Pré-Publication, Document De Travail Année : 2025

On the observation of distant objects in general relativity and its implications in cosmology

Sur l'observation d'objets lointains en relativité générale et ses implications en cosmologie

Théophile Caby
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1031483

Résumé

We carry out a careful analysis of the notion of observation of distant events in a curved Universe. This leads us to postulate that all measurements of our physical environment are performed with respect to a representation referential that obeys the rules of Euclidean geometry. In curved spacetime geometries, this creates a distortion of metric quantities which affects the wavelength of photons incoming from distant sources. We show that, at the scale of our galaxy, this effect is too small to be experimentally detected. At a cosmological scale, however, and in the context of the Einstein Universe, we show that it becomes measurable and offers a simple alternative explanation for most modern cosmological observations. In particular, we predict a redshift which increases as a function of the source's distance, in a way that is consistent with Supernovae data, and the existence of a Cosmic Microwave Background whose characteristics align with the ones measured by the Planck mission. Furthermore, it accounts for the presence of well-formed galactic structures in the high-redshift Universe, as recently detected by the James Webb Space Telescope.

Nous effectuons une analyse minutieuse de la notion d'observation d'objets distants dans un univers courbe et statique. Pour cela, nous introduisons un référentiel de représentation centré sur l'observateur et doté d'une structure euclidienne, et postulons que toutes les mesures sont effectuées par rapport à ce référentiel. Pour un univers de courbure spatiale positive, cela provoque une distorsion des grandeurs métriques qui croît avec la distance à l'observateur. Dans ce contexte, le décalage vers le rouge des objets cosmologiques n'est pas causé par leurs récessions, mais plutôt par la courbure spatiale le long de la trajectoire des photons de la source à l'observateur. En appliquant ces considérations à l'univers statique d'Einstein, nous obtenons une relation redshift/distance cohérente avec les mesures cosmologiques. Nous montrons que cet effet explique également l'existence d'un fond diffus cosmologique dont les caractéristiques concordent avec les observations de la mission Planck. De plus, ce modèle prédit l'abondance de structures galactiques bien formées dans l'univers à redshift élevé, qui ont été récemment détectées par le JWST.

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Citer

Théophile Caby. On the observation of distant objects in general relativity and its implications in cosmology. 2025. ⟨hal-02149955v7⟩

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