La masse de l'univers observable change-t-elle jamais?

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Faut-il d'abord estimer même la masse de tout l'univers observable? Et puis y a-t-il des données qui montrent que la masse est gagnée ou perdue? Aurions-nous jamais su si quelqu'un jouait avec le til.

Je veux aussi être clair que je ne parle pas de petites masses à la périphérie de "l'univers" ou de petites différences de mesure ou quoi que ce soit de ce genre.

Remarque: je voudrais ajouter que nous devrions peut-être définir l'univers observable comme MAINTENANT (date x) afin de ne pas calculer une cible mobile.

universe mass

— coup de fouet
source

La masse est due au boson de Higgs et je pense que vous faites référence à la matière et à l'énergie de toutes sortes.

— user6760

conservation de la masse et de l'énergie: lightandmatter.com/html_books/7cp/ch01/ch01.html On ne sait pas si l'univers est un système fermé.

— Wayfaring Stranger

Sommes-nous capables de mesurer la masse de l'univers entier? Cela met une ride dans la question. Je suppose que non, car il n'y a pas de méthode connue et aucune observation pour la création de nouvelle masse que je sache, à moins que l'énergie sombre ait une masse, auquel cas, la réponse serait probablement oui.

— userLTK

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@ user6760 Ce n'est pas tout à fait vrai. Seule une certaine masse provient du mécanisme de Higgs, à savoir la masse des bosons et pour la force faible. Le proton, cependant, ne reçoit que 1% de sa masse de ses quarks constitutifs, et les masses de quark sont intrinsèques, plutôt que dérivées du mécanisme de Higg. Le reste provient de l'énergie cinétique des quarks et de la forte force qui les lie.

W^{\pm}

$W^{\pm}$

Z

$Z$

— zibadawa timmy

Quelque part, il y a le bord même de l'univers observable, et à ce bord, il y aura des atomes d'hydrogène complètement inconscients du fait qu'ils s'éloignent de nous à une vitesse proche de la lumière. Ils ne font que dériver avec l'assortiment habituel de vitesses locales aléatoires. Lorsque deux de ces atomes entrent en collision, l'un d'eux pourrait être projeté à une vitesse lumineuse supérieure à nous et disparaître de l'univers observable. Cela abaisserait la masse observable. C'est juste une petite chose cinétique à travers une barrière, mais nous pourrions même capter un photon de l'ionisation collisionnelle dans un tel événement.

— Wayfaring Stranger

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Même si vous ne faites référence qu'à la matière "ordinaire" (comme les étoiles, le gaz et les vélos) et à la matière noire , la masse de l'Univers observable augmente, non pas parce que la masse est en cours de création, mais parce que la taille de l'Univers observable augmente. Dans un milliard d'années, nous pouvons voir des choses qui sont aujourd'hui trop loin pour que la lumière nous atteigne, donc son rayon a augmenté. Puisque la masse est égale à la densité multipliée par le volume , augmente. $M$ $\rho_\mathrm{M}$ $V$ $M$

Comme le mentionne called2voyage, nous avons plusieurs façons de mesurer la densité, et nous savons qu'elle est proche de . Le rayon est , donc la masse est ou (masses solaires). $3\times10^{-30}\,\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}$ $R = 4.6\times10^{28}\,\mathrm{cm}$

M = ρ_{M} \frac{4 π}{3} R^{3} ≃ 10^{57} g,

$M = \rho_\mathrm{M} \frac{4\pi}{3}R^3 \simeq 10^{57}\,\mathrm{g},$

5 \times 10^{23} M_{⊙}

$5\times10^{23}M_\odot$

Cependant, un autre facteur contribue à l'augmentation de masse, à savoir l' énergie dite sombre , qui est une forme d'énergie attribuée à l'espace vide. Depuis l'expansion de l'Univers, l'énergie sombre est créée tout le temps.

— pela
source

Vous avez utilisé le rayon d'environ 46 milliards d'années-lumière, l'estimation actuelle et la réponse ci-dessous, le Dr Jagadheep Pandian a utilisé 13,8 milliards d'années-lumière, vous avez donc trouvé des réponses qui étaient d'environ un facteur 30 en utilisant la même densité. Je suis curieux de savoir lequel est correct. Je suppose que c'est le vôtre, mais je suis curieux de le vérifier.

— userLTK

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@userLTK: Oui, il semble que Jagadheep ait une erreur dans sa description. Bien que l'Univers soit âgé de 13,8 milliards d'années (Gyr), nous pouvons voir plus de 13,8 milliards d'années-lumière (Gly), car l'Univers s'est agrandi entre-temps. Le résultat exact peut être trouvé en intégrant (numériquement) l'équation de Friedmann dans le temps, et se révèle être environ 46,5 Gly. Étant donné que ce résultat peut également être exprimé en termes d'environ 14 milliards de parsec (Gpc), c'est peut-être aussi cela qui a troublé Jagadheep.

— pela

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La masse de l'univers observable peut être dérivée de sa densité.

Selon le Dr Jagadheep D. Pandian:

La densité de matière dans l'univers peut être mesurée par divers moyens, trop techniques pour être abordés à ce stade: les gens mesurent la densité en étudiant les fluctuations du fond cosmique des micro-ondes, les superamas, la nucléosynthèse du Big Bang, etc.

En utilisant la densité et la taille de l'univers observable, la masse peut être dérivée à 3 x 10 ⁵⁵ g. Ce chiffre comprend à la fois la matière noire et la matière traditionnelle.

J'imagine qu'un écart de masse historique pourrait être détectable s'il était significatif, mais je ne peux pas imaginer ce qui pourrait provoquer un écart qui serait détectable à l'échelle dont nous parlons.

La source:

Quelle est la masse de l'Univers? (Intermédiaire) - Cornell University, Ask an Astronomer

— appelé2voyage
source

Comme l'a souligné userLTK, l'auteur de cette source a utilisé une valeur du rayon de l'Univers observable qui est approximativement un facteur 3 trop petit. Cela pourrait être soit parce qu'il a oublié de tenir compte du fait que l'Univers est en expansion, soit parce qu'il a accidentellement utilisé des années-lumière au lieu de parsecs (voir mon commentaire à userLTK sous ma propre réponse).

— pela

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Non, ils ont juste utilisé la mauvaise valeur pour le rayon de l'univers observable.

— Rob Jeffries

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La densité apparente de l'univers est incompatible avec les observations disponibles. En raison de la vitesse relativement lente de la lumière, les observations ne reflètent pas les distributions réelles.

Les galaxies sont maintenant observées dans des positions et des tailles il y a des milliards d'années. Alors que notre propre voie lactée a une dispersion temporelle de calcul sur des millions d'années.

Ajoutez à cela que les galaxies s'éloignent les unes des autres à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière, ce qui signifie qu'il y a des galaxies qui s'éloignent de nous à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière et ne sont probablement pas détectées en raison de leur signature faiblement dispersée.

L'univers observable est probablement asymétrique avec une variabilité suffisante des preuves fiables, ce qui rend la mesure de la densité universelle peu pratique et non fiable.

— Toni
source

La densité de l'Univers n'est pas déterminée en comptant les galaxies visibles. Et évidemment la vitesse finie de la lumière est prise en compte dans tous les calculs. Aucune incohérence ici.

— pela

Si nous observons des galaxies s'écartant les unes des autres à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière, alors nous avons des galaxies s'éloignant de nous à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière. En outre, basé sur la séparation due à la relativité (entropie) et à l'univers en tant qu'espace / temps subissant une dissipation. En fonction de la vitesse de la lumière, il devrait y avoir une limite à laquelle nous pouvons voir le bord de notre univers connu basé sur la lumière. Comme les galaxies dans notre champ très éloigné voyagent toutes plus vite que la vitesse de la lumière loin de nous. À moins que certains à l'extrême se déplacent vers nous, ce qui signifierait un univers plus grand

— Toni

Si le Big Bang est comme une explosion, ET Dark Matter agit comme un élastique. Ensuite, les systèmes de galaxies environnants ont été soufflés vers l'extérieur, jusqu'à ce que Dark Matter ramène les galaxies externes vers l'intérieur. Ce qui indiquerait qu'il n'y a potentiellement pas de Big Bang. Un univers beaucoup plus grand que ce que nous percevons est en modes d'oscillation perpétuelle. Je ne dis pas que c'est le cas, mais personnellement, je ne connais pas de contradiction.

— Toni

math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/grav_speed. html Si la gravité se propage à la vitesse de la lumière, les calculs de densité basés sur la gravimétrie sont de nouveau incroyablement biaisés. La question étant. "Que peut-on évaluer pour déterminer une distribution précise de la masse? Y compris la matière blanche, la matière noire et d'autres formes contribuant à la densité que nous ne pouvons pas encore détecter?"

— Toni

Désolé Toni, mais vous semblez avoir plusieurs malentendus sur l'astronomie. Les galaxies s'éloignent les unes des autres à un rythme proportionnel à leur séparation, donc pour des distances suffisamment grandes, oui, elles s'éloignent plus vite que la vitesse de la lumière. Ce n'est pas un problème pour les calculs que nous faisons. Les galaxies n'ont pas été "soufflées vers l'extérieur" par Big Bang. Ce n'est pas ainsi que le Big Bang s'est produit, et les galaxies n'existaient que plusieurs centaines de millions d'années plus tard. La matière noire "n'agit pas comme une bande élastique et ne fait pas reculer les galaxies"; la matière noire agit par gravité, tout comme la matière ordinaire, et les deux sont parfaitement mélangés.

— pela

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Il reste une question de sémantique, qui est simplement ce que l'on entend par «univers observable». Le fait est que différentes personnes vont signifier différentes choses par cette même phrase. En effet, le Wiki sur "l'univers observable" se contredit dans son tout premier paragraphe, déclarant d'abord que "L'univers observable est une région sphérique de l'Univers comprenant toute la matière qui peut être observée depuis la Terre à l'heure actuelle, car la lumière et d'autres les signaux de ces objets ont eu le temps d'atteindre la Terre depuis le début de l'expansion cosmologique ", mais quatre phrases plus tard, il change de sens, en disant:" Chaque emplacement dans l'Univers a son propre univers observable, qui peut ou non se chevaucher avec le l'un centré sur la Terre. " Ils semblent donc choisir un âge universel particulier pour leur signification, mais pas nécessairement un point de vue particulier. Mais notez que dans ce sens, il n'y a aucun moyen de répondre à la façon dont il change avec le temps, car il n'existe qu'à un seul moment.

Cette signification nous donne divers choix sur la façon d'étendre «l'univers observable» vers l'avant et vers l'arrière dans le temps. Par exemple, nous pourrions prendre toutes les choses dans "l'univers observable" d'aujourd'hui de la Terre, et demander où ces choses seront dans le futur, et où elles se trouvaient dans le passé. Ensuite, nous pouvons utiliser un langage comme "lorsque l'univers observable était de la taille d'un pamplemousse", etc., mais notons l'ambiguïté: lorsqu'il est appliqué à l'avenir, comme "quel sera l'univers observable à telle ou telle époque, "nous imaginons invariablement mettre à jour ce qui pourrait être vu par les êtres du jour, mais lorsqu'ils sont appliqués au passé, nous n'imaginons généralement pas qu'il y ait du tout des êtres, donc nous ne mettons pas à jour ce que serait leur univers observable, nous prendre le nôtre et le réduire.

Donc, très franchement, le terme est vraiment un gâchis, et donc pour répondre à votre question, nous aurions besoin de clarifier le sens que vous prenez. Supposons que vous vouliez parler de "l'univers observable" qui met constamment à jour ce que les êtres hypothétiques pourraient observer s'ils existaient sur Terre à l'époque, alors nous avons une masse dépendante du temps. À mesure que la Terre vieillit, il y aura plus de temps pour que la lumière nous atteigne, donc l'univers observable augmentera en taille, mais il n'augmentera pas nécessairement en masse. En supposant que l'accélération continue comme prévu, la masse de l'univers observable augmentera de quelque chose comme un facteur 2, atteindra un maximum, puis commencera à diminuer. Sa taille augmentera toujours avec le temps, mais sa masse diminuera alors.

— Ken G
source

Le terme «univers observable» a une signification précise et bien comprise: ce sont les événements qui se trouvent dans le passé causal conforme d'un observateur comovant donné à un moment donné.

— John Davis

J'ai également oublié d'ajouter, à condition que l'Univers soit dominé par la matière ou l'énergie sombre alors la masse de l'Univers observable augmentera toujours.

— John Davis

Ce que je dis, c'est que votre sens n'est pas ce que vous trouverez dans la plupart des endroits. Je ne prétends pas qu'une signification précise est impossible, je dis que ce n'est pas ce qui est utilisé.

— Ken G

Aussi, pourquoi doit-il être le passé causal "conforme" - le passé causal n'est-il pas déjà un concept bien défini? Et un observateur non comovène ne devrait-il pas avoir également un univers observable? Enfin, votre affirmation ne semble pas correcte - je pense qu'il est largement admis qu'un univers dominé par l'énergie sombre a une masse d'univers observable qui tombe avec le temps, c'est certainement ce que le Wiki prétend.

— Ken G

Sur ce dernier point, il se pourrait que je le confonde avec l'horizon des événements, par lequel les galaxies dont nous pourrions en principe suivre l'évolution au cours du temps cosmique sortent de notre sphère d'influence, et nous de la leur. Donc, nous ne pouvions voir leur évolution que jusqu'à un certain point, mais ils sembleraient ralentir jusqu'à un arrêt et être profondément décalés vers le rouge, donc inobservables dans la pratique, mais le sens d'univers observable ne concerne que ce que nous pourrions voir en principe et si nous pourrait les voir à n'importe quelle étape de leur histoire.

— Ken G