Astronomie

L'univers préfère-t-il une vitesse ?

L'univers préfère-t-il une vitesse ?

D'après ce que je comprends, la répartition de la matière est à peu près homogène dans l'espace -- où que je sois dans l'univers, il y aura à peu près la même quantité de matière dans toutes les directions autour de moi.

La répartition de la matière est-elle vitesses à peu près homogène ? Si je m'éloignais du centre de la Voie lactée à .999c, toutes les directions se ressembleraient-elles à peu près, ou est-ce que je remarquerais un vent de galaxies et de neutrinos voyageant à une vitesse préférée ?

Tags que je ne peux pas ajouter : principe cosmologique, homogénéité, isotropie


Il existe un standard de repos préféré, celui du fond diffus cosmologique (CMB). Vous pouvez détecter un mouvement par rapport au fond micro-ondes. Déplacez-vous donc rapidement par rapport à l'arrière-plan et le CMB dans la direction du mouvement sera décalé vers le bleu et dans la direction opposée sera décalé vers le rouge par rapport à une direction orthogonale à la direction du mouvement.

Le mouvement de la Terre a été mesuré par rapport au CMB, voir ici

Vous pouvez / pouvez également détecter votre mouvement à partir de l'anisotopie du décalage vers le rouge galactique de la même manière.


L'univers préfère-t-il une vitesse ? - Astronomie

Existe-t-il des preuves que l'espace s'étend plus vite que la vitesse de la lumière, comme la disparition soudaine d'étoiles ou de galaxies ? Si cette hypothèse est vraie, ne devrait-il pas y avoir des étoiles et des galaxies proches de l'horizon cosmique qui disparaissent de nos observations ?

Actuellement, nous sommes certains de vivre dans un univers qui s'étend à un rythme croissant. Au fur et à mesure que vous lisez ceci, l'univers s'étend à environ 70 kilomètres par seconde par mégaparsec. Cela signifie qu'une galaxie à 1 mégaparsec de nous recule à environ 70 km/s, une autre galaxie à 2 mégaparsecs de nous recule à 140 km/s, et ainsi de suite. C'est la loi de Hubble. En suivant la même logique, on pourrait faire le calcul pour calculer à quelle distance une galaxie doit être pour s'éloigner à la vitesse de la lumière. Il s'avère que les galaxies éloignées de 4 300 mégaparsecs de nous s'éloignent plus rapidement que la lumière. Cette distance définit la « sphère de Hubble », une sphère imaginaire centrée sur nous, en dehors de laquelle tout recule plus vite que la vitesse de la lumière. Notez que, puisque l'univers s'étend à un rythme accéléré, la sphère de Hubble augmente son rayon au fil du temps.

Pouvons-nous voir la lumière provenant de galaxies situées en dehors de la sphère de Hubble ? Recevoir de la lumière d'une source se déplaçant plus vite que la lumière peut sembler étrange, mais c'est en fait possible. Imaginez une galaxie en dehors de la sphère de Hubble, qui émet une impulsion lumineuse vers la Terre. Le pouls essaie de se frayer un chemin jusqu'à nous, mais il est « traîné » loin de la Terre par une région de l'espace qui recule plus vite que la lumière. Il semble que nous ne recevrons jamais cette impulsion -- mais attendez une seconde ! Au fur et à mesure que l'univers s'étend, la sphère de Hubble s'agrandit également. Maintenant, si la vitesse à laquelle la sphère de Hubble se dilate est supérieure à la vitesse nette à laquelle le photon s'éloigne de nous, l'impulsion finira par passer d'une région supraluminale à une région s'éloignant de nous plus lentement que la vitesse de la lumière. Jetez un œil à cette vidéo, qui transforme ces mots en une animation sympa. Bien sûr, tant que l'impulsion parcourt une région s'éloignant de nous à une vitesse inférieure à la vitesse de la lumière, elle finira par nous atteindre. La conclusion est que nous pouvons encore observer des galaxies reculer plus vite que la lumière ! En d'autres termes, la sphère de Hubble est ne pas la limite de notre univers observable.

Comment pouvons-nous dire que l'univers s'étend plus vite que la vitesse de la lumière en premier lieu ? La longueur d'onde d'une impulsion lumineuse traversant l'univers est étirée à mesure que l'espace s'étend, de sorte que la lumière devient plus rouge. (C'est-à-dire que sa longueur d'onde augmente.) Ce soi-disant décalage vers le rouge cosmologique est mesuré par les astronomes, de sorte que les galaxies éloignées peuvent être étiquetées par leur décalage vers le rouge. Plus le décalage vers le rouge d'une galaxie est élevé, plus elle s'éloigne de nous rapidement. Pour tout modèle plausible de notre univers en expansion, il existe une conversion relativement simple pour traduire le décalage vers le rouge en vitesse de récession. Pas surprenant maintenant, certaines des galaxies que nous avons observées présentent des décalages vers le rouge entraînant des vitesses de récession supraluminiques !

Enfin, il faut noter qu'en pratique, une galaxie en recul peut "disparaître" de nos observations en raison d'un décalage vers le rouge cosmologique. La lumière provenant de la galaxie devient de plus en plus rouge, laissant la plage de détectabilité de notre instrument (nos yeux ou même un radiotélescope). De plus, le temps entre les impulsions successives augmentera tellement que la galaxie s'estompera jusqu'à ce qu'elle disparaisse.

Cette page a été mise à jour pour la dernière fois le 2 mars 2017.

A propos de l'auteur

Cristóbal Armaza

Cristóbal est un étudiant de première année en astronomie à Cornell dont les intérêts de recherche incluent l'astrophysique théorique, la relativité générale, la cosmologie et les étoiles compactes.


Des astronomes découvrent les plus grandes structures en rotation connues dans l'univers

vrilles de galaxies Des centaines de millions d'années-lumière de long pourraient être les plus gros objets en rotation de l'univers, selon une nouvelle étude.

Les corps célestes tournent souvent, des planètes aux étoiles aux galaxies. Cependant, les amas géants de galaxies tournent souvent très lentement, voire pas du tout, et tant de chercheurs pensaient que c'était là que la rotation pourrait se terminer à des échelles cosmiques, a déclaré le co-auteur de l'étude Noam Libeskind, cosmologue à l'Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam en Allemagne. Espace.com.

Mais dans la nouvelle recherche, Libeskind et ses collègues ont découvert que des filaments cosmiques, ou de gigantesques tubes constitués de galaxies, tournaient apparemment. "Il y a des structures si vastes que des galaxies entières ne sont que des grains de poussière", a déclaré Libeskind. "Ces énormes filaments sont beaucoup, beaucoup plus gros que des grappes."

Des recherches antérieures suggéraient qu'après la naissance de l'univers dans le Big Bang Il y a environ 13,8 milliards d'années, une grande partie du gaz qui compose la majeure partie de la matière connue du cosmos s'est effondrée pour former des feuilles colossales. Ces feuilles se sont ensuite séparées pour former le filaments d'un vaste toile cosmique.

À l'aide des données du Sloan Digital Sky Survey, les scientifiques ont examiné plus de 17 000 filaments, analysant la vitesse à laquelle les galaxies composant ces tubes géants se déplaçaient dans chaque vrille. Les chercheurs ont découvert que la façon dont ces galaxies se déplaçaient suggérait qu'elles tournaient autour de l'axe central de chaque filament.

Le plus rapide que les chercheurs ont vu des galaxies tourbillonner autour des centres creux de ces vrilles était d'environ 223 700 mph (360 000 km/h). Les scientifiques ont noté qu'ils ne suggèrent pas que chaque filament dans l'univers tourne, mais que les filaments en rotation semblent exister.

La grande question est : « Pourquoi tournent-ils ? » dit Libeskind. Le Big Bang n'aurait pas doté l'univers d'un spin primordial. En tant que tel, ce qui a provoqué la rotation de ces filaments doit avoir son origine plus tard dans l'histoire, au fur et à mesure que les structures se sont formées, a-t-il déclaré.

Une explication possible de cette rotation est que, comme les puissants champs gravitationnels de ces filaments ont poussé le gaz, la poussière et d'autres matériaux à s'effondrer ensemble, les forces de cisaillement résultantes ont pu faire tourner ce matériau. Pourtant, pour le moment, "nous ne savons pas vraiment ce qui peut provoquer un couple à cette échelle", a déclaré Libeskind.

Les scientifiques cherchent désormais à comprendre l'origine du filage des filaments grâce à des simulations informatiques du comportement de la matière sur les plus grosses ventes cosmologiques. Les chercheurs ont détaillé leurs découvertes en ligne le 14 juin dans la revue Nature Astronomy.


À quelle vitesse l'univers s'étend-il et peut-il être plus rapide que la lumière ?

Aucune de ces questions n'a de sens dans la forme sous laquelle elle a été posée. Pour voir pourquoi, commençons par réfléchir à la façon dont nous savons que l'univers est en expansion.

L'expansion de l'univers a été découverte à l'origine par Hubble, qui a découvert que les décalages vers le rouge des galaxies étaient proportionnels à leurs distances par rapport à nous. Pour simplifier les choses, commençons par réfléchir à la façon dont cela serait interprété si nous ne connaissions pas la relativité, de sorte que la vitesse et la distance puissent être définies comme nous l'attendons de la mécanique newtonienne. Un décalage vers le rouge de, disons, 0,037% indique qu'une galaxie s'éloigne de nous à presque exactement 0,037% de la vitesse de la lumière. L'observation de Hubble implique donc v=Hd, où v est la vitesse relative de deux galaxies, H est un nombre qui est le même pour toutes les galaxies et d est la distance entre les deux galaxies. Toutes les distances intergalactiques augmentent du même facteur d'échelle dans un intervalle de temps donné. C'est exactement ce qui se passe, par exemple, lorsqu'un morceau de métal se dilate parce qu'il a été chauffé. Lorsqu'un morceau de métal se dilate, nous ne pouvons pas décrire son expansion globale en utilisant une vitesse en mètres par seconde. Une vitesse ne peut être définie que si nous spécifions d'abord de quels atomes du métal nous parlons. La vitesse sera différente si nous choisissons une autre paire d'atomes. Pour des raisons similaires, il n'a pas de sens de demander la vitesse d'expansion de l'univers. Il n'y a pas une vitesse mais plusieurs.

Supposons maintenant que nous fixions notre attention sur deux galaxies spécifiques. Peuvent-ils s'éloigner l'un de l'autre à une vitesse supérieure à c ? Cette question requiert de la relativité. La relativité générale n'a pas de manière unique de parler de la vitesse de la galaxie A par rapport à la galaxie B si elles sont à des distances cosmologiques les unes des autres. Si l'on veut, on peut décrire verbalement la situation en disant que les deux galaxies sont au repos, mais que l'espace entre elles s'agrandit. Si nous le voulons, nous pouvons utiliser certaines mesures de distance et de temps (voir : Comment le temps et la distance sont-ils mesurés en cosmologie ?) et décrire verbalement A et B comme se déplaçant l'un par rapport à l'autre à une vitesse trouvée en prenant le changement de distance divisé par le changement de temps. En fait, la relativité générale nous permet d'attribuer absolument n'importe quelle valeur à la vitesse de A par rapport à B, ce n'est tout simplement pas une chose bien définie. Par conséquent, il n'est pas logique de s'inquiéter de savoir si une telle vitesse est supérieure à c. Étant donné que les vitesses relatives des objets distants ne sont pas bien définies en relativité générale, il n'y a aucun moyen d'étendre l'interdiction de la relativité restreinte sur v>c aux objets distants en relativité générale. L'interdiction est locale. Localement, la relativité générale est la même que la relativité restreinte.

Vous pouvez parfois voir des déclarations selon lesquelles l'inflation cosmologique a provoqué une expansion de l'univers plus rapide que c, ou que le bord de l'univers observable se produit à l'endroit où la loi de Hubble donne une vitesse égale à c. La première affirmation est incorrecte car l'expansion de l'univers ne peut pas être mesurée avec une seule vitesse. La deuxième affirmation est au mieux une simplification excessive car les vitesses relatives des objets distants ne sont pas bien définies en relativité générale. Pour une définition assez naturelle de la vitesse, il y a des galaxies que nous observons qui s'éloignent maintenant et ont toujours été éloignées de nous à une vitesse supérieure à c. [Lineweaver]

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Doctorat en physique. J'enseigne la physique au Fullerton College, un collège communautaire du sud de la Californie. J'aime écrire, jouer de l'alto, brasser de la bière, faire de l'escalade et de l'alpinisme.


Quasars, redshifts et controverses

Le spectre d'émission distinct de l'hydrogène peut être mesuré en laboratoire. Lorsque le spectre d'émission de l'hydrogène est mesuré à partir d'étoiles lointaines, les raies sont souvent décalées vers l'extrémité rouge (décalage pas nécessairement à l'échelle). Cet effet est connu sous le nom de décalage vers le rouge.

Ce livre est à la base de toute la controverse sur l'interprétation du décalage vers le rouge, et la plupart des critiques du travail d'Arp que nous avons vues concernent les preuves présentées ici.

Comme le titre l'indique, les quasars figurent en bonne place dans ce livre. Ceux-ci ont été rencontrés pour la première fois dans des enquêtes radio au début des années 1960. Optiquement, elles ressemblaient à des étoiles, mais leurs spectres étaient méconnaissables jusqu'à ce que l'astronome de Caltech, Maarten Schmidt, découvre qu'elles possédaient d'énormes décalages vers le rouge. Pourquoi les décalages vers le rouge des quasars ont-ils considérablement dépassé tous les décalages vers le rouge connus des galaxies ? Les causes non cosmologiques furent écartées et il fut bientôt décidé, malgré des difficultés non résolues, que les quasars étaient les objets les plus lointains et les plus lumineux de l'univers.

Arp note qu'il existe des preuves considérables que non seulement les quasars, mais aussi les galaxies, peuvent violer la relation décalage vers le rouge acceptée. Cela renforce le cas selon lequel la loi de distance de décalage vers le rouge peut être brisée. Mais cela augmente également les enjeux de la recherche théorique d'une cause des décalages vers le rouge intrinsèques (non-vitesse), puisque tout mécanisme candidat doit opérer sur des assemblages entiers d'étoiles, de gaz et de poussière à l'échelle de la galaxie.

Décalages vers le rouge excessifs dans les quasars

Dans les cinq premiers chapitres, Arp traite des preuves anormales sur les quasars. La plupart de ces preuves sont de deux sortes, à savoir. (i) un ou plusieurs quasars tombent plus près d'une galaxie que prévu par hasard (ii) des quasars visiblement connectés à une galaxie. Dans les deux cas, la galaxie est à un décalage vers le rouge beaucoup plus faible que les quasars associés, et est souvent perturbée dans sa forme ou exceptionnellement active en montrant une activité de starburst ou en produisant une émission radio considérable. Plusieurs photographies profondes et bien reproduites sont présentées pour illustrer ces associations. Par exemple, la galaxie perturbée NGC 4319 et le quasar voisin Markarian 205 ont des décalages vers le rouge très différents (cz = 1 700 km/s et 21 000 km/s respectivement), pourtant n'importe qui peut voir sur les photographies qu'ils sont connectés.7 Ainsi le quasar est proche de la galaxie dans l'espace, pas à sa distance de décalage vers le rouge selon la loi de Hubble. Malgré de nombreuses critiques, ce résultat, qui contredit clairement les hypothèses conventionnelles, a été confirmé par plusieurs sources de preuves indépendantes.

Certaines galaxies (par exemple NGC 1097) sont accompagnées de lignes de quasars pointant vers l'extérieur à partir de leurs noyaux. De plus, Arp montre (chapitre 5) que la distribution d'un grand nombre de quasars brillants dans l'espace est très différente de celle attendue dans les hypothèses conventionnelles, et que beaucoup sont associés à des galaxies proches.

Décalages vers le rouge excessifs dans les galaxies

Arp montre également de nombreux exemples de galaxies visiblement connectées à des galaxies compagnes plus petites avec des décalages vers le rouge jusqu'à 36 000 km/s plus élevés. Il note des particularités dans ces systèmes qui signifient qu'ils ne peuvent être considérés comme des accidents. Il existe également plusieurs cas de groupes de galaxies en interaction impliquant des décalages vers le rouge discordants, notamment le « Quintette de Stéphane ».

Les membres des groupes de galaxies M31 (Groupe local) et M81 sont systématiquement décalés vers le rouge par rapport aux galaxies dominantes d'une manière qui ne peut être expliquée en termes de vitesses orbitales au sein des groupes. Non seulement cela, mais les intervalles de redshift sont quantifiés en multiples de 72 km/s. Malgré beaucoup de ridicule, ce résultat a été confirmé dans d'autres groupes de galaxies mais a été ignoré par les astronomes conventionnels car il ne peut pas être expliqué en termes de cosmologie du big bang.

Phénomènes d'éjection

Les grandes radiogalaxies, la Vierge A (M87) et le Centaure A (NGC 5128), sont connues depuis longtemps pour posséder des paires de jets radio émergeant de leurs noyaux. Arp montre qu'ils arborent également des jets internes grumeleux vus aux longueurs d'onde visibles et ultraviolettes. Ceux-ci sont alignés avec les jets radio, et il y a des galaxies et des quasars, dont certains sont de fortes sources radio et/ou de rayons X, dispersés à proximité des directions des jets. Tout cela indique une origine d'éjection pour les objets associés à ces grandes galaxies. Arp note également (p. 146) que :

Étant donné que tant de galaxies sont disposées en chaînes (qui contiennent fréquemment des membres avec des décalages vers le rouge discordants), Arp suggère (p. 147) que :

Arp suggère en outre qu'une cause générale des beaux bras spiraux observés dans tant de galaxies pourrait être des éjections appariées dans le plan de rotation.

Cosmologie

Arp suggère que la théorie de Hoyle-Narlikar de la gravité conforme peut être utilisée pour synthétiser les observations qu'il a présentées. Il explique qu'il s'agit d'une théorie plus générale que la théorie « normalement utilisée » en ce sens que les masses de particules peuvent varier dans l'espace et dans le temps. Appliquée aux quasars éjectés par les galaxies, l'idée est qu'une nouvelle matière émerge dans notre univers dans des noyaux galactiques actifs, où Arp suggère qu'il pourrait y avoir des trous blancs plutôt que des trous noirs. Cela ne semble pas être création ex nihilo au sens biblique, mais plutôt la transformation de l'énergie en matière8. La nouvelle matière postulée a une masse nulle et un décalage vers le rouge très élevé. Il est alors éjecté, et augmente en masse et diminue en redshift. Arp suggère que la quantification du redshift pourrait avoir une explication naturelle en termes de cette approche.

Aucun détail mathématique n'est donné, et des aspects importants de la théorie telle que décrite par Arp restent flous. Ses idées théoriques sont plus développées dans Voir rouge.

Arp résume le problème du suivi des recherches du type qu'il a décrit ainsi (p. 162) :


Sujet : l'univers a-t-il une vitesse d'échappement ?

Avis de non-responsabilité : je ne me déclare pas un expert sur AUCUN sujet. Si je déclare quelque chose qui est manifestement faux, n'hésitez pas à me corriger. J'accepte de telles corrections dans le but d'être aussi véridique et précis que possible.

"La crédulité tue" - Carl Sagan
"Toutes les personnes connaissent la même vérité. Nos vies consistent en la façon dont nous avons choisi de le déformer. » - Harry Block
"C'est la marque d'un esprit éduqué de pouvoir entretenir une pensée sans l'accepter." - Aristote

Publié à l'origine par KALSTER

Eh bien, il existe différentes façons de voir le mot univers, je veux dire notre univers local avec lequel nous pouvons interagir et partager nos lois de la physique.

peut-être que vous vous retrouveriez dans une sorte de multivers 4D ?

Publié à l'origine par num3rs Publié à l'origine par medlakeguy Publié à l'origine par serpicojr Publié à l'origine par medlakeguy

plus vous vous rapprochez de la vitesse de la lumière, plus vous voyagez avec de l'énergie, aller à 0,9c prend considérablement moins d'énergie que voyager à 0,999c, c'est pourquoi j'ai dit cela.

si l'univers avait une vitesse de fuite, cela dépendrait probablement de l'énergie cinétique, et non de la vitesse de l'objet. vu que tu ne peux pas aller plus vite que la lumière

Je dis juste que 0.9999^googol ne veut pas dire ce que vous pensez qu'il fait. Cela signifie 0,9999 fois lui-même fois googol, et c'est un petit nombre. Le nombre dont vous essayez de parler est (je crois) :

qui est un point décimal suivi de googol 9. Et, oui, cette fois c est très rapide.

Publié à l'origine par serpicojr

Je dis juste que 0.9999^googol ne veut pas dire ce que vous pensez qu'il fait. Cela signifie 0,9999 fois lui-même googol fois, et c'est un petit nombre. Le nombre dont vous essayez de parler est (je crois) :

qui est un point décimal suivi de googol 9. Et, oui, cette fois c est très rapide.

si vous quittiez l'univers ne deviendriez-vous pas un univers dans votre intégralité ? juste un tout petit. si vous étiez capable d'accélérer quelque chose, alors la vitesse de la lumière pour surpasser l'univers dans son expansion, vous devrez avoir un pouvoir énorme. :|

Publié à l'origine par medlakeguy Publié à l'origine par serpicojr Publié à l'origine par medlakeguy Publié à l'origine par medlakeguy

Si la lumière ne peut pas s'échapper parce qu'elle doit suivre la courbure de l'espace, alors il n'y a pas de vitesse d'échappement à proprement parler.

Cependant, en tant qu'êtres humains dans un vaisseau spatial, nous n'aurions pas à suivre la courbure, mais plutôt à nous déplacer en ligne droite. Ainsi, lorsque nous arrivons au bord du BB et que nous y arrivons en ligne droite, nous nous écrasons.
Nous avons atteint le mur du « rien » !. Ha ha.
Eh bien, à bien y penser, ce n'est pas drôle.
Nous sommes prisonniers du BB.

Publié à l'origine par Cosmos Publié à l'origine par medlakeguy

Si la lumière ne peut pas s'échapper parce qu'elle doit suivre la courbure de l'espace, alors il n'y a pas de vitesse d'échappement à proprement parler.

Cependant, en tant qu'êtres humains dans un vaisseau spatial, nous n'aurions pas à suivre la courbure, mais plutôt à nous déplacer en ligne droite. Ainsi, lorsque nous arrivons au bord du BB et que nous y arrivons en ligne droite, nous nous écrasons.
Nous avons atteint le mur du « rien » !. Ha ha.
Eh bien, à bien y penser, ce n'est pas drôle.
Nous sommes prisonniers du BB.

peut-être que la lumière, sans masse ne possède pas assez d'énergie cinétique pour s'échapper de l'univers ?

il n'y a pas de mur au bout de l'univers,
si l'espace est fermé, vous pouvez voyager en ligne droite et revenir là où vous avez commencé

s'il existe un multivers 4D, alors dans un sens très réel, nous sommes déjà au bord de l'univers. bizarre hein ?

Publié à l'origine par serpicojr Publié à l'origine par SuperNatendo Publié à l'origine par medlakeguy Publié à l'origine par serpicojr Publié à l'origine par medlakeguy Publié à l'origine par medlakeguy

D'accord, je pense voir d'où vient la confusion. Vous pouvez toujours immerger l'espace incurvé dans l'espace euclidien (plat), et pour quelqu'un qui vit dans cet espace euclidien, les lignes droites de l'espace incurvé semblent incurvées. Mais ce n'est pas parce que les lignes sont en fait incurvées - c'est simplement dû à la distorsion de regarder l'espace incurvé dans l'espace plat.

Maintenant, je pense que c'est ce que vous imaginez lorsque vous parlez d'un observateur extérieur voyant des lignes droites dans un espace courbe comme étant courbes. Mais cela n'a de sens que dans le cadre abstrait que je propose ci-dessus. Dans la réalité physique, cela n'a pas de sens, à moins que vous ne croyiez que l'univers est une variété immergée dans un espace euclidien de plus grande dimension dans lequel vous pouvez entrer et voir l'univers pour son moi incurvé.

Ce que je dis, alors, c'est qu'il n'y a pas de point de vue extérieur distinct à partir duquel vous pouvez voir l'univers. Vous êtes coincé dedans. Et la perspective que vous avez en tant qu'observateur dans et de l'univers est la seule qui compte. Une ligne droite, un chemin minimisant la distance, un chemin suivant la courbure de l'espace, c'est la même chose. Et vous ne pouvez aller nulle part et voir ces choses comme autre chose que des lignes droites.

Publié à l'origine par medlakeguy

D'accord, supposons que l'univers soit contenu dans une chose de dimension supérieure, et supposons que nous voulions sortir de l'univers et entrer dans cette chose. Si nous essayons de le faire en allant très vite en ligne droite, la seule façon dont cela est possible est si l'univers a une frontière (topologique) dans cette chose et si un point sur cette frontière est à une distance finie de quelque part (n'importe où) dans l'univers. Ensuite, vous pouvez littéralement vous cogner contre le mur au bord de l'univers (en supposant que vous puissiez y arriver).

Dans le scénario de limite de distance sans limites ou infinie est correct, alors aucune quantité d'aller tout droit ou d'aller vite ne vous éloignera de la courbe de l'univers. Toute direction à laquelle vous pouvez penser correspond à une ligne droite, et aller tout droit signifie nécessairement se déplacer le long de cette ligne droite. Si cette ligne n'atteint pas une limite à une distance finie, vous êtes bloqué à toute vitesse dans l'univers.


Quelle est la vitesse de M31 ?

Une note de votre professeur d'astronomie.
Image Galex de M31.
(Crédit : NASA/JPL-Caltech)

Vous entrez un jour dans le cours d'astronomie et trouvez la question suivante au tableau : « Quelle est la vitesse radiale de la galaxie M31 par rapport à notre galaxie ? Vous aviez déjà appris que la vitesse radiale signifie la vitesse en ligne droite vers ou loin de quelque chose, donc le défi est de découvrir à quelle vitesse M31, également connue sous le nom de galaxie d'Andromède, se rapproche ou s'éloigne de notre galaxie d'origine, le Milky Chemin. Une fois que tout le monde est en classe, votre professeur dit que la première personne à résoudre cette question en utilisant des expériences et des données astronomiques (au lieu de chercher la réponse sur Internet ou dans un livre) sera dispensée des examens pour le reste de l'année.

Votre professeur vous dit que les ressources que vous pouvez utiliser comprennent l'équipement d'introduction à l'astronomie de l'Université (par exemple, un télescope optique), ainsi que des données astronomiques disponibles en version imprimée et en ligne. Utilisez votre compréhension des lois de la physique pour sélectionner une expérience qui vous aidera à trouver la réponse.

Dis m'en plus sur M31

Vous pensez immédiatement à trois approches possibles :

  1. Utilisez une courbe de lumière de M31 et la relation 1/r 2 pour déterminer la distance de M31. Vous pensez que si la distance jusqu'à M31 change au fil du temps, vous pouvez utiliser 1/r 2 à deux moments différents pour déterminer le changement de distance. À partir de cette distance changeante et de l'intervalle de temps entre ces mesures, vous pouvez déterminer la vitesse.
  2. Utilisez un spectre de M31 et le décalage Doppler des raies d'émission. Vous vous souvenez avoir appris que la longueur d'onde observée des raies d'émission est décalée lorsque la source se déplace par rapport à l'observateur, vous pouvez donc peut-être l'utiliser pour mesurer la vitesse de M31.
  3. Utilisez la loi de Hubble. Vous avez entendu parler de la loi de Hubble plus tôt en cours d'astronomie, qui stipule que les galaxies s'éloignent toutes les unes des autres, et plus une galaxie est éloignée, plus elle s'éloigne rapidement. Vous pensez que vous pourriez peut-être utiliser cette loi pour déterminer la vitesse de M31.

Au moins une des méthodes ci-dessus vous donnera la bonne réponse. Lequel veux-tu essayer ?

Revenez en arrière et choisissez un problème différent à résoudre


C'est la seule symétrie que l'univers ne doit jamais violer

Une configuration du système utilisé par la collaboration BaBar pour sonder la violation de la symétrie par inversion du temps. [+] directement. La particule ϒ(4s) a été créée, elle se désintègre en deux mésons (qui peuvent être une combinaison B/anti-B), puis ces deux mésons B et anti-B se désintègrent. Si les lois de la physique ne sont pas invariantes dans le temps, les différentes désintégrations dans un ordre spécifique présenteront des propriétés différentes. Cela a été confirmé en 2012 pour la première fois : la première violation directe de la symétrie en T.

Le but ultime de la physique est de décrire avec précision, aussi précisément que possible, exactement comment chaque système physique qui peut exister dans notre Univers se comportera. Les lois de la physique doivent s'appliquer universellement : les mêmes règles doivent fonctionner pour toutes les particules et tous les champs dans tous les endroits et à tout moment. Ils doivent être suffisamment bons pour que, quelles que soient les conditions existantes ou les expériences que nous effectuons, nos prédictions théoriques correspondent aux résultats mesurés.

Les théories physiques les plus réussies de toutes sont les théories quantiques des champs qui décrivent chacune des interactions fondamentales qui se produisent entre les particules, ainsi que la relativité générale, qui décrit l'espace-temps et la gravitation. Et pourtant, il existe une symétrie fondamentale qui s'applique non seulement à toutes ces lois physiques, mais à tous les phénomènes physiques : la symétrie CPT. Et depuis près de 70 ans, on connaît le théorème qui nous interdit de le violer.

Il existe de nombreuses lettres de l'alphabet qui présentent des symétries particulières. A noter que la capitale . Les lettres [+] montrées ici ont une et une seule ligne de lettres de symétrie comme "I" ou "O" en a plus d'une. Cette symétrie « miroir », connue sous le nom de parité (ou symétrie P), a été vérifiée pour toutes les interactions fortes, électromagnétiques et gravitationnelles, où qu'elles soient testées. Cependant, les interactions faibles offraient une possibilité de violation de la parité. La découverte et la confirmation de cela ont valu le prix Nobel de physique 1957.

Pour la plupart d'entre nous, lorsque nous entendons le mot symétrie, nous pensons à refléter les choses dans un miroir. Certaines lettres de notre alphabet présentent ce type de symétrie : "A" et "T" sont symétriques verticalement, tandis que "B" et "E" sont symétriques horizontalement. « O » est symétrique par rapport à toute ligne que vous dessinez, ainsi qu'à la symétrie de rotation : quelle que soit la façon dont vous la faites pivoter, son apparence reste inchangée.

Mais il existe aussi d'autres types de symétrie. Si vous avez une ligne horizontale et que vous vous déplacez horizontalement, cela reste la même ligne horizontale : c'est la symétrie de translation. Si vous êtes à l'intérieur d'un wagon et que les expériences que vous effectuez donnent le même résultat, que le train soit au repos ou se déplace rapidement sur la voie, c'est une symétrie sous les boosts (ou les transformations de vitesse). Certaines symétries tiennent toujours en vertu de nos lois physiques, tandis que d'autres ne sont valables que tant que certaines conditions sont remplies.

Des cadres de référence différents, y compris des positions et des mouvements différents, verraient des lois différentes. [+] de la physique (et serait en désaccord sur la réalité) si une théorie n'est pas relativiste invariante. Le fait que nous ayons une symétrie sous les « boosts », ou transformations de vitesse, nous indique que nous avons une quantité conservée : la quantité de mouvement linéaire. Le fait qu'une théorie soit invariante sous n'importe quelle sorte de transformation de coordonnées ou de vitesse est connu sous le nom d'invariance de Lorentz, et toute symétrie invariante de Lorentz conserve la symétrie CPT. Cependant, C, P et T (ainsi que les combinaisons CP, CT et PT) peuvent tous être violés individuellement.

Utilisateur de Wikimedia Commons Krea

Si nous voulons descendre à un niveau fondamental et considérer les plus petites particules indivisibles qui composent tout ce que nous connaissons dans notre Univers, nous examinerons les particules du Modèle Standard. Composés des fermions (quarks et leptons) et des bosons (gluons, photons, bosons W et Z et les bosons de Higgs), ceux-ci comprennent toutes les particules que nous connaissons qui composent la matière et le rayonnement que nous avons directement effectué des expériences allumé dans l'Univers.

Nous pouvons calculer les forces entre toutes les particules dans n'importe quelle configuration et déterminer comment elles se déplaceront, interagiront et évolueront au fil du temps. Nous pouvons observer comment les particules de matière se comportent dans les mêmes conditions que les particules d'antimatière, et déterminer où elles sont identiques et où elles sont différentes. Nous pouvons effectuer des expériences qui sont les contreparties en miroir d'autres expériences et noter les résultats. Ces trois tests testent la validité de diverses symétries.

Les particules et antiparticules du Modèle Standard obéissent à toutes sortes de lois de conservation, mais là . [+] sont de légères différences entre le comportement de certaines paires particule/antiparticule qui peuvent être des indices de l'origine de la baryogenèse. Les quarks et les leptons sont des exemples de fermions, tandis que les bosons (rangée du bas) assurent la médiation des forces et résultent de l'origine de la masse.

E. Siegel / Au-delà de la galaxie

En physique, ces trois symétries fondamentales ont des noms.

  1. Conjugaison de charges (C): cette symétrie consiste à remplacer chaque particule de votre système par son homologue antimatière. C'est ce qu'on appelle la conjonction de charges parce que chaque particule chargée a une charge opposée (telle qu'une charge électrique ou de couleur) pour son antiparticule correspondante.
  2. Parité (P): cette symétrie implique le remplacement de chaque particule, interaction et désintégration par sa contrepartie en image miroir.
  3. Symétrie d'inversion du temps (T): cette symétrie exige que les lois de la physique affectant les interactions des particules se comportent exactement de la même manière, que vous fassiez avancer ou reculer l'horloge dans le temps.

La plupart des forces et interactions auxquelles nous sommes habitués obéissent indépendamment à chacune de ces trois symétries. Si vous jetiez une balle dans le champ gravitationnel de la Terre et qu'elle formait une forme de parabole, cela n'aurait pas d'importance si vous remplaciez les particules par des antiparticules (C), cela n'aurait pas d'importance si vous réfléchissiez votre parabole dans un miroir ou pas (P), et peu importe que vous fassiez avancer ou reculer l'horloge (T), tant que vous ignoriez des choses comme la résistance de l'air et toute collision (inélastique) avec le sol.

La nature n'est pas symétrique entre particules/antiparticules ou entre images miroir de particules, ou . [+] les deux, combinés. Avant la détection des neutrinos, qui violent clairement les symétries miroir, les particules à faible désintégration offraient la seule voie potentielle pour identifier les violations de la symétrie P.

E. Siegel / Beyond The Galaxy

But individual particles don't obey all of these. Some particles are fundamentally different than their antiparticles, violating C-symmetry. Neutrinos are always observed in motion and close to the speed of light. If you point your left thumb in the direction that they move, they always "spin" in the direction that your fingers on your left hand curl in around the neutrino, while antineutrinos are always "right-handed" in the same way.

Some decays violate parity. If you have an unstable particle that spins in one direction and then decays, its decay products can be either aligned or anti-aligned with the spin. If the unstable particle exhibits a preferred directionality to its decay, then the mirror image decay will exhibit the opposite directionality, violating P-symmetry. If you replace the particles in the mirror with antiparticles, you're testing the combination of these two symmetries: CP-symmetry.

A normal meson spins counterclockwise about its North Pole and then decays with an electron being . [+] emitted along the direction of the North Pole. Applying C-symmetry replaces the particles with antiparticles, which means we should have an antimeson spinning counterclockwise about its North Pole decay by emitting a positron in the North direction. Similarly, P-symmetry flips what we see in a mirror. If particles and antiparticles do not behave exactly the same under C, P, or CP symmetries, that symmetry is said to be violated. Thus far, only the weak interaction violates any of the three, but its possible that there are violations in other sectors below our current thresholds.

E. Siegel / Beyond The Galaxy

In the 1950s and 1960s, a series of experiments were performed that tested each of these symmetries and how well they performed under the gravitational, electromagnetic, strong and weak nuclear forces. Perhaps surprisingly, the weak interactions violated C, P, and T symmetries individually, as well as combinations of any two of them (CP, PT, and CT).

But all of the fundamental interactions, every single one, always obeys the combination of all three of these symmetries: CPT symmetry. CPT symmetry says that any physical system made of particles that moves forwards in time will obey the same laws as the identical physical system made of antiparticles, reflected in a mirror, that moves backwards in time. It's an observed, exact symmetry of nature at the fundamental level, and it should hold for all physical phenomena, even ones we have yet to discover.

The most stringest tests of CPT invariance have been performed on meson, lepton, and baryon-like . [+] particles. From these different channels, the CPT symmetry has been shown to be a good symmetry to precisions of better than 1-part-in-10-billion in all of them, with the meson channel reaching precisions of nearly 1 part in 10^18.

Gerald Gabrielse / Gabrielse Research Group

On the experimental front, particle physics experiments have been operating for decades to search for violations of CPT symmetry. To significantly better precisions than 1-part-in-a-billion, CPT is observed to be a good symmetry in meson (quark-antiquark), baryon (proton-antiproton), and lepton (electron-positron) systems. Not a single experiment has ever observed an inconsistency with CPT symmetry, and that's a good thing for the Standard Model.

It's also an important consideration from a theoretical perspective, because there's a CPT theorem that demands that this combination of symmetries, applied together, must not be violated. Although it was first proven in 1951 by Julian Schwinger, there are many fascinating consequences that arise because of the fact that CPT symmetry must be conserved in our Universe.

We can imagine that there's a mirror Universe to ours where the same rules apply. If the big red . [+] particle pictured above is a particle with an orientation with its momentum in one direction, and it decays (white indicators) through either the strong, electromagnetic, or weak interactions, producing 'daughter' particles when they do, that is the same as the mirror process of its antiparticle with its momentum reversed (i.e., moving backwards in time). If the mirror reflection under all three (C, P, and T) symmetries behaves the same as the particle in our Universe, then CPT symmetry is conserved.

The first is that our Universe as we know it would be indistinguishable from a specific incarnation of an anti-Universe. If you were to change:

  • the position of every particle to a position that corresponded to a reflection through a point (P reversal),
  • each and every particle replaced by their antimatter counterpart (C reversal),
  • and the momentum of each particle reversed, with the same magnitude and opposite direction, from its present value (T reversal),

then that anti-Universe would evolve according to exactly the same physical laws as our own Universe.

Another consequence is that if the combination of CPT holds, then every violation of one of them (C, P, or T) must correspond to an equivalent violation of the other two combined (PT, CT, or CP, respectively) in order to conserve the combination of CPT. It's why we knew that T-violation needed to occur in certain systems decades before we were capable of measuring it directly, because CP violation demanded it be so.

In the Standard Model, the neutron's electric dipole moment is predicted to be a factor of ten . [+] billion larger than our observational limits show. The only explanation is that somehow, something beyond the Standard Model is protecting this CP symmetry in the strong interactions. If C is violated, so is PT if P is violated, so is CT if T is violated, so is CP.

public domain work from Andreas Knecht

But the most profound consequence of the CPT theorem is also a very deep connection between relativity and quantum physics: Lorentz invariance. If the CPT symmetry is a good symmetry, then the Lorentz symmetry — which states that the laws of physics stay the same for observers in all inertial (non-accelerating) reference frames — must also be a good symmetry. If you violate the CPT symmetry, then the Lorentz symmetry is also broken.

Breaking Lorentz symmetry might be fashionable in certain areas of theoretical physics, particularly in certain quantum gravity approaches, but the experimental constraints on this are extraordinarily strong. There have been many experimental searches for violations of Lorentz invariance for over 100 years, and the results are overwhelmingly negative and robust. If the laws of physics are the same for all observers, then CPT must be a good symmetry.

Quantum gravity tries to combine Einstein’s General theory of Relativity with quantum mechanics. . [+] Quantum corrections to classical gravity are visualized as loop diagrams, as the one shown here in white. If you extend the Standard Model to include gravity, the symmetry that describes CPT (the Lorentz symmetry) may become only an approximate symmetry, allowing for violations. Thus far, however, no such experimental violations have been observed.

SLAC National Accelerator Lab

In physics, we have to be willing to challenge our assumptions, and to probe all possibilities, no matter how unlikely they seem. But our default should be that the laws of physics that have stood up to every experimental test, that compose a self-consistent theoretical framework, and that accurately describe our reality, are indeed correct until proven otherwise. In this case, it means that the laws of physics are the same everywhere and for all observers until proven otherwise.

Sometimes, particles behave differently than antiparticles, and that's okay. Sometimes, physical systems behave differently than their mirror-image reflections, and that's also okay. And sometimes, physical systems behave differently depending on whether the clock runs forwards or backwards. But particles moving forwards in time must behave the same as antiparticles reflected in a mirror moving backwards in time that's a consequence of the CPT theorem. That's the one symmetry, as long as the physical laws that we know of are correct, that must never be broken.


In galactic astronomy, peculiar motion refers to the motion of an object (usually a star) relative to a Galactic rest frame.

Local objects are commonly examined as to their vectors of position angle and radial velocity. These can be combined through vector addition to state the object's motion relative to the Sun. Velocities for local objects are sometimes reported with respect to the local standard of rest (LSR) – the average local motion of material in the galaxy – instead of the Sun's rest frame. Translating between the LSR and heliocentric rest frames requires the calculation of the Sun's peculiar velocity in the LSR. [1]

In physical cosmology, peculiar velocity refers to the components of a galaxy's velocity that deviate from the Hubble flow. According to Hubble's Law, galaxies recede from us at speeds proportional to their distance from us.

Galaxies are not distributed evenly throughout observable space, but are typically found in groups or clusters, where they have a significant gravitational effect one on another. Velocity dispersions of galaxies arising from this gravitational attraction are usually in the hundreds of kilometers per second, but they can rise to over 1000 km/s in rich clusters. [2] This velocity can alter the recessional velocity that would be expected from the Hubble flow and affect the observed redshift of objects via the relativistic Doppler effect. The Doppler redshift due to peculiar velocities is

for low velocities (small redshifts). This combines with the redshift from the Hubble flow and the redshift from our own motion z ⊙ > to give the observed redshift [3]

(There may also be a gravitational redshift to consider. [3] )

The radial velocity of a cosmologically "close" object can be approximated by

with contributions from both the Hubble flow and peculiar velocity terms, where H 0 > is the Hubble constant and d is the distance to the object.

Redshift-space distortions can cause the spatial distributions of cosmological objects to appear elongated or flattened out, depending on the cause of the peculiar velocities. [4] Elongation, sometimes referred to as the "Fingers of God" effect, is caused by random thermal motion of objects however, correlated peculiar velocities from gravitational infall are the cause of a flattening effect. [5] The main consequence is that, in determining the distance of a single galaxy, a possible error must be assumed. This error becomes smaller as distance increases. For example, in surveys of type Ia supernovae, peculiar velocities have a significant influence on measurements out to redshifts around 0.5, leading to errors of several percent when calculating cosmological parameters. [3] [6]

Peculiar velocities can also contain useful information about the universe. The connection between correlated peculiar velocities and mass distribution has been suggested as a tool for determining constraints for cosmological parameters using peculiar velocity surveys. [7] [8]


What would it take to falsify the "big bang" model of cosmology?

A model tweaked doesn't mean that it was falsified and that's why it was tweaked. Please understand that. Cheating =/= tweaking.

Arp's observations are not valid now. His observations have been refuted by modern observations. So, I guess, we should come back to the main question. The title of this thread is, "What would it take to falsify the big bang model of cosmology?" Well, it would take many things. Like, the CMB has to be falsified. Or, it has to be defined by another model. Well, as we haven't got enough evidence yet, the Big Bang Theory is the most reliable model, till now.

Hélio

This is an important question and often misunderstood.

If a "theory" is introduced that presents no means, even in principle, in testing the theory objectively (measurements by many), then by definition, it is definitely ne pas a scientific theory. This is a hard rule that separates science from philosophy and religion, which must rely on subjective viewpoints. Science includes subjectivity since ideas and reasons must be drawn from the objectivity needed to create the theory. But a key tenet in science when it comes to theories and hypotheses is the requirement for falsifiability.

BBT is no exception. Indeed, the reason it is now mainstream is because of all the tests that it has passed. The ultimate test of its veracity is found in all the predictions that came from the requirements for the CMBR. The Lyman-alpha forest test was another.

Prior to the BBT was the Static Theory for the universe, which held it was simply assumed to be infinite in both size and time. Einstein mocked Lemaitre's introduction of his BBT. [Lemaitre called it the "Primeval Atom" since it began out of a something incredibly tiny, but never out of nothing.]

I like humor especially from great scientists. When Einstein was informed that 100 German scientists and other PhDs wrote a letter decrying his GR theory, his response was something like, "Why 100 when only 1 is needed?" Brilliant example of how real science works. Ultimately it's not about any consensus, especially by those with social or political agendas.

Two adjacent galaxies that have very dissimilar redshifts would be hard evidence that something is amiss with the redshift being used as a tool for determining velocity. If two galaxies appear to be adjacent but aren't, then such a claim would be false. If they have what appears to be a connecting tail, then they only appear more likely than the y otherwise would. There is extraordinary evidence that redshift does indicate velocity (or, more appropriately cosmological expansion since even police radar reveals normal velocity relationship with redshift).

But, likewise, it will now take extraordinary evidence to match the extraordinary claim that two galaxies exist adjacent to one another but with significantly different redshifts. This evidence, as far as I know and I'm not an astronomer, doesn't exist.

Consider how so many double stars are noted but, today, they are better established to be either binaries or separated by great distance. Appearances can be very deceiving.

Indeed, this has already happened. When Hubble found his Cepheid variable in Andromeda, it was used to calculate the age of the universe, which was something like 2 billion years. But this age quickly became a problem when geologists determine the age of Earth be be greater than 3.5 billion years. The Earth and stars were found to be older than the universe. No small contradiction.

Hubble, however, chose the dimmer type II Cepheids for his model and thus greatly underestimated the distance to Andromeda. Once this was corrected, suddenly the universe was older than Earth. This is how science works - it is always self-correcting as it is always about how things work, never "why".

No. There's a big difference between tweaking and something "ad hoc". It must improve a theory objectively, not subjectively. Tycho's model for our solar system was so "ad hoc" that most scientists simply ignored it when the Ptolemy model got blown out of the water by Galileo's objective discoveries.

Copernicus was favored, even by the Church eventually, because it did something all grand theories must do. demonstrate unification. His explanation for retrograde, Kepler's math that showed more distant planets travelled slower around a very massive object, etc. brought a unification that was far more reasonable to those exercising reason.


Voir la vidéo: MAAILMANKAIKKEUDEN MYSTEERIT. 5 MIELENKIINTOISTA MAAILMANKAIKKEUDEN IHMETTÄ (Août 2021).