Univers observable

Renseignements g??n??raux

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Image de Hubble champ ultra profond d'une petite r??gion de l'univers observable, pr??s de la constellation Fornax. La lumi??re de la plus petite, la plus redshift des galaxies est n??e il ya environ 13 milliards d'ann??es.

Dans Big Bang la cosmologie , l'univers observable est la r??gion de l'espace d??limit?? par une sph??re , centr??e sur l'observateur, ce est assez petit pour que nous pourrions observer des objets en elle, ce est ?? dire il ya eu suffisamment de temps pour un signal ??mis par l'objet ?? tout temps apr??s le Big Bang, et se d??pla??ant ?? la vitesse de la lumi??re, avoir atteint l'observateur par l'heure actuelle. Chaque poste a son propre univers observable qui peuvent ou peuvent ne pas se chevaucher avec celle centr??e autour de la Terre .

Le mot observables utilis?? dans ce sens n'a rien ?? voir avec le fait moderne technologie nous permet effectivement de d??tecter rayonnement d'un objet dans cette r??gion. Cela signifie simplement qu'il est possible, en principe, pour le rayonnement de lumi??re ou un autre de l'objet de parvenir ?? un observateur terrestre. Dans la pratique, nous ne pouvons observer des objets aussi loin que le surface de derni??re diffusion, devant laquelle l'univers est opaque aux photons . Cependant, il peut ??tre possible d'en d??duire des informations de temps avant ce gr??ce ?? la d??tection de ondes gravitationnelles qui se d??placent ??galement ?? la vitesse de la lumi??re.

L'univers par rapport ?? l'univers observable

Les deux articles populaires et professionnels de recherche en cosmologie utilisent souvent le terme ??univers?? pour signifier ??univers observable". Cela peut ??tre justifi??e par des raisons que nous ne pouvons jamais savoir quoi que ce soit par l'exp??rimentation directe ?? propos de ne importe quelle partie de l'univers qui est causalement d??connect??e de nous, bien que de nombreuses th??ories cr??dibles, comme l'inflation cosmique exigent un univers beaucoup plus grand que l'univers observable. Ne existe aucune preuve pour sugg??rer que la limite de l'univers observable correspond pr??cis??ment ?? la limite physique de l'univers (si une telle limite existe); ce est extr??mement peu probable en ce qu'elle implique que la Terre est exactement au centre de l'univers, en violation de la principe cosmologique. Il est probable que les galaxies dans notre univers visible ne repr??sentent qu'une infime fraction des galaxies dans l'univers.

Il est ??galement possible que l'univers est plus petite que l'univers observable. Dans ce cas, ce que nous consid??rons comme des galaxies tr??s lointaines peuvent en fait ??tre des images dupliqu??es des galaxies proches, form??es par la lumi??re qui a fait le tour de l'univers. Il est difficile de tester cette hypoth??se exp??rimentalement car les diff??rentes images d'une galaxie se montrer diff??rentes ??poques de son histoire, et par cons??quent peut para??tre tout ?? fait diff??rente. Un document de 2004 pr??tend ??tablir une limite inf??rieure de 24 giga parsecs (78 milliard ann??es-lumi??re) sur le diam??tre de l'univers, bas??es sur l'analyse matching-cercle de la WMAP.

Taille

Le comobiles distance de la Terre au bord de l'univers visible (??galement appel?? horizon de lumi??re cosmique) est d'environ 14 milliards de parsecs (46 milliards d'ann??es-lumi??re) dans ne importe quelle direction. Ceci d??finit une limite inf??rieure sur la comobile rayon de l'univers observable, mais, comme indiqu?? dans l'introduction, il est pr??vu que l'univers visible est un peu plus petite que l'univers observable puisque nous ne voyons que la lumi??re du rayonnement cosmique micro-ondes de fond qui a ??t?? ??mis apr??s le moment de recombinaison, nous donnant sph??rique surface de derni??re diffusion (ondes gravitationnelles pourraient th??oriquement nous permettre d'observer les ??v??nements qui ont eu lieu plus t??t que le temps de la recombinaison, de r??gions de l'espace en dehors de cette sph??re). L'univers visible est donc une sph??re avec un diam??tre d'environ 28 milliards de parsecs (environ 92 milliards d'ann??es-lumi??re). Puisque l'espace est ?? peu pr??s plat , cette taille correspond ?? un volume d'environ comobile

$\ Frac {4} {3} \ times \ pi \ times \ mathrm {R} ^ 3 = 4 \ times 10 ^ {32} \ text {} ^ 3 Ly$

soit environ 3 ?? 10 ⁸⁰ m??tres cubes.

Les chiffres cit??s ci-dessus sont maintenant distances (en temps cosmologique), pas distances au moment o?? la lumi??re a ??t?? ??mise. Par exemple, le fond diffus cosmologique rayonnement que nous voyons en ce moment a ??t?? ??mis au moment de la recombinaison, 379000 ann??es apr??s le Big Bang, qui a eu lieu il ya environ 13,7 milliards d'ann??es. Ce rayonnement a ??t?? ??mis par la mati??re qui a, dans l'intervalle, la plupart du temps condens?? en galaxies, et ces galaxies sont maintenant calcul??e ?? environ 46 milliards d'ann??es-lumi??re de nous. Pour estimer la distance ?? cette question au moment o?? la lumi??re a ??t?? ??mise, une mod??le math??matique de l'expansion doit ??tre choisi et la facteur d'??chelle, a (t), calcul?? pour le temps s??lectionn?? depuis le Big Bang, t. Pour la observationnellement favoris??e Mod??le Lambda-CDM, en utilisant les donn??es de la WMAP satellite, un tel calcul donne un changement de facteur d'??chelle d'environ 1292. Cela signifie que l'univers se est ??tendu ?? 1 292 fois la taille qu'il ??tait quand les CMBR photons ont ??t?? lib??r??s. Par cons??quent, la question la plus lointaine qui est observable ?? l'heure actuelle, 46 milliards d'ann??es-lumi??re, ne ??tait que de 36 millions d'ann??es-lumi??re de la mati??re qui allait devenir la Terre lorsque les micro-ondes, nous recevons actuellement ont ??t?? ??mises.

Les id??es fausses

Beaucoup de sources secondaires ont rapport?? une grande vari??t?? de chiffres incorrects pour la taille de l'univers visible. Certains d'entre eux sont ??num??r??s ci-dessous.

13,7 milliards d'ann??es-lumi??re. L' ??ge de l'univers est environ 13,7 milliards d'ann??es. Se il est commun??ment admis que rien ne circule plus vite que la lumi??re, ce est une id??e fausse tr??s r??pandue que le rayon de l'univers observable doit donc se ??lever ?? seulement 13,7 milliards d'ann??es-lumi??re. Ce raisonnement n'a de sens que si l'univers est l'espace-temps plat de la relativit?? restreinte; dans l'univers r??el, l'espace-temps est fortement courb?? sur des ??chelles cosmologiques, ce qui signifie que 3-espace (qui est ?? peu pr??s stable) est expansion, comme en t??moigne la loi de Hubble . Distances obtenus que la vitesse de la lumi??re multipli??e par un intervalle de temps cosmologique ne ont pas de signification physique directe.

15,8 milliards d'ann??es-lumi??re. Ceci est obtenu de la m??me mani??re que le chiffre de 13,7 milliards d'ann??es lumi??re, mais ?? partir d'un ??ge incorrecte de l'univers qui a ??t?? rapport?? dans la presse populaire ?? la mi-2006. Pour une analyse de cette r??clamation et le papier qui a pouss??, reportez-vous.

27 milliards d'ann??es-lumi??re. Ce est un diam??tre obtenu ?? partir du rayon (incorrect) de 13,7 milliards d'ann??es-lumi??re.

78 milliards d'ann??es-lumi??re. Ce est une limite inf??rieure pour la taille de l'univers entier, bas??e sur la distance actuelle estim??e entre les points que nous pouvons voir sur les c??t??s oppos??s de la radiation cosmique de fond , donc ce chiffre repr??sente le diam??tre de la sph??re form??e par le fond diffus cosmologique. Si l'univers entier est inf??rieur ?? cette sph??re, puis la lumi??re a eu le temps de faire le tour depuis le big bang, produisant des images multiples de points ??loign??s dans le fond diffus cosmologique, qui apparaissent comme des motifs de cercles r??p??titifs. Cornish et al cherch?? un tel effet ?? des ??chelles allant jusqu'?? 24 gigaparsecs (78 milliards d'ann??es lumi??re) et ne ont pas r??ussi ?? le trouver, et a sugg??r?? que se ils pouvaient ??tendre leur recherche ?? toutes les orientations possibles, ils seraient alors "??tre en mesure d'exclure la possibilit?? que nous vivons dans un univers plus petit que 24 Gpc de diam??tre" . Les auteurs estiment ??galement que du ??bruit inf??rieur et sup??rieur cartes r??solution de CMB (?? partir Mission prolong??e de WMAP et de Planck), nous serons en mesure de rechercher pour les petits cercles et d'??tendre la limite de ~ 28 Gpc. "Cette estimation du diam??tre maximum de la sph??re de CMBR qui sera visible dans les exp??riences pr??vues correspond ?? un rayon de 14 gigaparsecs, le m??me nombre donn??e dans la section pr??c??dente.

156000000000 ann??es-lumi??re. Ce chiffre a ??t?? obtenu en doublant 78 milliards d'ann??es-lumi??re de l'hypoth??se que ce est un rayon. Depuis 78 milliards d'ann??es-lumi??re est d??j?? un diam??tre, le chiffre doubl?? est incorrect. Ce chiffre a ??t?? tr??s largement rapport??.

180000000000 ann??es-lumi??re. Cette estimation a accompagn?? l'estimation de l'??ge de 15,8 milliards d'ann??es certaines sources; il a ??t?? obtenu en ajoutant de mani??re incorrecte 15 pour cent ?? la figure incorrecte de 156 milliards d'ann??es lumi??re.

teneur en mati??re

L'univers observable contient environ 3-7 ?? 10 ²² ??toiles (30 ?? 70 Milliard Trillion ??toiles), organis??s dans plus de 80 milliards de galaxies , qui forment eux-m??mes grappes et superamas.

Deux back-of-the-enveloppe calculs donnent le nombre d' atomes dans l'univers observable pour ??tre autour de 10 ^80.

Observations du fond diffus cosmologique de la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe sugg??rent que la courbure spatiale de l'univers est tr??s proche de z??ro, ce qui dans les mod??les cosmologiques actuels implique que la valeur de la param??tre de densit?? doit ??tre tr??s proche d'une certaine valeur critique. Ce montant correspond ?? 9,9 ?? 10 ^-27 kg / m ^3, ce qui serait ??gale ?? environ 5,9 atomes d'hydrog??ne par m??tre cube. L'analyse des r??sultats de WMAP sugg??re que seulement environ 4,6% de la densit?? critique est sous la forme d'atomes normales, tandis que 23% est consid??r??e comme ??tant r??alis??e en mati??re noire froide et 77% est consid??r?? comme l'??nergie sombre, donc cela laisse 0,27 atomes d'hydrog??ne / m ^3. En multipliant ce par le volume de l'univers visible, vous obtenez environ 8 ?? 10 ⁷⁹ atomes d'hydrog??ne.
Un typique ??toiles a une masse d'environ 2 ?? 10 ³⁰ kg, qui est d'environ 1 ?? 10 ⁵⁷ atomes de l'hydrog??ne par ??toile. Une galaxie typique a environ 400 milliards d'??toiles ce qui signifie que chaque galaxie a 1 ?? 10 ⁵⁷ ?? 4 ?? 10 ?? ¹¹ = 4 10 ⁶⁸ atomes d'hydrog??ne. Il ya peut-??tre 80 milliards de galaxies dans l'Univers, ce qui signifie qu'il ya environ 4 ?? 10 ?? ⁶⁸ ?? 10 8 ¹⁰ = 3 ?? 10 ⁷⁹ atomes d'hydrog??ne dans l'Univers observable. Mais ce est certainement un calcul de limite inf??rieure, et il ne tient pas compte de nombreuses sources d'atomes possibles.

Masse de l'univers observable

La masse de la mati??re dans l'univers observable peut ??tre estim??e sur la base de la densit?? et de la taille.

Estimation bas??e sur la densit?? mesur??e stellaire

Une fa??on de calculer la masse de la mati??re visible qui constitue l'univers observable est d'assumer une masse solaire moyen et multipliez ce chiffre par une estimation du nombre d'??toiles dans l'univers observable. L'estimation du nombre d'??toiles dans l'univers est ?? son tour d??riv?? du volume de l'univers observable ( $\ Frac {4} {3} \ pi {S_ \ textrm {}} horizon ^ 3 = 9 \ times 10 ^ {30} \ \ textrm {} ^ 3 Ly$ ) Et une densit?? stellaire calcul?? ?? partir des observations par le t??lescope spatial Hubble ( $\ frac {5 \ times 10 ^ {21} \ \ textrm {stars}} {4 \ times 10 ^ {30} \ \ textrm {} Ly ^ 3} = 10 ^ {- 9} \ \ textrm {} ??toiles / \ {textrm Ly} ^ 3$ ) Qui donne une estimation du nombre d'??toiles dans l'univers observable $9 \ times 10 ^ {21} \ \ textrm {stars}$ (9 milliards Trillion ??toiles). En supposant que la masse de Sol ( $2 \ times 10 ^ {30} \ \ textrm {} kg$ ) Que la masse solaire moyen (sur la base que la grande population de soldes ??toiles naines sur la population d'??toiles dont la masse est sup??rieure ?? Sol) et arrondir l'estimation du nombre d'??toiles jusqu'?? $10 ^ {22} \ \ textrm {stars}$ donne une masse totale de toutes les ??toiles dans l'univers observable que $3 \ times 10 ^ {52} \ \ textrm {} kg$ . Toutefois, comme indiqu?? dans la section ??mati??re contenu", les r??sultats de WMAP en combinaison avec les Mod??le Lambda-CDM pr??dire que moins de 5% de la masse totale de l'univers observable est constitu??e de mati??re visible comme les ??toiles, le reste ??tant constitu?? de la mati??re noire et l'??nergie sombre.

Hoyle calcule la masse d'une observable univers ??tat d'??quilibre en utilisant la formule $\ Frac {4} {3} \ cdot \ pi \ cdot \ rho \ cdot (\ frac {c} {H}) ^ 3$ Ou $\ Frac {c ^ 3} {} 2GH$ .

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