Distance comobile - Définition

La distance comobile existe-t-elle réellement ?

Il est certain que la distance comobile et le temps cosmologique existent en tant que composante du modèle standard du Big Bang.

Pourtant, tandis que le temps cosmologique est égal au temps mesuré localement pour un observateur dans un lieu spatial fixe, la distance comobile n'est pas, en général, égale à une distance physiquement subie par une particule se déplaçant plus lentement ou à une vitesse égale à celle de la lumière.

Si on divise une distance comobile par le temps cosmologique actuel (l'âge de l'Univers) et on appelle le résultat « la vitesse », alors les « vitesses » des « galaxies » proches de l'horizon des particules ou au-delà de l'horizon peuvent être plus grandes que la vitesse de la lumière.

Cela est le paradoxe de la phrase ambiguë l'espace s'étend plus rapidement que la vitesse de la lumière. Une reécriture de la phrase de façon plus claire est celle-ci :

Pour une « galaxie » proche de ou au-delà de l'horizon, sa « vitesse », définie comme la distance comobile entre celle-ci et l'observateur divisée par le temps cosmologique actuel, peut être plus grande que la vitesse de la lumière.

Cette phrase est correcte. Ce qui reste à débattre, c'est l'interprétation philosophique.

Un point de vue strictement empirique (dans le sens où un objet caché dans une boîte n'existe pas, cf. Bertrand Russell), soulève nombreux problèmes :

• Une « galaxie » distante vers l'horizon est vue lointain dans le passé, lorsqu'elle n'a été qu'un tas d'hydrogène, mélangé avec un peu d'hélium, légèrement plus dense que dans les alentours, et il est peu probable que les étoiles soient déjà formées; cette galaxie est alors, empiriquement, impossible à observer.

• De plus, une « galaxie » au-delà de l'horizon ne pourra être observée que dans le futur (par exemple, dans 5 milliards d'années au futur), ce qui est encore incohérent avec un point de vue strictement empirique.

• Si on pense à la distance à la « galaxie » qui est définie en suivant le chemin des photons entre la galaxie et l'observateur, on ne peut pas le faire pour une « galaxie » au-delà de l'horizon, parce que le chemin n'arrive pas à l'observateur : c'est la définition de l'horizon. Par contre, pour une « galaxie » à l'intérieur de l'horizon, quoique très proche de celui-ci, l'usage de la même définition de distance suivant-le-voyage-du-photon peut se faire, mais la vitesse ainsi obtenue est toujours moins que la vitesse de la lumière.

Pour des raisons semblables à celles du paradoxe des vitesses supraluminaires, certains voient la distance comobile comme une construction uniquement théorique dénuée de sens physique. Néanmoins, ce point de vue revient à affirmer que le modèle standard du Big Bang est également dénué de sens, car les coordonnées comobiles en sont un élément fondamental.

Distances utiles sur petites échelles — galaxie ou amas de galaxies

La distance ordinaire, telle que subie par des particules se déplaçant moins vite que ou à la vitesse de la lumière, est la distance comobile multipliée par la valeur du facteur d'échelle à l'époque cosmologique étudiée.

Parmi d'autres noms pour celle-ci sont :

• distance physique - mais une faiblesse de ce terme est qu'il suggère que la distance comobile est moins physique que la distance ordinaire.
• distance propre - ce qui pourrait induire pas mal de confusion (voir au-dessus), mais le terme est correct si le calcul est fait à l'époque correspondant à l'objet étudié.