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ASTRONOMIE

 

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CONSTANTE

de HUBBLE

 

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Sommaire de cette page

>>> Univers en expansion

>>> Constante de Hubble

>>> Formule de Hubble

>>> Valeur connue selon la date

>>> Problème

>>> Citations et poèmes

 

 

 

 

 

CONSTANTE DE HUBBLE

& EXPANSION DE L'UNIVERS 

On sait que l'Univers est sûrement en expansion et qu'il s'est écoulé des milliards d'années depuis l'origine de l'Univers (big-bang). La formule de Hubble (H0) relie cette expansion à l'âge de l'univers. La constante de Hubble décrit le taux d'expansion de l'univers à un instant donné.

 

 

 UNIVERS EN EXPANSION

 

Étoiles, Galaxies et Hubble

 

*         Les étoiles sont nombreuses dans le ciel. Une galaxie comporte des milliards d'étoiles; et, dans l'univers, il y a des milliards de galaxies.

*         Le cosmos se présente éparpillé et en fuite. Les galaxies s'éloignent d'autant plus rapidement qu'elles sont éloignées.

*         En considérant cette expansion qui dessine le futur, on peut aussi se retourner dans le passé. En remontant le temps, l'univers se contracte jusqu'à un hypothétique point de départ: le big bang, origine de l'Univers

 

Expansion de l'Univers

 

*         On utilise parfois la métaphore du cake aux raisins qui gonfle en cuisant pour imager l'expansion de l'Univers. Les raisins représentant les galaxies.

 

 En fait,

*         Il faut comprendre que toutes les galaxies s'éloignent les unes des autres. Il n'y a pas de centre, pas de bord, pas de danger de sortir de l'Univers. Il n'est pas évident d'imaginer une expansion globale partout dans l'Univers.

*         Il n'y a pas d'intérieur, ni d'extérieur, ni de centre. Il n'y a que l'Univers en expansion.

 Question

*         Mais une expansion vers où, vers quoi? La difficulté est de comprendre comment un objet (l'Univers) à trois dimensions peut croître dans une 4è dimension.

 

Métaphore du ballon en expansion

 

*         Une meilleure métaphore consiste à passer dans un monde à deux dimensions. Nous nous trouvons à la surface d'un ballon.

*         Nous ne connaissons que: avant – arrière et droite – gauche. Les villes sont les équivalents des galaxies.

*         Le ballon enfle. Les villes s'éloignent les unes des autres. Les distances augmentent entre tous les objets.

*         L'expansion se fait vers où, vers quoi? Dans cette métaphore, seule la surface du ballon existe. Il n'y a rien d'autre ailleurs!

 

 

 

CONSTANTE DE HUBBLE 

 

Valeur connue en 2013

H0         =

66

km

par seconde et

par Mpc

 

Traduction: chaque seconde, un cube d'Univers de 1 mégaparsec (3,26 millions d'années-lumière) se dilate de 66 km

Valeurs revue à la baisse suite aux observations du satellite Planck lancé en 2009 et qui a cartographié le rayonnement fossile de l'Univers. L'âge de l'Univers est conservé à 13,7 milliards d'années

Source: Ciel et Espace d'avril 2013

 

Valeur connue en 2011

 

*         Fourchette de valeurs

H0 min =

H0 moy =

H0 max =

65

73

77

km

par seconde et

par Mpc

1 Mpc = 1 méga parsec = 3,26.1019 km

 

*         Deux valeurs estimées en 2011 selon deux méthodes différentes:

H0 =

73,8  2,4

67,0  3,2

(km/s) / Mpc

 

 

Ce que ça veut dire avec H0 = 73 (km/s) / Mpc

 

*         Du fait de l'expansion de l'univers (et donc hors effet d'un mouvement propre de l'objet, négligeable à très grande distance):

*       une galaxie située à 1 Mégaparsec (environ 3,26 millions d'années-lumière) de l'observateur s'éloigne à une vitesse de 73 km/s;

*       une galaxie située à 10 Mpc s'éloigne à une vitesse de 730 km/s;

*       etc.

 

Historique

 

*         Edwin Hubble l'avait estimée à 500 en 1929. Ce qui donnait deux milliards d'années à l'univers; chose impossible, car les géologues attribuent à la Terre un âge supérieur (4,5 milliards d'années).

*         Depuis, cette valeur a été revue nettement à la baisse (entre 50 et 90).

*         L'univers est plus grand que ne le laissait penser les premières estimations.

*         En fait, les amas globulaires les plus vieux de notre Galaxie sont évalués à une douzaine de milliards d'années. Soit Ho aux environs de 70.

 

 

 

 

FORMULE DE HUBBLE

 

 

v = H . d

v = vitesse d'éloignement,

d = distance,

H = constante de Hubble.

 

*         L'inverse de H est le temps mis à parcourir la distance d à la vitesse v. En première approximation, il donne l'âge de l'univers.

*         Si H = 65 km / s / parsec; âge de l'univers = 15 milliards d'années.

 

*         Il y a correspondances entre âge et densité moyenne d'énergie de l'univers:

D = 1 000 000 / t ²

T = 10 000 000 000 / t

t  exprimé en secondes

 

 

 

 

Valeur connue selon la date

Année

Constante H

kilomètres

par seconde

par mégaparsec

Calculée

par:

Âge de l'univers

en Ga*

Ga: Giga années

ou milliards d'années

*       1930

500

Edwin Hubble

2

 

*       1952

250

Walter Baade

 

 

*       1960

75

 

 

 

*       1962

50 à 60

Gustav Tammann

13

,5  **

*       Jusqu'en 1995

80  17

 

8

,5  **

*       Depuis le télescope de Hubble

55  8

Allan Sandage

 

 

*       Michel Cassé donne

65

 

15

 

*       1996

 

Selon les astronomes

11

9

10

à 14

à 12

à 13

*       Hipparcos 1997

 

 

11

,5

*       1999

70  7

puis 72

18 galaxies

sur 8 ans

*       2000

 

Selon les astronomes

10

à 13

*       2000

74  7

 

 

 

*       2001

72  8

Télescope Hubble

 

 

*       2003

70, 1  1,3

Satellite WMAP

13,7

 1%

*       2011

73,8  2,4

Télescope Hubble et nouvelle caméra infrarouge.

 

 

*       2011

67,0  3,2

Observation des amas galactiques

 

 

* Par comparaison, l'âge selon l'observation des plus vieux objets de l'univers est de 12 à 18 milliards d'années.

** Dans le modèle standard, l'âge de l'univers est égal au 2/3 du temps de Hubble.

Pour Ho = 50,

Temps de Hubble = 20 Ga

et âge de l'univers = 13,5 Ga

 

Cette valeur de l'âge est fonction d'autres paramètres, et compte tenu de la précision, on retient couramment la valeur de 13,7 milliards d'années pour l'âge de l'univers.

 

 

 PROBLÈME

 

*         Pour mesurer une distance lointaine, on extrapole à partir d'une échelle ayant été étalonnée pour des distances plus courtes. On avait procédé de même pour établir cette échelle. Les approximations se cumulent.

*         Les scientifiques cherchent à affiner les mesures. Alors les distances sont de mieux en mieux connues et aussi, la constante de Hubble et avec elle l'âge de l'univers.

 

 

  

CITATIONS ET POÈMES 

 

L'univers n'a pas été fait pour nous

Par les dieux : il a trop de défauts.

Lucrèce

L'univers est vivant

parce que les atomes sont inquiets.

E. Poe

 

E = m.c², l'univers brille !

v = H.d, l'univers est en expansion.

 

 

Poème de Michel Cassé – Théorie du ciel

 

Le champ de catégories

que l'on applique au vide

ou à l'univers

qui en est l'espérance :

uniforme, continu,

illimité, omniprésent,

est ce que l'on avait imaginé

comme attribut de Dieu

et que Parménide

concevait comme signe

et attribut de l'être.

Vide n'est-il pas l'anagramme

anamorphique de Dieu ?

Mon doute est tel

qu'il ne peut s'accroître.

Le big-bang est si beau

que je me permets

d'en douter.

 

 

Voir Citations / Pensées et humour / Poésie

 

 

 

Suite

*    Âge de l'univers

*    Résolution de Hubble

*    Ontologie

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