Le diamètre de mon univers observable est mesuré à 90 milliards de mètres à bonne distance. Mais la longueur n'est-elle pas une quantité relative dans la théorie de la relativité? Un observateur se déplaçant à une vitesse différente de la mienne pourrait-il mesurer un diamètre différent pour mon univers observable?
Réponses:
Si l'observateur s'est toujours déplacé à grande vitesse, alors oui, il mesurera une valeur différente de la vôtre. Mais s'il accélérait à une vitesse élevée tout à l'heure, vous obtiendriez le même résultat.
La raison en est que le rayon de l'Univers observable est défini comme la distance parcourue par la lumière depuis le Big Bang, et cela ne dépend pas de votre vitesse instantanée.
Cependant, si un observateur commençait à se déplacer à, disons, 0,866 fois la vitesse de la lumière lorsque l'Univers est né, alors dans le cadre de référence de cet observateur, l'Univers ne serait que 1/2 l'âge mesuré par vous, soit 6,9 Gyr. À cet âge, le rayon de l'Univers observable n'était que de ~ 39 Gly, soit ~ 0,8 fois la valeur actuelle.
Notez que pour que ce résultat soit exact, l'observateur devra accélérer lentement. La raison en est que dans un univers en expansion, une vitesse "particulière" donnée par rapport à. la matière environnante diminuera lentement, car le système de coordonnées comoving s'étend avec l'Univers. Par exemple, un observateur commençant avec au moment où le fond des micro-ondes cosmiques a été libéré 380 000 ans après le Big Bang, ne se déplacerait à 80 km / s aujourd'hui que s'il ne continuait pas d'accélérer.
Si l'observateur était intelligent, il se rendrait probablement compte qu'il ne vivait pas dans un univers asymétrique où toute la matière semblait tourbillonner à près de la vitesse de la lumière, mais plutôt que l'Univers était assez isotrope, mais il / elle avait en quelque sorte acquis une grande vitesse en respectant tout le reste. Il serait alors possible de déduire le "vrai" âge de l'Univers.
Que verrait un observateur s'il se déplaçait à presque la vitesse de la lumière? Ils verraient les distances le long de la direction du mouvement apparaître plus courtes, mais perpendiculaires à cette direction les distances sembleraient normales (c'est-à-dire les mêmes que les observateurs dans le cadre immobile). " Immobile ", dites-vous avec colère. "Tout mouvement est relatif. Comment peut-il y avoir un cadre immobile?" Eh bien, il y a un cadre spécial par rapport à la moyenne de toute la masse dans l'univers visible et dans ce cadre, le rayonnement de fond des micro-ondes est uniforme dans toutes les directions du ciel. Il s'agit d'un cadre naturel non mobile (et non rotatif) pour faire de la cosmologie appelé le cadre comoving.
Revenons maintenant au cadre mobile. Là, on observe toutes les galaxies voisines dans le sens du mouvement comme décalées vers le bleu et toutes les galaxies voisines derrière comme décalées vers le rouge. Par conséquent, la loi de Hubble serait fonction de la direction et serait assez compliquée à moins que l'on n'apporte toutes les corrections relativistes appropriées. Si les observateurs ne connaissaient pas la relativité, et simplement aller de l'avant et simplement corriger la loi de Hubble en fonction des vitesses mesurées et des mesures de distance indépendantes de la vitesse, ils concluraient que l'univers a la forme d'un ellipsoïde oblat (trop court dans 1 sens et correct dans l'autre) 2 directions, de notre point de vue). Mais, en fait, pour eux, c'est en fait cette forme et ils peuvent en fait voyager plus rapidement entre les étoiles et les galaxies dans cette direction que nous (au moins dans leur direction avant). Bien sûr,
Ils observeront également un fond de micro-ondes qui est un peu plus chaud dans une direction et plus froid dans la direction opposée et 2,7 K dans le cercle entre ceux-ci. S'ils connaissent la relativité, ils comprendront pourquoi et pourquoi la densité des galaxies est plus élevée dans une dimension et pourquoi la loi de Hubble est si compliquée. Mais oui, leur univers sera, dans un sens réel, plus petit (dans une dimension) que le nôtre.
Les galaxies ont toutes un mouvement dans la trame comoving et c'est ce qu'on appelle la vitesse particulière. La Voie lactée est tirée vers la galaxie d'Andromède à environ 50 km / s et tout le groupe local est tiré vers l'amas de la Vierge (le centre du superamas local) à 100 - 200 km / s. Les galaxies de l'amas de la Vierge ont une dispersion de vitesse de 700 km / s, donc certaines se déplacent à environ le double. Et une grande région autour se déplace à environ 500 km / s en raison de superamas à de grandes distances. Mais, puisque ces vitesses particulières ont tendance à s'additionner à moins de 2000 km / s, aucune race extraterrestre ne sera à des vitesses relativistes à moins qu'elle ne soit dans un vaisseau spatial de sa propre conception.
Encore un problème. À l'échelle d'un milliard d'années ou plusieurs, ce cadre mobile se déplacera vers un emplacement dans l'espace qui se déplace à une vitesse similaire et fusionnera donc avec le cadre non mobile (mais en expansion). Ainsi, lentement, leur univers oblat se transforme en un univers sphérique, à moins qu'ils n'aient le moyen d'accélérer continuellement.