Astronomie

Comment l'univers observable peut-il être si petit s'il contient autant d'étoiles ?

Comment l'univers observable peut-il être si petit s'il contient autant d'étoiles ?

L'univers observable a un rayon d'environ 46,5 milliards d'années-lumière. C'est gros, mais je me demande juste comment cela peut être assez gros pour tenir dans tout ce que nous savons existe dans l'univers. Il y a des centaines de milliards de galaxies et chaque galaxie a des milliards d'étoiles.

De plus, il existe de vastes espaces entre les galaxies. Et les galaxies ont tendance à se regrouper en groupes locaux, il y aurait donc des gouffres d'espace vide encore plus grands entre ces groupes locaux.

Si l'univers observable n'était que de 46,8 milliards d'années-lumière, et qu'il y avait autant d'étoiles et de galaxies qui doivent s'intégrer à l'intérieur, tout ne serait-il pas beaucoup plus rapproché ?


Si vous connaissez le nombre total $N$ de galaxies, et que vous connaissez la taille $V$ de l'Univers (observable), alors vous pouvez calculer la densité numérique $n = N/V$ et la distance moyenne (de l'ordre 1/ n^{1/3}$) entre les galaxies, et convainquez-vous que cela fonctionne bien.

Cependant, la raison pour laquelle nous savons combien de galaxies se trouvent dans l'Univers observable en premier lieu est l'inverse :

  1. Observer une densité numérique moyenne de galaxies (qui bien sûr varie beaucoup des amas denses aux vides).

  2. Calculer la taille de l'Univers en intégrant l'équation de Friedmann (en utilisant en entrée les valeurs observées des densités des constituants de l'Univers ; énergie noire, matière noire, gaz, étoiles, rayonnement, etc.).

  3. Enfin, multipliez les deux nombres pour obtenir le nombre total.

Notez que lors de l'observation de la densité numérique, il ne faut pas regarder trop loin de l'Univers local, car cela revient à remonter dans le temps à une période où la densité numérique était différente de la valeur actuelle.


Votre Dieu est trop petit

Les gens se réfèrent souvent au Dieu chrétien comme le créateur de l'univers. La plupart du temps, je me penche mentalement sur le visage chaque fois que j'entends cela et je continue ma journée. Mais de temps en temps, je ris. Je ris assez fort en fait, si mon humeur est assez bonne à ce moment précis. L'idée que Yahweh soit le créateur de quelque chose d'aussi vaste et complexe que notre univers est si ridicule, si manifestement stupide, si manifestement erronée que c'en est risible. Et ne m'appelez pas Shirley.

Pourquoi, pourtant ? Pourquoi l'idée est-elle risible ? Des milliards de personnes y croient, alors pourquoi pas ? Cela ne semble rationnel que si vous faites partie de ces personnes. Après tout, tous ces gens ne peuvent pas se tromper, n'est-ce pas ?


Pourquoi tant d'objets dans l'univers sont-ils ronds ?

Cette photo de Blue Marble de la NASA montre à quel point la Terre est une sphère parfaite. Cependant, en raison de sa rotation, la Terre a un léger renflement de 26 miles (41 km) à son équateur, ce qui en fait un sphéroïde aplati.

Dans l'une des plus belles interprétations du ciel nocturne, Vincent Van Gogh dépeint les étoiles non pas comme de simples piqûres de lumière sur le fond sombre et souple de l'espace vide, mais comme des cercles de peinture turbulents et lyriques, chaque centre chaud enlacé avec l'enveloppe de couleur affectueuse et inébranlable. Cependant, les étoiles ne sont pas les seules à être de nature sphérique - il en va de même pour le croissant de lune dans le coin supérieur droit et la Vénus brillamment illuminée juste à droite du cyprès riche et huileux. Bien que non visible dans ce tableau, même la Terre au premier plan est, elle-même, ronde. Il semblerait que les objets de la nature gravitent autour de cette forme ronde. Même notre image de l'univers observable est ronde. Mais pourquoi?

Cela a à voir avec certaines lois fondamentales de la physique. La sphère est une forme qui permet le plus grand volume avec le moins de surface. C'est un moyen très efficace d'enfermer des objets et permet également à n'importe quel point de sa surface d'être aussi éloigné du centre que tout autre point. Ceci est différent d'un cube où les coins sont plus éloignés de son centre et certaines zones de sa surface sont plus faibles que d'autres. Les forces de la nature aiment les états de basse énergie et elles aiment minimiser autant que possible la surface des objets. Cela est vrai lorsque vous observez quelque chose d'aussi petit qu'une goutte de pluie ou un métal liquide ou lorsque vous observez quelque chose à l'échelle des lunes et des étoiles.

La gravité est l'une des plus grandes influences sur la forme sphérique des objets. Avec la gravité, il existe un centre vers lequel tous les objets sont attirés. C'est pourquoi les sommets effondrés des montagnes de la Terre produisent des décombres qui s'effondrent et remplissent les vallées et les creux bien en dessous. La gravité lisse la planète et, ce faisant, réduit la quantité d'énergie exprimée par la planète. La planète veut avoir l'état d'énergie le plus bas possible. Pour nous ici en tant qu'explorateurs de la Terre, cela semble être tout sauf lisse. Il y a les profondeurs plongeantes de l'océan et les cavernes souterraines, les chaînes de montagnes tumultueuses et la cime des arbres. Mais si nous étions beaucoup plus gros – si la planète pouvait tenir dans la paume de nos mains – nous ne serions jamais en mesure de le dire. Passer nos doigts sur le globe serait impeccablement lisse et humide. Entre ses points les plus hauts et les plus profonds (Everest et Mariana Trench, respectivement), il n'y a qu'une différence de 13 miles (20 km). Une différence de 13 milles sur une planète de 8 000 milles de diamètre.

Mais le rôle joué par la gravité dans la forme d'un objet dépend de la taille de l'objet. C'est pourquoi nous pouvons remarquer des choses autour de nous qui ne sont pas de forme sphérique : des fleurs, des poissons, de la canne à sucre, des gens. Pour tout ce qui est inférieur à environ 1 600 miles (2 574 km) de diamètre, la gravité n'est pas toujours assez influente pour faire le tour. Un exemple parfait de ceci est les corps étranges et difformes des astéroïdes par rapport à l'orbe de la lune de 2 100 miles (3 380 km) de diamètre.

Lorsque nous remarquons des objets qui ne sont pas ronds, cela peut faire allusion à ce qui se passe dans l'environnement de cet objet. Les perturbations courantes incluent les forces de marée telles que celles exercées sur nos océans par la lune, les impacts cosmiques et la vitesse de rotation. La Voie lactée est peut-être plate et brumeuse maintenant, mais elle a commencé comme une sphère de gaz en rotation. Alors qu'elle s'effondrait et commençait à tourner plus rapidement, les forces centripètes ont étendu la galaxie à gauche et à droite, tandis que de haut en bas, la Voie lactée est devenue plate comme du papier. Cela est dû à la conservation du moment angulaire qui encourage les gros objets à accélérer à mesure qu'ils deviennent plus petits afin de compenser la réduction de taille. Mais il y a des étoiles en dehors de la structure de la Voie lactée, laissées pour rappeler que la galaxie a commencé comme une sphère pleine et nuageuse.

Notre soleil est encore plus rond que la Terre. C'est grâce à sa composition de gaz chauds, qui sont plus faciles à manipuler par la gravité que la surface rocheuse de notre planète. Mais l'objet naturel le plus rond de l'univers est une étoile différente nommée KIC 11145123. Elle fait deux fois la taille du soleil et tourne trois fois plus lentement, ce qui lui permet de conserver sa forme et de ne pas s'aplatir en tournant. Les scientifiques pensent que cela est dû à une déconnexion entre les couches interne et externe de l'étoile, ce qui lui permet de donner l'impression qu'elle tourne beaucoup plus vite qu'elle ne l'est en réalité. La raison de la déconnexion n'est pas encore connue mais pourrait être due à un champ magnétique autour de l'objet.

Dans les corps cosmiques comme la nébuleuse de l'Anneau, une légère pression agit contre la gravité, donnant à la nébuleuse sa forme distinctive. Au fur et à mesure que les étoiles commencent à se former et à rayonner magnifiquement, chacune attire du gaz et de la poussière vers elles, créant dans l'espace qui les entoure une compétition permanente qui s'étire et influence l'ensemble de la nébuleuse. Mais dans certains cas, les régions de densité plus élevée peuvent déclencher un événement en chaîne où les forces gravitationnelles recommencent à dominer. Ces zones denses fusionnent et peuvent atteindre la taille de planètes, leur donnant plus de champ gravitationnel et produisant à nouveau la forme tout à fait reconnaissable qu'est la sphère.

Nous nous attardons au centre même de l'ensemble de l'univers observable qui s'étend sur 13 milliards d'années-lumière dans toutes les directions. C'est toute la lumière qui a eu le temps d'atteindre notre système solaire. Nous n'avons pas encore la technologie pour détecter ce qui se trouve au-delà de ce bord, mais ce que nous pouvons voir est une bille, une sphère englobant tout ce que nous savons exister. La sphère est alors comme les points dans une peinture de pointillisme. D'abord modeste, puis s'assemblant pour former une image pleine de détails et de vie, représentant à première vue une seule boule de couleur et pourtant, en fait, étant un parfait exemple de nos lois physiques dans une forme lisse et élégante.


Quelle est la taille de notre univers et quelle est la taille de nos problèmes

C'est la Terre. Vous vivez ici sur cette planète quelque part. Tout ce que vous avez connu se trouve juste ici. C'est la maison. C'est nous. Là-dessus, tous ceux que vous aimez, tous ceux que vous connaissez, tous ceux dont vous avez entendu parler, tous les êtres humains qui l'ont jamais été ont vécu leur vie. il a un diamètre de 12 742 km à l'équateur. À l'échelle du système solaire, à quel point c'est exactement petit ? -- Un point bleu pâle de 0,12 pixel. Cela signifie que, si nous pouvions capturer notre système solaire, vous finirez par trouver notre terre sous la forme d'un petit point bleu de 0,12 pixel sur cette image. Alors à l'échelle de l'univers, à quel point c'est petit ?

Quelle fréquence nos incompréhensions, problèmes, solitude, arrogance, souffrances, suicides, fraudes, cruautés, combien nous sommes impatients de nous entretuer et de nous blâmer pour cela petit-point dans la vaste arène cosmique ??

Pour moi, cela souligne notre responsabilité de traiter plus gentiment les uns avec les autres, et de préserver et de chérir le point bleu pâle, le seul foyer que nous ayons jamais connu. - Carl Sagan

Chaque fois que nous nous inquiétons de nos problèmes, nous aimerions penser que nous sommes incroyablement petits dans cet univers. quoi qu'il arrive, ce n'est pas grave. Alors vivez la vie comme vous le souhaitez, au maximum. Reposez-vous, que ce soit.

J'espère que vous aurez une perspective différente sur la vie après avoir lu cet article et quelques vidéos de référence à la fin.

À l'époque, alors que je regardais des vidéos sur YouTube, tout d'un coup, j'ai reçu une recommandation vidéo "La vie sur la Station spatiale internationale". C'est là que je tourne mon intérêt à temps partiel vers l'espace et la science. Donc, après des années, tout m'a amené à écrire cet article. Bien qu'une partie du contenu ne soit pas de moi, il a fallu quelques recherches sur un tas de sites Web et de livres pour le présenter ici. Plongeons dans notre concept -- " Quelle est la taille de notre univers ??" C'est tout à fait compréhensible si nous pouvions surpasser l'approche la plus proche la plus proche et la plus éloignée la plus éloignée. Cela signifie que nous allons partir de l'objet le plus proche de la Terre vers les objets les plus éloignés de l'Univers. Donc, comme condition préalable, nous devrions avoir une idée sur la vitesse de la lumière car c'est une unité de distance utilisée pour mesurer de vastes distances entre les étoiles, les galaxies.

Vitesse de la lumière

La vitesse de la lumière dans le vide est de 186 282 miles par seconde (299 792 kilomètres par seconde), et en théorie, rien ne peut voyager plus vite que la lumière. À titre de comparaison, la lumière peut faire 7,5 fois le tour de la terre en une seconde. au moins nous ne sommes même pas fait un objet qui peut voyager à une vitesse de lumière de 10% (29 979,2 Km/s). Jusqu'à présent, Parker Solar Probe a dépassé les 68,6 kilomètres par seconde enregistrés par les records du monde Guinness, ce qui en fait l'objet le plus rapide jamais fabriqué par l'homme car il représente environ 0,0002 % de la vitesse de la lumière.

Vous pensez peut-être que la lune est très proche de nous car elle est principalement visible à l'œil nu. Bien qu'il soit le plus proche voisin cosmique de la Terre, ce satellite peut être trouvé en orbite à une distance de 384 400 km. en comparaison, la distance est 30 fois le diamètre de la Terre entière. Il faut environ 1,3 seconde à la lumière pour voyager de la Terre à la Lune. Si vous planifiez un voyage sur la lune avec votre vaisseau spatial à une vitesse constante de 100 km/h, il vous faudrait 160 jours complets pour y arriver.

2. Le système solaire du soleil et de l'amp

Le Soleil est l'étoile au centre de notre système solaire. Notre planète Terre et toutes les 8 autres planètes avec des dizaines de leurs lunes et des millions d'astéroïdes en orbite autour d'elle formant un système solaire. La Terre orbite autour du soleil à une moyenne de 92 955 807 miles (149 597 870 km). La lumière du soleil met en moyenne 8 minutes et 20 secondes pour se rendre du Soleil à la Terre. Cela signifie que chaque fois que nous voyons notre soleil, nous voyons ses 8 dernières minutes 20 secondes. Plus intéressant encore, lorsque vous regardez les étoiles dans le ciel nocturne, vous regardez en fait leurs nombreuses années passées, car la lumière met des années à atteindre la Terre depuis elles. La distance de la Terre au soleil est appelée unité astronomique, ou UA, qui est utilisée pour mesurer les distances dans tout le système solaire.

Jupiter, par exemple, est à 5,2 UA du soleil. cela signifie que Jupiter est 5,2 fois plus éloigné de la distance entre notre terre et le soleil. notre planète voisine Mars est de 1,504 UA à la terre. Cela signifie qu'elle est 1,54 fois plus éloignée que notre terre l'est du soleil. Neptune est à 30,07 UA du soleil. Pluton est la dernière planète naine de notre système solaire. Pluton se trouve à 4,67 milliards de miles (7,5 milliards de kilomètres) de la Terre. La lumière elle-même met 4,6 heures pour voyager de la Terre à Pluton.

3. Les vaisseaux spatiaux Voyager

Voyager 1 est une sonde spatiale lancée par la NASA le 5 septembre 1977. Faisant partie du programme Voyager pour étudier le système solaire externe, Voyager 1 a été lancé 16 jours après son jumeau, Voyager 2. Poursuivant leur plus de 40 ans voyage depuis leurs lancements en 1977, Voyager1 est actuellement à 22 milliards de kilomètres (4 fois plus loin que la dernière planète de notre système Pluton par rapport à la Terre) et Voyager 2 est à 18,2 milliards de kilomètres de la Terre. Si vous pensez que vous êtes seul ?? Pensez aux voyageurs. Voyager 1 voyageant à une vitesse de 17 kilomètres par seconde tandis que Voyager 2 voyageant dans l'espace à une vitesse de 15 kilomètres par seconde. Ils sont sur une trajectoire d'évasion. Cela signifie qu'ils ne reviendront plus sur Terre.


5 réponses 5

Oui, il est possible en principe que nous voyions la même galaxie plus d'une fois en raison de la lumière encerclant l'univers. Ce ne serait pas nécessairement facile à dire car chaque image serait d'un moment différent de l'évolution de la galaxie.

Il existe un moyen de tester cela. Le fond diffus cosmologique que nous voyons est une partie sphérique 2D du plasma 3D qui a rempli l'univers juste avant qu'il ne devienne transparent. S'il y a eu du temps pour que la lumière s'enroule autour de l'univers depuis qu'il est devenu transparent, alors cette sphère se coupe en un ou plusieurs cercles. Chaque cercle apparaît à plus d'un endroit dans le ciel et les images ont le même motif de taches claires et sombres. Il y a eu des recherches de cercles corrélés dans le modèle CMB (par exemple, Cornish et al 2004), et aucun n'a été trouvé.

Une autre possibilité (pour compléter les réponses existantes) est que l'espace pourrait être fini dans certaines directions mais infini dans d'autres, comme un cylindre.

Références, pour une approche théorique :

  • Lachieze-Rey & Luminet (1995), "Topologie cosmique". Ceci est une critique de 80 pages
  • Ellis (1971), "Topologie et cosmologie".
  1. "Je me demandais comment nous pouvions savoir que l'univers observable n'est qu'une fraction de l'univers global."
  2. "Est-il possible de déterminer la taille de l'univers global ?"

La première étape pour connaître (1) et/ou (2) est de savoir si l'univers est infini ou fini. À l'heure actuelle, cela n'est pas connu avec un niveau de confiance élevé. Dans quelques décennies, je pense qu'il est probable que les cosmologistes sauront avec un niveau de confiance raisonnable.

Si l'univers est infini alors il est clair qu'il est plus grand que l'univers observable qui est fini.

Si l'on sait que l'univers est probablement fini, il est probable que l'on saura également que la valeur de la densité de courbure (représentée par $Omega_k$ ) sera connue pour être dans une plage de valeurs avec un niveau de confiance comme 95% . Si toute la plage de 95 % a toutes les valeurs < 0, disons entre -a et -b. alors on saura avec une distribution de probabilité raisonnablement précise que le rayon de courbure aura une valeur positive dans une plage correspondante de quelques milliards d'années-lumière.

Concernant la question titre, si le rayon de courbure est R, et le rayon de l'univers observable (OU) est r, alors le point le plus éloigné d'un observateur est $pi$ R. Si r = $pi$ R, alors vous voyez un point aussi loin qu'il en existe. Si r > $pi$ R, alors vous voyez le même point qui est plus proche de vous dans la direction opposée. Si ce que vous voyez est le CMB, vous ne pourrez y voir qu'un point qui est plus proche que le même point dans une direction opposée. Cependant, si r est suffisamment inférieur à $pi$ R, aucun point de l'univers observable ne serait assez ancien pour être la surface émettrice du CMB. Cela indiquerait alors clairement à l'observateur que r > $pi$ R.

Une autre réponse a expliqué la preuve que l'univers observable ne s'enroule pas et ne se rencontre pas de l'autre côté, en ce que les signes révélateurs ne semblent pas être là. Cependant, cette réponse ne concernait qu'un univers courbe, voir ci-dessous.

Mais comment pouvons-nous être sûrs qu'il n'y a pas de correspondance exacte, ou que nous ne pouvons pas voir presque tout?

Un argument est basé sur l'hypothèse qu'il n'y a rien de spécial dans le moment présent. L'horizon de l'univers observable surgit en raison du temps limité que sa lumière a eu pour nous atteindre. Au fur et à mesure que le temps passe, plus de lumière au-delà de l'horizon arrivera enfin ici et l'horizon s'éloignera en conséquence. En supposant que ce processus soit en cours, il n'y a aucune raison de supposer que nous en sommes, pour l'instant, près de la fin.

Un autre argument est abordé dans une autre réponse, qui repose sur la courbure de l'espace. C'est moins que notre capacité à détecter, ou pour le dire autrement, c'est tellement plat que nous ne pouvons pas faire la différence. Si nous pouvions voir presque tout l'univers, et qu'il s'agissait d'une simple sphère à 3, comme votre ballon illustré est une sphère à 2, alors il serait sensiblement incurvé. Mais il est faux de prendre la 3-sphère comme la seule forme possible. Si vous gonflez un ballon en forme de beignet, comme un gilet de sauvetage en plastique, sa courbure intrinsèque (globale ou moyenne) est toujours nulle. Un univers de beignet aurait toujours une courbure nulle, peu importe la quantité que nous pourrions ou ne pourrions pas voir. Mais la topologie de l'espace (c'est-à-dire la solution correcte des équations de la relativité générale) est inconnue. Nous n'avons aucune raison de choisir la sphère plutôt que le beignet, en effet certains modèles indiquent un espace hyperbolique - qui doit être soit infini, soit avec de multiples "poignées" comme un bretzel de dimension supérieure. Ainsi, malgré de nombreuses affirmations populaires contraires, la quasi-planéité apparente de l'Univers nous en dit très peu.

Dans un Univers toroïdal simple, les géodésiques sont des droites. Si elle était plus petite que l'échelle observable, de telles lignes sembleraient répéter la distribution de la masse/énergie à l'infini avec une période d'une portée universelle. Nous verrions l'Univers commencer à se répéter, comme un empilement de cubes identiques. Cela a été recherché il y a de nombreuses années et s'est avéré manquant, mais notre capacité à observer de grandes distances était limitée par la technologie de l'époque.

Depuis lors, nous avons cartographié le CMB. Mais cela n'aide pas immédiatement, car la source du CMB n'est qu'une sphère 2 (c'est-à-dire pas une géodésique) à une distance arbitraire (dépendante du temps) et en expansion. Sa taille apparente est la limite de l'univers observable à ce moment-là. Le problème de la relation entre une sphère en expansion si active et l'échelle d'un Univers toroïdal est parfaitement illustré dans cette vidéo. (Notez que les reflets apparents au bord sont une illusion, ils sont en fait l'autre côté face au cube voisin.) Pour autant que je sache, personne n'a cherché de telles subtilités depuis cette recherche optique vieille de plusieurs décennies (je voudrais j'adore entendre s'ils l'ont fait !).

Et il existe de nombreuses autres formes candidates en plus de l'infini, des sphères et des beignets. Chacun a son modèle de signature de géodésiques. Pour une bonne introduction, voir Jeffrey R. Weeks La forme de l'espace, CRC, 2002.


Comment l'univers observable peut-il être si petit s'il contient autant d'étoiles ? - Astronomie

Ma question implique que l'Univers est une théorie plate. S'il y avait un big bang, pourquoi l'Univers serait-il plat ? Je penserais que le Big Bang entraînerait une masse d'énergie, de lumière, de matière, de chaleur, de rayonnement, etc. en forme de sphère et tout ce qui se développerait vers l'extérieur tout en maintenant la forme de la sphère.

La signification du Big Bang a été très souvent mal comprise. On pense que quelque chose a explosé quelque part, puis la partie explosée s'est étendue à l'endroit où nous sommes actuellement. Ce n'est pas correct. Avant le Big Bang, il n'y avait ni espace ni temps. Donc, il n'y a rien "en dehors" du Big Bang. L'Univers s'est simplement étendu d'un très petit volume à un énorme volume, et cette expansion se produit encore aujourd'hui. Ainsi, l'endroit où nous nous trouvons actuellement correspond à un endroit dans un très petit volume du tout premier Univers. Par conséquent, le Big Bang s'est produit PARTOUT dans l'Univers. Cela s'est produit à tous les endroits, y compris l'endroit où nous sommes en ce moment.

Pourquoi l'Univers a-t-il l'air plat ? Ce fut l'une des questions embarrassantes de la cosmologie pendant longtemps. Aujourd'hui, la plupart des astronomes croient en la théorie de l'inflation (et il existe des preuves à l'appui). Selon cette théorie, l'Univers a connu une expansion exponentielle environ 10 à 30 secondes après le Big Bang. Le résultat fut que quelque chose de la taille d'un atome atteignit la taille du système solaire à la fin de l'époque inflationniste.

Si tel était le cas, quelle que soit la géométrie originelle de l'Univers, il nous apparaîtrait plat. L'analogie sera de prendre un ballon on peut facilement le voir arrondir maintenant souffler le ballon à un très grand volume et ensuite mettre une petite fourmi sur sa surface. La fourmi pensera qu'elle est sur une feuille dont elle ne peut pas détecter la courbure. Pour le dire autrement, les distances que nous sondons sont bien trop petites pour détecter une éventuelle courbure de l'Univers.

Si comme vous dites "les distances que nous sondons sont bien trop petites pour détecter une éventuelle courbure de l'Univers". comment accepter les "preuves" récentes d'un univers plat ? Toutes les tentatives pour prouver la planéité ou non de l'univers sont-elles limitées aux données collectées à partir de l'univers observable ? Si tel est le cas, et nous supposons que notre point de vue est équivalent à celui d'une fourmi myope sur terre, il doit sûrement être impossible de trouver une telle preuve, à moins bien sûr que l'information puisse voyager plus vite que la lumière.

Tout d'abord, il faut faire la distinction entre « univers » et « univers observable ». Techniquement, "l'univers" constitue tout ce qui existe, tandis que "l'univers observable" constitue tout ce qui existe dans notre horizon (c'est-à-dire le volume de l'univers dans lequel la lumière a eu le temps de nous atteindre). Chaque observation que nous pouvons faire est confinée à l'univers observable, et nous n'avons aucun moyen de savoir avec certitude ce qui se passe au-delà de l'horizon. Mais beaucoup de gens utilisent "univers" comme raccourci pour "univers observable", ce qui peut créer une certaine confusion. Ainsi, lorsque nous disons "WMAP fournit des preuves solides que l'univers est plat", nous voulons vraiment dire "WMAP fournit des preuves solides que l'univers observable est plat".

Cependant, selon la théorie de l'inflation, même si l'univers a une certaine courbure, l'univers observable devrait être plat au niveau auquel nous sommes capables de le mesurer. Mais nous ne savons pas que la théorie inflationniste est correcte. Alors oui, il est important de faire des expériences comme celle réalisée par WMAP. Si nous devions détecter des écarts par rapport à la platitude dans l'univers observable, cela fournirait des preuves contre l'inflation.

Cette page a été mise à jour le 27 juin 2015.

A propos de l'auteur

Jagadheep D. Pandian

Jagadheep a construit un nouveau récepteur pour le radiotélescope d'Arecibo qui fonctionne entre 6 et 8 GHz. Il étudie les masers au méthanol à 6,7 GHz dans notre Galaxie. Ces masers se produisent sur des sites où naissent des étoiles massives. Il a obtenu son doctorat de Cornell en janvier 2007 et a été stagiaire postdoctoral à l'Institut Max Planck de radioastronomie en Allemagne. Après cela, il a travaillé à l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï en tant que boursier postdoctoral submillimétrique. Jagadheep est actuellement à l'Institut indien de science et de technologie spatiales.


Bonjour! Je m'appelle Daiwik et ma question est « Pourquoi les étoiles sont-elles dans l'espace ? Pourquoi en ont-elles besoin ? Peuvent-elles être fabriquées sur Terre ? » Personne que je connais ne connaît la réponse à cela. Pouvez-vous le découvrir pour moi ? - Merci, Daiwik P.S. Vous êtes génial!

Si vous êtes comme moi, vous aimez regarder le ciel nocturne. Les étoiles que nous voyons ressemblent beaucoup à notre étoile la plus proche, le soleil. Ils sont juste beaucoup plus loin. Cela fait que les étoiles ressemblent à de petites choses scintillantes au lieu d'une grande chose furieuse comme notre soleil.

Nous ne pouvons pas créer une étoile sur Terre simplement parce qu'elle serait tellement grande. C'est ce que j'ai découvert lorsque j'ai visité le planétarium ici à l'Université d'État de Washington. J'ai rencontré mon ami et astronome Guy Worthey.

Même les plus petites étoiles sont assez grosses par rapport à la Terre, a-t-il déclaré. Peut-être avez-vous entendu parler de stars comme Trappist-1 ou Proxima Centauri. Ces étoiles ont dix fois la taille ou le diamètre de la Terre. Le soleil est presque 100 fois plus gros. Et les plus grandes étoiles, accrochez-vous à votre chapeau si vous en avez un, font 150 000 fois le diamètre de la Terre, a déclaré Worthey.

C'est une question intéressante que vous posez sur la raison pour laquelle nous avons besoin d'étoiles. Cela m'a amené à me demander à quoi ressemblerait la vie ou s'il pourrait y avoir une vie sans étoiles. D'une part, ce serait un endroit assez froid et sombre si le soleil n'existait pas.

Alors que certains êtres vivants existent dans des endroits sombres de notre planète, presque toute la vie telle que nous la connaissons dépend du soleil. Les plantes utilisent l'énergie du soleil pour alimenter le processus de fabrication de leur nourriture. Dans ce processus, ils fabriquent également l'oxygène que nous respirons. Les animaux mangent des plantes. Certains animaux mangent d'autres animaux. Lorsque les animaux mangent des plantes et d'autres animaux, ils obtiennent en fait de l'énergie qui a commencé avec le soleil. Vous savez, nous sommes tous assez connectés. Et nous pouvons retracer beaucoup de ces connexions jusqu'aux étoiles.

Lorsqu'une étoile naît, elle se forme à partir d'un nuage de gaz effondré qui se rassemble grâce à la gravité. Les scientifiques estiment que plus de 100 milliards d'étoiles naissent et meurent chaque année. C'est plus de 275 millions d'étoiles par jour dans l'univers observable.

Les stars s'alimentent. Ils fusionnent des éléments pour en faire de nouveaux. Bien que nous ne puissions pas créer une véritable étoile sur Terre, certains scientifiques sont curieux de créer ce type de réaction en laboratoire.

Dans les étoiles, les atomes d'hydrogène fusionnent pour former de l'hélium. Une fois que l'étoile n'a plus d'hydrogène, les atomes d'hélium fusionnent pour former du carbone. Finalement, les étoiles utilisent toute leur énergie et meurent. Parfois, les énormes étoiles explosent. L'étoffe des étoiles jaillit dans l'espace. Lorsque les conditions sont idéales, la gravité aide à rassembler ces éléments spatiaux pour former de nouvelles planètes et étoiles.

Nous ne pourrons peut-être pas faire une étoile sur Terre, mais je dois admettre que la vue des étoiles de notre planète peut être spectaculaire. Ce soir, je vais prendre un moment supplémentaire pour lever les yeux. Peut-être que vous aussi. Qui sait, la vue pourrait inspirer tout un tas de nouvelles questions & ce sera assez joli.


Compter les étoiles

Publié à l'origine dans Creation 19, n° 2 (mars 1997) : 10-13.

Les gens ont toujours été fascinés par les étoiles et beaucoup ont essayé de les compter.

Quand Dieu promit à Abraham qu'il aurait une descendance innombrables, il fit une comparaison frappante : « Regarde maintenant vers le ciel, et dis aux étoiles, si tu peux les compter ; et il lui dit : Ainsi sera ta postérité & #8217 (Genèse 15:5).

Le nombre total d'étoiles individuelles visibles dans les hémisphères célestes nord et sud est d'environ 6 000. Ainsi, par nuit claire, on peut voir au plus 3 000 étoiles en même temps. Est-ce tout? Avec l'avènement des télescopes, de très nombreuses étoiles jusque-là inconnues ont été découvertes. Galilée (1564–82111642), à l'aide de son télescope maison, a vu le nombre d'étoiles visibles décupler, jusqu'à 30 000.

Aujourd'hui, la galaxie locale de la Voie lactée (dont notre soleil fait partie) contient 200 000 millions d'étoiles. Quel résultat étonnant ! Si quelqu'un pouvait compter trois étoiles par seconde, après 100 ans, il aurait compté moins de cinq pour cent de ce nombre.

Notre galaxie comprend non seulement un nombre inimaginable d'étoiles, mais la taille de cette bande étoilée brillante dans le ciel est également stupéfiante. Son diamètre serait de 100 000 années-lumière.

Les distances astronomiques sont trop grandes pour être mesurées en kilomètres, les années-lumière sont donc utilisées à la place. Une année-lumière est la distance parcourue par un rayon lumineux en une année. À une vitesse de 300 000 kilomètres (186 000 milles) par seconde, il s'élève à 9,46 millions de kilomètres (5,87 millions de millions de milles).

Pouvons-nous vraiment saisir une taille aussi immense ? Et ce n'est pas la seule galaxie. À l'œil nu, nous pouvons en voir trois autres, à savoir les deux Nuages ​​de Magellan près du pôle sud céleste, et la galaxie d'Andromède dans la constellation du même nom. On pense que la galaxie d'Andromède est à 2,25 millions d'années-lumière de nous.1

Son émission lumineuse totale est égale à 2 500 millions de fois celle du soleil. Cependant, à cette distance, l'existence d'étoiles (par opposition aux galaxies) ayant la même luminosité (rendement lumineux) que le soleil ne peut plus être prouvée par l'utilisation de télescopes optiques. La galaxie d'Andromède est l'objet le plus éloigné de l'univers visible à l'œil nu, à l'exception de la supernova occasionnelle.

De nombreuses autres galaxies ont été découvertes grâce à l'exposition prolongée de plaques photographiques. Le nombre total découvert à ce jour est probablement de l'ordre de plusieurs centaines de milliards, et il pourrait même s'élever à quelques millions de millions.

Le nombre total d'étoiles dans l'univers observable est estimé à 10 25 (1 suivi de 25 zéros). Personne ne connaît le nombre réel.

Que dit la Bible du nombre d'étoiles ? Jérémie écrit : « Comme l'armée du ciel ne peut être dénombrée, ni le sable de la mer mesuré : ainsi je multiplierai la semence de David mon serviteur » (Jérémie 33 :22). A cette époque, alors que les hommes de science étaient convaincus qu'il n'y avait qu'environ 3 000 étoiles, Jérémie écrivit que personne ne serait capable de compter les étoiles. Considérons un dialogue imaginaire entre Jérémie (J) et un astronome bien connu (A) de cette époque, environ 600 ans avant Jésus-Christ :

UNE: Jérémie, tu écris sur le nombre d'étoiles comme si tu savais ce que tu disais. Mes collègues et moi avons étudié l'astronomie pendant longtemps et nous nous occupons quotidiennement des étoiles. Nos recherches ont fait de l'astronomie la science la plus avancée. Même les rois apprécient et respectent nos découvertes.

UNE: Comment sais-tu ça? Vous n'avez pas étudié l'astronomie, même pas un seul semestre. Alors ne parlez pas de choses que vous ne comprenez pas !

UNE: Nous avons récemment terminé une enquête sur le nombre d'étoiles dans le ciel, en employant nos plus jeunes collègues dont la vision est nette et intacte. Ils n'ont manqué aucune étoile et leur nombre était de 3 000. Révisez votre texte biblique, il a été réfuté par nos découvertes scientifiques.

Il est à noter que ce n'est qu'aujourd'hui, au 20e siècle, que nous pouvons pleinement apprécier la portée astronomique de telles affirmations bibliques. Il nous appartient de faire confiance aux déclarations bibliques dans d'autres cas également.

Essayons maintenant de visualiser le nombre d'étoiles mentionné ci-dessus (c'est-à-dire 10 25 ). Aucun être humain ne vit assez longtemps pour compter un si grand nombre, nous utiliserons donc un ordinateur, l'un des plus rapides disponibles. Il peut faire 10 000 millions de calculs en une seconde, ce qui est extrêmement rapide ! Even at this great speed it would require 30 million years of non-stop counting to count the stars, but no computer could last as long as that. God has foretold the result of such an endeavour through His prophet Jeremiah the stars are, to all intents and purposes, countless, says the Bible, just like the sand grains on the seashore.

Isaiah tells us that God’s thoughts and ways are far higher than ours (Isaiah 55:8𔃇). Not only are His thoughts higher than ours, they are also much faster. He can count the stars! And He has done exactly that He even gave each one a name: ‘ He telleth the number of the stars he calleth them all by their names ’ (Psalm 147:4). The very next verse emphasizes His greatness: ‘ Great is our Lord, and of great power: his understanding is infinite. ’

And yet He is also concerned about each and every human being. This is clearly expressed in Psalm 8:3𔃄:

In contrast, other worldviews paint a dreary and dismal picture. F.M. Wuketits, for example writes:2

Similarly bleak and false is 18th century German philosopher Immanuel Kant’s conclusion that the immeasurably large universe destroys our importance. If he had believed some of the verses of Psalm 8, he would have reached quite a different conclusion about our significance in this vast universe.

We are not cosmic outcasts, as the 19th century atheistic philosopher Nietzsche claimed, neither are we ‘gypsies at the edge of the universe’ as the 20th century French atheist biologist Jacques Monod maintained.3 On the contrary, we are beloved by our Father in heaven, through Jesus Christ, if we have accepted His salvation by grace through faith.

Heinz Kaminski, who was for many years director of the Bochum observatory, was once asked what his thoughts were when he first pointed his telescope at the heavens. He replied in part:4

The universe in its immensity was especially created for us humans so that we could see and appreciate the glory and the power of God. He is so great that it required no more effort to create ten stars than one, or one thousand, or even 10 25 . He did not exert Himself, neither did He perspire. His creative words were sufficient: ‘ For He spake, and it was done He commanded, and it stood fast ’ (Psalm 33:9).

The above article was adapted from the English language edition of Dr Gitt’s book Stars and their Purpose (Signposts in Space). Available from ministries distributing this magazine.


Ask Ethan: How Many Galaxies Have Already Disappeared From Our Perspective?

One of the biggest surprises for humanity about the Universe is that space isn’t just expanding, but that expansion is accelerating. The farther a distant galaxy is from us, the faster it appears to recede away, and that recession speed appears to speed up over time. At some point, you’d imagine, these galaxies would move away from us faster than the speed of light, meaning that not only could we never reach them, but that we won’t even be able to see them anymore! Is this true, and what does it mean? That’s this week’s Ask Ethan question, courtesy of Dan Kien, who asks:

So how many earth observable galaxies have dropped out of sight? That is, how many galaxies (with the highest redshift) have disappeared from our point of view?

Depending on what you mean by “disappeared,” the answer could either be none of them, or almost all of them. Let’s dive in and see what we’re talking about.

The way we see a galaxy at all is because it:

  • forms stars,
  • which create light,
  • which travels through the Universe,
  • which itself is expanding,
  • until it reaches our eyes.

Seems like a straightforward enough scenario, right? So when we look out at the Universe, we’d expect that we’d be able to see all the galaxies that there are. Except, that is, for the fact that we can’t.

The first reason is simple enough: the Universe has only had a finite amount of time to do all of this. The Big Bang gave birth to the Universe as we know it some 13.8 billion years ago, with the first stars forming between a few tens to a few hundreds of millions of years afterwards. Right now, that earliest light is just arriving at the eyes of humans and our most sophisticated instruments after a tremendous journey across intergalactic space. As time goes on, the light from ever-more-distant galaxies finally arrives. Even in an expanding Universe, there are distant galaxies whose light will finally come into view.

But not every galaxy is visible. Our Universe has expanded based on what’s in it: a mix of radiation, neutrinos, normal matter, dark matter, and dark energy. Over the history of the Universe, that means light can arrive from distances as great as 46 billion light years away.

Of course, that doesn’t mean an object that’s 46 billion light years away today is going to emit anything that we can ever see. It means that if an object emitted light 13.8 billion years ago, from a very small distance away, that light would be arriving now, 13.8 billion years later, and that the object that emitted it would today be 46 billion light years distant. That’s the limit of how far we can see in the observable Universe.

All told, this means there are approximately 2 trillion galaxies for us, in principle, to observe. This is a greater number than there have ever been, and as time goes on, more will be revealed. All the galaxies we have ever been able to observe, so long as they still have stars, are still in principle able to be observed, plus new ones. Even the fact that the Universe’s expansion is accelerating doesn’t change that. Once light arrives from a distant object, so long as that object continues to emit photons, the expansion of the Universe cannot stop them from arriving. In that regard, zero galaxies have dropped out of sight.

But what the expansion of the Universe will do, especially since the expansion is accelerating, is the following two things:

  1. It means that there is a limit, in the future, to how far away we will ever be able to see distant objects.
  2. It means that there is a limit today, and that limit changes over time, to how far away a galaxy can be today and still send new light to us.

Today, the farthest away we can see is 46 billion light years: the current visibility limit. We can calculate the future visibility limit as well, and we find it’s about 33% greater than the current one: 61 billion light years away. Based on how volumes work, this means we will someday have a total of around 4.7 trillion galaxies to view, as given enough time, that ultra-distant light will someday arrive.

But this is overwhelmingly light that, from our perspective, was already emitted billions and billions of years ago. When we look to the distant Universe, we’re not only looking back in time, we’re often looking at galaxies that are already gone. By that, we mean that the light these galaxies are emitting today, 13.8 billion years after the Big Bang, will never reach us. You see, the Universe is expanding, and the expansion is accelerating. A distant galaxy not only seems to recede from us today as the fabric of space stretches, but it will appear to recede faster and faster as time goes on. Right now, galaxies beyond a distance of approximately 15-to-16 billion light years from us are already receding away faster than the speed of light.

This means that even if we left today, in a spaceship that moved arbitrarily close to that ultimate speed limit, we could never reach those galaxies. It means that the light we generate today can never reach them, and the light that they generate today can never reach us. Under that line of thinking:

  • 96.7% of the galaxies that we can observe today are already gone.
  • 98.6% of the galaxies that we will ever observe are already gone.
  • And only, roughly, 66 billion galaxies are still reachable by us today.

In other words, in the future, we will have a total of 4.7 trillion galaxies to view. And 4.634 trillion of them are already forever unreachable, even at the speed of light.

This is a problem that will get worse as time goes on! Right now, if we assume that each of the 66 billion galaxies has as many stars as the Milky Way does — 400 billion — this means that there are approximately 60,000 stars that disappear from our view with every second that goes by. That’s 300,000 stars just in the time it took you to read this sentence. And another 200,000 with this one. We’ll still be able to see their old light, from before the Universe was as old as it is now, but any new light they create from this point forward will never reach us. And no matter what we do from this point forward, we’ll never affect them any further.

There’s still plenty of Universe left to explore, of course. We can still see the most distant galaxies, even the ones we can no longer reach, simply by looking at their old, ancient light as it arrives. But with every moment that passes, less and less of the Universe becomes accessible to us. Even with arbitrarily advanced technology, over 98% of all the galaxies we’ll ever see are already beyond our reach. And with every year that goes by, approximately five entire galaxies cross over that threshold from being reachable to no longer being reachable. I can think of no greater motivation to invest in reaching for the distant stars and galaxies than the one the Universe gives us itself: the things we can reach are forever disappearing. With every moment of inaction, another distant chance at making contact disappears.


The 'Observable' Universe

In discussions of how many galaxies exist in the universe I often see the pharse 'in the obserevabe universe'. This 'seems' to imply that there exist an 'unobservable' universe. Since through various scientific means we can 'see' almost back to the big bang what is this unobservable universe? I also get the impression that there exist some type of time/space barrier between the observeable and unobserveable, please educate me.

Edited by oldtimer, 24 December 2020 - 01:04 PM.

#2 djschuby

It's my understanding that the universe is expanding faster than the speed of light, so the light from the unobservable universe will never reach us.

#3 sg6

There is a distance termed "The Hubble Radius"

As the rate of recession appears to be a possibly simple function of distance and Hubble constant then at this Radius the Universe is expanding/receeding from us faster the the speed of light. So any source beyound this radius is moving away at greater then c and the light is moving towards us at c so it never makes it to us.

Anything beyond this Hubble Radius is therefore not observable to us, and so it marks the edge of the observable universe.

Did dig into it a bit and to say it is all a bit blurred is fairly accurate.

And expect the hubble coinstant, which could be variable and the physics behind it all to alter subtly, even dramatically.

Basically there exists a distance beyond which the universe is expanding faster the the speed of light and so light from whatever is beyound that we will and can never see. Hence it is beyond the observable universe.

And it is the universe itself that is expanding not the galaxies or whatever are moving so they do not themselves exceed the speed of light.

#4 Tangerman

Nothing can move faster than the speed of light (at least nothing we've discovered yet, but it would have to be massless), not even the expanding universe. There exist some phenomena for which we don't have sufficient explanations, such as the fact the universe is expanding at an accelerating rate. We have no idea why. Nothing we've observed (or been able to build instruments to observe) can explain this, so we come up with things like dark matter and dark energy to explain it, which haven't been observed (yet) and which we don't understand (although there are a number of theories trying to explain these things). This, I believe observable means we can observe it now, not implying that we will never be able to detect other things.

Edited by Tangerman, 24 December 2020 - 01:41 PM.

#5 Redbetter

The above is a good description of the limit of the observable universe. There is also a limit to the visually observable universe, although I am not sure if anyone has tried to attach specific numbers to it.

The visual limits are a product of the reddening of light with distance, due the the expansion of the universe. The more distant an object, the more reddened its spectrum. Eventually as distance increases, what was originally ultraviolet emission arrives to us in the visual band.

The limit will be different for galaxies and quasars. Quasars are physically small enough to be point sources of high intensity in very short wavelengths so that they still retain appreciable visual intensity at great distance. That is why a few of them, combined with gravitational lensing are visible to truly vast distances.

Galaxies without a quasar component are more problematic. Their continuum is that of stars which weakens greatly in the ultraviolet. This alone makes them visually dimmer, but since they also have an observable apparent size, it reduces their surface brightness as well because that spectrally dimmed luminosity is still spread over the same surface area. The product is a dim, mostly red/infrared galaxy of an order of magnitude lower surface brightness.

The surface brightness loss is the coup de grace, because the background sky does not dim. We detect things visually through a combination of total luminosity and surface brightness that produce a contrast difference. The sky itself can only be so dark, even when magnified (small exit pupil) before it reaches a level that is at the visually black limit of they eye. That puts a limit on the surface brightness delta that produces the minimal visual contrast necessary for detection.

With the 20" I have managed to detect a couple of extremely dimmed little blurs of BCG's (massive brightest cluster galaxies) at high power in very dark, relatively stable skies. They were as challenging to see as anything I have ever succeeded on. Their distances worked out to something over 3 billion light years. I am having difficulty finding suitable candidates to attempt out to 4 billion light years because the problem is becoming acute by that distance.

One might presume that a 30"/40"/48" etc. scope will continue to extend the visual galaxy horizon following the inverse square law and accounting for the growth in aperture area. However that is not the case because the redshift and reduction in surface brightness increasingly accelerate the effective dimming. By my estimation there is a "visual abyss" (for galaxies) somewhere around or just beyond 4 billion light years. Perhaps there are a few "unicorn" galaxies out there that are visually observable well beyond 4 billion light years.


Voir la vidéo: Tuntematon ruoan voima. Menestyksen salaisuudet 6 u0026 7 (Janvier 2022).