Sommes-nous vus ou non par un observateur d'une galaxie plus éloignée que l'âge de notre système solaire?
J'ai regardé cette question . Il y a une réponse qui fait allusion à ce que je demande, mais je ne la trouve pas satisfaisante, car pour moi, ce qui suit est encore un paradoxe:
Les galaxies les plus éloignées que nous ayons jamais observées semblent être à environ 13 milliards d'années-lumière. Voici ma question: supposons que l'univers ne soit pas en expansion, et supposons qu'un observateur dans une galaxie à 10 milliards d'années-lumière de nous, EN MAINTENANT, regarde directement notre planète (ou plutôt du moins la partie de l'espace que notre planète occupe) avec un télescope magique assez puissant pour faire une telle chose. Dans ce scénario hypothétique, notre planète et cette galaxie seraient statiques. La distance physique entre les deux ne change pas à tout moment. Si nous pouvons observer une galaxie aussi lointaine (bien qu'elle l'était il y a 10 milliards d'années), un observateur dans cette supposée galaxie pourrait-il voir la Terre? Vous diriez non, car la lumière de notre Terre n'a pas eu assez de temps pour atteindre la galaxie, la Terre n'ayant que 4,5 milliards d'années. Mais comment pouvons-nous voir une telle galaxie de notre point de vue? A convenu que lorsque la lumière a quitté cette galaxie, la terre était encore un scintillement dans l'œil de la Voie lactée. Mais la lumière a fait la distance. Au même instant l'observateur distant nous regarde et ne trouve rien?
Pourquoi pouvons-nous les voir et ils ne peuvent pas nous voir? Encore une fois, environnement statique. La lumière ne fonctionne que dans un sens?
Quelles sont les conditions d'une observation mutuelle simultanée ??
Réponses
Vous devez faire attention lorsque vous parlez d'un «maintenant» sur de grandes distances. En relativité restreinte, il n'y a pas de «maintenant» qui serait le même ici et à un point éloigné; et vous pourriez rencontrer des paradoxes si vous vous en tenez à cette idée ( voir ici ).
La meilleure chose à faire est de penser en termes de cônes lumineux passés et futurs . Le cône de lumière passé d'un événement$E$ dans l'espace-temps (un "événement" étant la combinaison d'un temps et d'une position) est l'ensemble de tous les autres événements à partir desquels $E$peut recevoir un signal lumineux. Le futur cône lumineux de$E$ est l'ensemble de tous les autres événements auxquels $E$peut envoyer un signal lumineux. L'événement$E$ne peut être influencé que par des événements situés à l'intérieur de son cône de lumière passé, et il ne peut influencer que des événements situés à l'intérieur de son futur cône de lumière. Nous en parlons comme la structure causale de l'espace-temps.
Revenons maintenant à vos galaxies: il n'y a rien de mal une fois que vous abandonnez l'idée d '«observation mutuelle simultanée». Votre galaxie lointaine devrait être à l'intérieur de notre cône de lumière passé pour que nous puissions l'observer. Mais qu'il y ait des observateurs là-bas, la terre ne pourrait pas encore être entrée dans leur cône de lumière passé (un petit dessin arrive).
C'est ici :
Parce que, sans tenir compte de l'expansion de l'espace, nous voyons ce qu'il y avait dans leur galaxie il y a 10 milliards d'années s'ils sont à 10 milliards d'années-lumière, nous ne savons pas à quoi cela ressemble en ce moment. Si les observateurs regardent vers notre partie de l'espace en ce moment, ils verront ce qui se trouvait ici il y a 10 milliards d'années-lumière, probablement le nuage moléculaire à partir duquel nous avons été formés puisque notre Soleil n'a que 4,6 milliards d'années. Donc, à ce moment, nous ne verrions tous les deux que le passé.
Si nous et eux regardons dans la direction de l'autre en ce moment, ils ne nous verront pas parce que nous n'étions pas ici il y a 10 milliards d'années, et nous ne les verrons pas parce qu'ils n'y étaient pas il y a 10 milliards d'années. Situation parfaitement symétrique.