 2004) and the Hubble eXtreme Deep Field (released in 2012). Peering deeper into space, means seeing further back in time. In addition to gazing at the early universe, Hubble also helped astronomers to gauge how much time had passed since the Big Bang. By the accurate measurement of Cepheid variables, astronomers were able to narrow down the age of the universe from the 10 to 20 billion years pre-HST estimate, to a more precise 13.7 billion years. “Knowing the age of the universe isn’t just a matter of curiosity,” Hubble scientists said in a statement. “By giving us a time scale for the development of stars and galaxies, it helps us refine our models of how the universe — and everything in it — formed.”

The Hubble telescope took the first image of a planet in visible light. The method used to observe planets within our galaxy, was to look for the gravitational influences that planets had on their stars and to record the resulting wobble in the stars motion. By these methods the mass of exo-planets, their speed of rotation about the star and other properties could be determined. The large planet, called Fomalhaut b, is about three times the size of Jupiter. Hubble has also been able to peer into the atmospheres of alien planets whenever they move across the face of their stars from Earth’s perspective. The telescope can also gather valuable data about a planet and its atmosphere as it travels behind its star.

“If you observe them while they orbit their stars, you can see the changing face of the planet presented to Hubble, and you can map the temperature of the planet not just on one side of the planet, but all the way around,” astronomer Jacob Bean said.

In 2021 the James Webb telescope will be launched into space and will take over the work that the Hubble Space Telescope has been doing. The JWST will provide improved infrared resolution and sensitivity over Hubble, and will enable a broad range of investigations across the fields of astronomy and cosmology, including observing some of the most distant events and objects in the universe, such as the formation of the first galaxies. The primary mirror of the JWST, will be 6.5 metres (21 ft) diameter mirror — considerably larger than Hubble’s 2.4 metres (7 ft 10 in) mirror. Unlike the Hubble telescope, which observes in the near ultraviolet, visible, and near infrared (0.1 to 1 μm) spectra, the JWST will observe in a lower frequency range, from long-wavelength visible light through mid-infrared (0.6 to 28.3 μm), which will allow it to observe high redshift objects that are too old and too distant for Hubble to observe.

A special relativistic red-shift formula (and its classical approximation) can be used to calculate the red-shift of a nearby object when spacetime is flat. However, in many contexts, such as black holes and Big Bang cosmology, red-shifts must be calculated using general relativity. Special relativistic, gravitational, and cosmological red-shifts can be understood under the umbrella of frame transformation laws. There exist other physical processes that can lead to a shift in the frequency of electromagnetic radiation, including scattering and optical effects however, the resulting changes are distinguishable from true red-shift and are not generally referred to as such.

The use of spectra in Astronomy:

When the light emitted directly from a source is examined with a spectrometer, the emission spectrum is obtained. Every source has its own characteristic emission spectrum.

The emission spectrum is of three types.

Continuous spectrum:

It consists of unbroken luminous bands of all wavelengths containing all the colours from violet to red. These spectra depend only on the temperature of the source and is independent of the characteristic of the source. (See below). All galaxies, stars and other luminous bodies possess a continuous spectrum.

Line spectrum:

Line spectra are sharp lines of definite wavelengths. It is the characteristic of the emitting substance. It is used to identify the gas.

In interstellar spectroscopy Hydrogen is probably the most useful spectrum. Spectra of heavier metals are not pertinent when ascertaining the Hubble constant, because as can be seen from our own sun, for a star to produce iron can take billions of years for all the fusionable material to run out leaving an end product of iron.

Atoms in the gaseous state, i.e. free excited atoms emit line spectrum. The substance in atomic state such as sodium in sodium vapour lamp, mercury in mercury vapour lamp and gases in discharge tube give line spectra.

Absorption Spectra:

When the light emitted from a source is made to pass through an absorbing material and then examined with a spectrometer, the obtained spectrum is called absorption spectrum. It is the characteristic of the absorbing substance.

Is our Interpretation of the Hubble Constant the Correct One?

Using credible data from the cepheid variables and the Hubble red shift, it is found that the data indicates that the Universe is expanding away from every other point at the rate of the Hubble constant (i.e., about 72 km/s ). But again could be this true? Yes and No. Yes in the sense that the distance when corroborated by cepheid variables makes the speed of the galaxy or star calculated by the Hubble constant true, no in the sense that there is a huge discrepancy between the data that has been collected and the conclusions that have been drawn. When calculating the redshift of distant galaxy, the main criteria that is used to determine how fast a star or galaxy is moving away is the emission spectrum of hydrogen. This is because heavier elements would not have formed at this early stage of the Universe. For instance for the element iron to emerge takes a minimum of several billion years, which is the time taken for all the hydrogen and helium in a star to undergo fusion leaving iron, which does not undergo fusion. Astronomers have noted that ALL stars and galaxies exhibit a continuous spectrum and the emission spectrum of hydrogen is derived from this continuous spectrum. The strange thing about this data is that continuous spectrum of galaxy should not exist! Look at the image below:

One is immediately aware that the background continuous spectrum in each of these cases star, nearby galaxy, distant galaxy, very distant galaxy, remains constant and is almost identical with the laboratory reference spectrum. Comment cela pourrait-il être ? No doubt astronomers have found many explanations for this continuous spectrum being present. But are they right in their thinking? Look at it this way. Every physicist worth his salt is aware that the whole of the visible spectrum is just a form of electromagnetic radiation. Since all electromagnetic radiation undergoes red and blue shifts, it stands to reason that if these galaxies were in fact moving away at velocities nearing some fraction of the speed of light, then the continuous spectrum associated with that particular receding galaxy should also demonstrate similar redshift changes. The continuous spectrum of a receding galaxy should in no way resemble the continuous spectrum found in the laboratory. What is the explanation for the fact that even very distant galaxies yield the same continuous spectrum that one sees in the laboratory? If one calculates the kind of continuous spectra that should appear as the result of the claimed redshift, one arrives at figures that are completely different from those that are actually obtained.

What is the end result? The result of such a calculation is incredible. It shows data that supports in an undeniable fashion, the theory that sustains the original expansion theory of the Big Bang, namely that the expansion of the Universe although it travelled a great distance, lasted in any sector of the Universe for only a short time. The expansion process was accompanied by an unimaginable energy that the expansion left in its wake as it passed on. This tremendous energy that was left in the wake of the expansion process, coalesced in a short time after the expansion had passed, massive clouds of hydrogen that gave birth to the stars and galaxies that are visible to us in that sector of the Universe where they formed. This is because those galactic formations were formed in almost the same time period as the expansion, but were not a part of it. The galaxies and stars that formed in the wake of the Big Bang do not move with the speed of the expansion process, since they were formed after the expansion had moved on, they are relatively at rest and move only according to the gravitational forces that affect them. What this means is that when we look out at the Universe it is found that not only did the Universe expand at an incredible rate after the Big Bang and that it continued to expand until relatively recently but that all along that time line, from the moment of the Big Bang to the end of the expansion phase can be seen to exist innumerable stars and Galaxies that formed after the expansion period was over in that particular area. This gives an incredible three dimensional view of the Universe. Running through it there is the astounding discovery of the Hubble constant and the expansion of the Universe but even more amazing is that running beside these events can be seen stars and galaxies that evolved concurrently or just after the expansion process was over. Thus in a portion of the sky there might appear a certain star or galaxy that is three billion light years distant that star today would be in the same place three billion light years away from where it is seen from earth. Therefore that star would now, like the earth and the rest of the Universe, be at rest. Any movement that that star is subject to would be like the earth, the solar system and the rest of the Universe, be the result of gravitational forces and not because of expansion forces that occurred at the time of the Big Bang. Therefore, concurrently with the evidence of the Big Bang and the expansion of the Universe as shown by the Hubble shift, are seen stars and galaxies that evolved a short time after the expansion ended (from a few thousands to a few millions of years after the Big Bang) and are therefore still very visible, in that same area that also shows expansion. This phenomenon establishes two very definite facts. The first is that the Hubble shift, accurately demonstrates the rate at which the Universe underwent expansion, while at the same time the continuous spectrum within which the Hubble shift is embedded illustrate clearly how the Universe was formed in the wake of the expansion of the Universe. The spectrum from distant Galaxies clearly illustrates how the expansion of the Universe was accompanied by the birth and formation of galaxies and stars within those galaxies.

This information gives rise to the possibility that we are living in a Universe at rest, a Universe that is no longer expanding in every direction for as far as the eye can see. Instead what we find is a Universe at rest, where every star seen in the time period close to the expansion process, has now, in our time reached zero expansion speeds and is instead moving at speeds solely governed by gravitational forces. A wonderful view of the Universe now emerges with proof of its origin running through it like a magical thread, supported by data from the cepheid variables and the Hubble constant. Side by side with this can be seen stars and galaxies that formed either concurrently or a little after the expansion process was over. It is a filled in picture of the Universe that illustrates in great detail and verisimilitude the fact of a three dimensional Universe. This interpretation of the Hubble shift (law) does not support the extreme inflation theory that some schools of thought favour. To believe that the Universe has been expanding at FTL (Faster Than Light) speeds ever since the Big Bang and is still doing so is surely the figment of either an over wrought imagination or one that has Einstein so much on the brain that they are willing to venture out onto a non-existent limbs in order to support his theories. To state that the universe has a diameter of 72–92 billion light years (and maybe ten times more) on the basis of a totally fictitious superluminal inflationary process is surely flagrant in the extreme. By contrast the theory I have outlined for the expansion of the Universe always stays within the speed of light limit and also offers an exact date and size of the Universe. That is to say, the Universe probably had its genesis with the Big Bang about 13.7 billion years ago as determined by the Hubble Space Telescope based on the readings from cepheid variables and a size that is twice its presumed radius of between 27 billion light years to twenty-eight billion light years across.

In conclusion, it can be stated that our present interpretation of the Hubble Constant and what it means is seriously flawed and also does not reflect correctly the data on hand when one considers the trillions upon trillions of stars and Galaxies in our Universe. The Hubble constant is a wonderfully accurate indication of the timeline over which the expansion process took place and of the speeds at which it took place. Taken in this context the Hubble constant is a living record of the expansion of the Universe which took place at some time after the Big Bang. Only when taken in the sense that the redshift occurred concurrently, or a little ahead temporally, with the creation of the Universe at that stage of the expansion does the red-shift acquire significant meaning. Only when taken in this sense does the redshift and the Hubble constant make sense. To sum up the data on hand of our Universe, seems to indicate, a single apocalyptic event for the origin of the Universe, accompanied by a period of rapid expansion, that was the same in every direction, and was an expansion accompanied by massive amounts of energy that left in the wake of the expansion the act of creation of the galaxies and stars also.

The present interpretation of the Hubble constant is that ALL stars are moving away from each other at a speed governed by the Hubble constant. For instance the evidence presented in support of the theory that ALL stars are moving away in keeping with the Hubble constant is based on the evidence of the redshifted Hydrogen emission spectrum, at the same time this hydrogen redshifted spectrum appears to be embedded in a continuous spectra that appears to be at rest. (i.e., it is not red shifted as would be expected.) . If it is assumed that the expansion of the Universe took place isometrically, expanding equally in all directions, then surely it follows that each stage of the expansion process was accompanied, either concurrently or a short period of time later by the formation of galaxies and stars. Those galaxies and stars are therefore still very visible to us since they were formed in the same time period that the expansion took place at that particular time and place in the Universe. The continuous spectrum that these stars and galaxies exhibit does not conform with the redshift or the Hubble constant. The continuous spectrum from these galaxies indicates that they are at rest and not moving at speeds corresponding to the Hubble constant. This theory explains why the Hubble shift appears to indicate that every point in space seems to be moving away from every other point in space, but limits that aspect of the growth of the Universe to solely the expansion process. That is to say it does not include the rest of the Universe but merely exists as an indicator of what happened. Thus the majority of the Universe exists independently of the Hubble flow.

The force that plays a major part in events that take place in the Universe is gravity. Of course the Universe is not at rest, cataclysmic events are continually taking places: Galaxies are being born and are in a constant state of flux, stars are being born and destroyed, black holes are being formed. Neutron stars, red giants, white dwarves, supernovae are in a continuous state of formation. But even with all that, the incontrovertible data that exists in the form of the continuous spectrum of these stars and galaxies show that the idea we have of the present day Universe expanding away from everything else is false. To take just a basic premise. IF the universe is in fact expanding away from every other point, where does this leave the notion of a Big Bang, which by its very name signifies the origin of the Universe at some specific point from which the Universe expanded outward. That after all is the very meaning of a singularity. For instance, if we observe a star that is 122 million light years away, that is (according to present theory) moving away at about 2700 km/s , other stars that were formed at or about the same time will be relatively motionless, since they formed after the expansion process had passed them by. What is often (almost never) considered when looking at the Universe, is the fact that the expansion process was also accompanied by unimaginable amounts of energy that resulted in the massive creation of stars and galaxies on an unimaginable scale in the wake of the expansion process. Since the expansion process was a continuous movement in a given direction followed by relatively stillness, rather like a beam of light that passes through space, it follows that the majority, the great majority of stars in the Universe, were formed concurrently or in the wake of the expansion process and therefore move only through the effects of gravitational forces and are unaffected by any expansion forces and do not move at speeds in keeping with the Hubble shift. We live in a Universe that is (comparatively) at rest.


Expansion

I printed out that article you posted. It is a real read all right. It will take me some time to get through it, but until then, there are some comments to be made from my very limited perspective. Think in terms of "space", and forget matter for a moment.

If space is infinite, then the universe is likely expanding into an infinite void. In this case I would have to say that Doppler is the most likely cause of redshift. Again, in my limited knowledge of this subject (and an oppressive tendency to think only with Newtonian physics), it would seem that both Doppler and space expansion represent similar phenomena. Does it really matter from the perspective of the observer how the redshift is generated - whether it is Doppler or expansion? Both would seem to have the same effect, and both could even be playing a role. So objects are moving away from the observer in both cases, only by a different mechanism. I don't see how either approach would effect the redshift, or how that redshift could define either mechanism (maybe something in that article I just printed out).

From a very simplistic view, the BB suggests that no matter where you are in the universe, everything appears to be moving away from everything else, and there is no center of the universe. This strongly suggests expansion of space. If, however, matter is expanding into an infinite void, it seems likely it would therefore have a point of origin, and an outer edge. I believe most high brows in Cosmology would suggest that this is simply not likely. It would require that our local space be the center of the universe. Otherwise, redshifts would not be the same for the most distant galaxies in all directions. Certainly our instruments are sensitive enough to pick up even a slight variance in such redshifts and none are seen, at least to my knowledge.

This is such a contentious issue that it is not possible for anyone to provide a "correct" answer. I would suggest if your considerations of the origin of the universe has a significant following of learned professionals, who can say that you are wrong? No one!

The following are just my previous thoughts on that idea as it seems to be quite a common suggestion. There's nothing scientific about what I'm saying, it may even appear like waffle, in any case, science about what's beyond the universe is hard to come by.

Yes, infinite, but definitely not void. Everything that exists has some kind of connection to something else, or a chain of cause and effect to it. If there where just one universe in a void it would not have anything to connect with, it wouldn't belong to a chain of cause and effect. there would have been nothing to give rise to its existence or reason for its existence. A void can't provide a reason or basis for anything. You would be left with the question why just one universe. It would either have had to come from nothing, or something had been sitting there for an infinite amount of time and then with no cause just decided to explode 13.8 billion years ago (the way out of that, is to invoke the cyclic universe theory, but that's just as bizarre anyway).

Also, I suggest the laws of physics don't allow one-off phenomenon, if something can happen once, then it can always happen. The formation of a universe is a natural phenomenon, so if one can form then there must be an infinite number given an infinite space.

With my also limited knowledge I would completely agree. No, second thoughts, they represent distinctly separate phenomenon but have the same result. No third thoughts, I think they have different results. In the case of doppler only redshift, the shift happens immediately and is only dependent on your relative speed and is independent of separation distance. You should see the same redshift from 1 light year away as 10 billion light-years, if you're still travelling at the same speed.

If the redshift were due to expanding space then it would depend on the distance. If you were nearby, space would not be stretched much, but the further you move away, the more space will become stretched, so you will see more redshift due to this effect the further away from the source you get.

So, if space is expanding, then I think you're right that it could be both playing a role.

Another thought comes to mind, I thought the Michelson and Morely experiment demonstrated that light wasn't travelling in any medium, so how come expanding space can affect it anyway, it must be travelling in something it can interact with?

As you can see, I'm in a pickle with this one, so please apply your limited knowledge to my limited knowledge, and let me know what you think

Got lots more to add to the rest of your interesting post, but I'll do that after I've given my brain a rest.


Watch the video: Universe Size Comparison 3D (Juillet 2021).