Âge de l'univers et dilatation du temps

Compte tenu de nos connaissances et du modèle cosmologique standard, nous estimons que l'âge de l'univers est d'environ 13,7 milliards d'années.

Quel sens cela fait-il de parler de l'âge de l'univers dans son ensemble?

Nous pouvons observer la dilatation du temps afin que nous sachions que le temps passe différemment pour les observateurs se déplaçant à différentes vitesses (dilatation temporelle relativiste spéciale) ou situés à différentes distances des centres de forts champs gravitationnels (comme expliqué par la relativité générale). L'âge estimé de l'univers est-il une propriété de l'univers ou de nous en tant qu'observateurs?

Un observateur différent percevrait-il l'âge de l'univers comme différent? Les différentes parties de l'univers ont-elles des âges différents? Les principes de la relativité restreinte s'appliquent-ils même lorsque l'on pense à une échelle universelle?

La réponse est oui, la dilatation du temps affecte le temps qu'un observateur vit depuis le big bang jusqu'à l'heure actuelle (cosmologique).

Cependant, il existe un certain nombre d'observateurs spéciaux appelés observateurs comoving, ce sont les observateurs auxquels l'Univers semble isotrope. Par exemple, nous pouvons dire que la Terre se déplace à environ 350 km / s par rapport à un observateur comoving proche en mesurant l'anistropie dans le fond micro-ondes cosmique (en fait, cela provoque une anistropie relativement grande, les images du CMB que vous voyez à partir de WMAP, etc avec cette anistropie prise en compte).

Une propriété particulière d'un observateur comoving dans l'Univers est qu'il maximise l'âge de l'Univers, c'est-à-dire qu'aucun autre observateur ne peut vivre plus de temps depuis le big bang qu'un observateur comoving (au cas où vous demandez, il n'y a pas d'observateur qui minimise le temps depuis le Big Bang). Lorsque nous parlons de l'âge de l'Univers, nous parlons de l'âge de l'Univers du point de vue d'un observateur en mouvement.

Dans le modèle standard, l'univers est identique pour tous les emplacements se déplaçant dans le cadre de repos local. Cela inclut son âge apparent. Vous pouvez dire si vous êtes dans le cadre de repos local si l'expansion des galaxies autour de vous est symétrique dans toutes les directions et le fond des micro-ondes est également le même dans toutes les directions. Autrement dit, toute civilisation sur n'importe quelle galaxie dans l'univers visible mesurerait le même âge de l'univers que nous.

Si, cependant, un objet réussissait à se déplacer à presque la vitesse de la lumière par rapport à ses cadres de repos locaux, qui auraient changé continuellement, pendant une fraction significative de l'âge de l'univers, il y aurait une dilatation temporelle relativiste et cet objet n'ont pas vieilli autant que le reste de l'univers. Autrement dit, s'il y avait une horloge à bord, elle enregistrerait moins de temps écoulé. Cependant, comme cela nécessite des accélérations continues et une énergie considérable, aucun phénomène naturel que nous connaissons n'aurait pu en faire l'expérience.

Si un objet accélère à la vitesse de la lumière puis coupe ses moteurs, à cause de l'expansion de Hubble, il se rendra à des endroits où, par rapport aux nouvelles galaxies locales, il ne se rapproche plus de la vitesse de la lumière et donc de la dilatation du temps comme vu par les observateurs locaux tombe. Les cosmologistes utilisent généralement des coordonnées en expansion, qui s'étendent dans le temps avec l'échelle mondiale, pour effectuer des calculs. Dans l'expansion des coordonnées, cet effet apparaît comme une force fictive (résultant de la transformation du système de coordonnées) qui agit pour amortir les vitesses.