Cosmologie et astrophysique
Modèle du Big Bang et loi de Hubble
Explorez le modèle d'expansion cosmique : faites varier la distance d de la galaxie et l'angle de vue pour mesurer vitesse de fuite/décalage vers le rouge. Vérifiez la loi de Hubble–Lemaître et le sens d'une expansion sans centre.
Matériel
- Modèle 3D d'univers en expansion avec galaxies
- Curseurs de distance d (Mpc) et d'angle de vue
- Affichage vitesse de fuite/décalage vers le rouge et bouton Pause
Protocole
Mesurer la vitesse de fuite selon la distance
Balayez « Distance d (Mpc) » de 1 à 10 et lisez la vitesse de fuite. Tracez v en fonction de d : les points s'alignent sur une droite passant par l'origine — la pente est la constante de Hubble . Notez .
Changer de point de vue : expansion sans centre
Avec « Angle de vue », placez «l'observateur» sur une autre galaxie du modèle. De chaque galaxie, toutes les autres s'éloignent — l'expansion spatiale n'a pas de centre, comme des points sur la surface d'un ballon qui gonfle.
Le décalage vers le rouge comme signature
Lisez le décalage z à plusieurs distances et reliez à la vitesse de fuite (pour v ≪ c). Expliquez : le photon est «étiré» avec l'espace en expansion — décalage cosmologique, pas tout à fait l'effet Doppler d'un mouvement dans l'espace statique.
Prévoir le passé et la limite lointaine
À partir de votre pente, estimez l'«âge d'expansion» (avec H₀ ≈ 70 km/s/Mpc → ~14 milliards d'années). Prévoyez : si v = H₀d vaut à toute distance, des galaxies assez lointaines fuient plus vite que c — valide car c'est l'espace qui s'étend ; discutez l'horizon observable.