Comment le mouvement de l’objet est-il séparé du mouvement espace-temps?

Alberto

Comment le mouvement de l’objet est-il séparé du mouvement espace-temps?


Dans les questions liées à l’expansion de l’univers alors que l’espace-temps lui-même se déplace, comment est-il possible de calculer la vitesse d’un objet en mouvement? En d’autres termes, comment le mouvement de l’objet est-il séparé du mouvement espace-temps?

Réponses


 Lewis Miller

La meilleure façon de réfléchir à cette question est de considérer l’expansion de l’espace comme un phénomène global alors que le mouvement relatif des objets est un phénomène local. La seule raison pour laquelle nous sommes conscients de l’expansion de l’espace est le décalage rouge lié à la distance du rayonnement reçu à partir d’objets très éloignés. Par objets très éloignés, j’entends des objets dans des superamas galactiques qui ne font pas partie de notre propre superamas local. Un superamas est défini comme la plus grande collection de galaxies liées par leur attraction gravitationnelle.

Les mesures de la vitesse relative des objets dans notre superamas local ne sont pas significativement influencées par l’expansion de l’univers car à cette échelle locale l’expansion pendant un petit intervalle de temps est très petite par rapport à la dynamique associée au mouvement entre les objets.

Alberto

Ma question est une question fondamentale. Je connais le décalage vers le rouge et le superamas et je connais le mouvement accéléré des galaxies lointaines. Ma question est sur quelle base peut-on attribuer le décalage vers le rouge à l’expansion de l’espace-temps plutôt qu’au mouvement des galaxies elles-mêmes? Quelle est la différence entre les deux?

Lewis Miller

D’accord, je comprends mieux votre question maintenant. Le décalage vers le rouge est toujours dû au mouvement des galaxies. Pour les galaxies proches, il peut s’agir d’un décalage vers le rouge ou d’un décalage vers le bleu puisque le mouvement relatif des galaxies proches est dominé par leurs interactions gravitationnelles. Au fur et à mesure que les galaxies s’éloignent, c’est principalement un décalage vers le rouge car le mouvement relatif commence à être de plus en plus dominé par le facteur d’échelle

Alberto

Donc, si j’ai compris votre commentaire, il n’y a aucune raison d’attribuer le décalage vers le rouge à l’expansion spatiale et nous pouvons l’attribuer à l’expansion spatiale ou à la vitesse des galaxies. Si cela est vrai, il y a un problème ici: si le décalage vers le rouge se produit à cause du mouvement de la galaxie (pas de l’expansion de l’espace), la vitesse de la galaxie ne peut pas être supérieure à la vitesse de la lumière mais vice versa, l’espace lui-même peut voyager plus vite que la vitesse de la lumière . L’avenir de l’univers dépend donc de la résolution de ce problème. Ai-je raison?

Lewis Miller

La raison pour laquelle nous attribuons RS à l’expansion spatiale est qu’elle augmente avec la distance. Nous voyons toujours l’effet d’un mouvement relatif. L’expansion de l’espace peut dépasser la vitesse de la lumière si l’on regarde des distances suffisamment grandes. Mais nous ne voyons jamais RS dépasser la vitesse de la lumière, car les galaxies à ces distances ne font pas partie de notre univers observable.


 Timée

Est-ce que ça importe? Disons que vous faites un collecteur et que votre ami fait un collecteur. Et vous mettez chacun des lignes du monde sur votre manifold. Et vous mettez chacun un tenseur métrique sur votre collecteur. Et vous utilisez chacun la métrique pour calculer le temps approprié le long des lignes du monde.

Et vous marquez des parties également espacées des lignes du monde (égales en fonction du temps, en utilisant la métrique le long de la courbe) et vous envoyez des géodésiques nulles de ces marques à l’autre ligne du monde.

Et vous comparez le nombre de courbes nulles frappant une ligne du monde de l’autre ligne du monde par rapport au nombre de marques propres de la ligne du monde le long de la ligne du monde. Vous pouvez appeler cela un redshift cinématique ou un redshift gravitationnel parce que vous êtes juste un nom. La science s’est produite lorsque vous avez comparé numériquement le nombre de courbes nulles frappant la courbe par rapport aux marques de temps appropriées le long de la courbe.

Vous pourriez le faire dans votre collecteur. Votre ami pourrait le faire dans leur collecteur. Si vous obtenez les mêmes chiffres, vous faites les mêmes prédictions, qu’importe ce que vous appelez.

Ce n’est pas moi qui est facétieux parce que vous avez littéralement demandé comment dire quelque chose qui n’affectait pas les calculs, n’affectait pas les prédictions. Il n’a donc pas de réponse observationnelle. Il n’y a pas de réponse empirique, ce qui en dit long sur la question .

Fondamentalement, les coordonnées sont comme une jauge. Si vous en choisissez un, ce choix ne le rend pas physique. Et les prédictions finissent par ne pas dépendre de la jauge ou des coordonnées, donc vous ne voulez pas être trop excité par les coordonnées ou la jauge.

Donc, peut-être que dans un système de coordonnées, cela ressemble à un décalage vers le rouge cinématique. Peut-être que dans un autre système de coordonnées, il ne semble pas d’origine cinématique. Ne soyez pas trop excité par des choses qui n’affectent pas vos prévisions. N’ayez pas peur non plus si cela vous aide à faire avancer les choses. Mais c’est juste ce que c’est.

Alberto

Merci. J’ai posé cette question parce que j’ai lu que l’espace lui-même peut voyager plus vite que la vitesse de la lumière. Il est donc important de connaître la réponse à la question. Parce que si le décalage vers le rouge se produit à cause du mouvement de la galaxie (et non de l’expansion de l’espace), la vitesse de la galaxie ne peut pas être supérieure à la vitesse de la lumière.

 

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