Redshift: ce qu’il est, en quoi il consiste et comment il est calculé

En fait, il est essentiel de comprendre que si la terre n’occupe aucune position privilégiée ( autrement dit, elle n’est pas le centre de rien du tout), une observation ou encore une expérience identique pourrait se produire n’importe où dans notre galaxie ou même dans l’univers en général.

En parallèle, cette observation signifie aussi que d’une part les galaxies s’éloignent les unes des autres et que elles sont éloignées, plus la distance entre elle augmente rapidement.

La théorie du décalage vers le rouge: ses origines

C’est en 1929, que Hubble et Milton Humason ont formulé la fameuse loi de Hubble. Elle stipule qu’il y a une relation directe entre le décalage vers le rouge (des galaxies) et leur distance. De même, nous ne rentrerons pas dans les détails, mais cette loi physique confirme scientifiquement les théories et les équations d’Albert Einstein.

Pour schématiser les choses simplement, dans la théorie de Hubble, plus la distance entre deux galaxies est grande et plus leur vitesse d’éloignement augmente, ce qui facilite sensiblement la détection du décalage vers le rouge.

De même, de très nombreuses observations qui ont été réalisées récemment par des équipes scientifiques ont validé cette approche. Toutefois, ils n’ont toujours pas donné d’explications sur le mouvement de l’expansion de l’univers ainsi que sur ses conséquences et ses objectifs.

Qu’est-ce que le phénomène de décalage vers le rouge en quoi consiste-t-il ?

Le décalage vers le rouge, aussi appelé en anglais redshift, matérialiste donc le phénomène physique à travers lequel le rayonnement électromagnétique d’une source (dont l’émission correspond à une longueur d’onde précise), manifeste un changement de longueur d’onde pendant sa propagation.

Concrètement, on parle de « rouge », parce que dans les disciplines cosmologiques et observations optiques de l’univers, il est reconnu que les longueurs d’ondes qui sont plus grandes prennent des tons rouges ou rougeâtres.

Plus précisément, dans ce concept, les longueurs d’onde qui sont assimilées comme grandes (c’est-à-dire de 600 nm à 760 nm) vont apparaître dans des couleurs rouges alors que les longueurs d’onde plus petite (c’est-à-dire celles qui font de 500 à 390 nm) vont réfléchir dans des couleurs entre le bleu et le violet. En passant en dessous de 390 nm, les couleurs deviennent ultraviolets et ainsi totalement invisibles pour l’œil humain.

À l’inverse, les longueurs d’onde qui font plus de 760 nm deviennent infrarouges.

Les différences et les variations de longueur d’onde s’expliquent par la manière dont l’instrument qui reçoit la lumière(les yeux, ou encore les radiotélescopes) et la source sont en mouvement, c’est-à-dire, s’il s’éloigne l’un de l’autre ou bien encore s’ils se rapprochent.

Quels sont les trois types de décalage vers le rouge ?

Afin d’avoir une meilleure compréhension du décalage vers le rouge, vous devez savoir qu’il en existe trois différents : le décalage gravitationnel, le décalage Doppler et le décalage cosmologique. Commençons par le premier.

Redshift gravitationnel

La relativité d’Einstein nous dit que le temps passe moins vite à proximité d’une masse. Autrement dit, la ou le champ gravitationnel devient plus fort, et plus intense. Cette dilatation temporelle a également des répercussions sur la fréquence de l’onde électromagnétique et si la lumière est diffusée proche du champ gravitationnel, tous les observateurs la verront alors se décaler vers la couleur rouge qui forme le spectre.

Redshift Doppler

La seconde sorte de décalage vers le rouge résulte directement du mouvement de la source qui va donc émettre la lumière. Imaginez par exemple une ambulance qui s’approche de vous : vous remarquez alors que le son de la sirène devient plus aigu quand elle s’éloigne.

Ce phénomène s’explique tout simplement par le fait que la longueur des ombres sonores va diminuer quand l’ambulance s’approche et augmenter quand elle va s’éloigner. En fait, il ne s’agit de rien d’autre que du fameux effet Doppler qui rappelons-le peut aussi se produire avec les ondes électromagnétiques.

Le décalage cosmologique

le troisième et dernier type de décalage vers le rouge s’appelle décalage cosmologique. Sa cause première concerne directement l’expansion de l’espace. Vous savez certainement, qu’avec la théorie du big-bang, la distanciation entre: éloigner de l’univers grandit avec le temps.

Cette expansion aussi appelée distanciation allonge aussi la longueur d’onde des faisceaux de lumière pendant le temps nécessaire à sa diffusion. Ainsi, lorsque nous la percevons de manière optique ( par le biais par exemple un télescope), elle est rouge. Le décalage cosmologique est une notion qui est utilisée pour mesurer les distances entre les galaxies lointaines.

Pourquoi le décalage vers le rouge est important: voici à quoi il sert

La théorie ainsi que la notion de décalage vers le rouge est essentielle pour comprendre la formation et l’évolution de l’univers à la fois dans ses dimensions spatiales et dans ses dimensions temporelles. Si vous avez bien suivi nos propos, vous comprenez maintenant que le décalage vers le rouge est la cause première de l’expansion de l’espace-temps pendant le voyage de la lumière.

C’est-à-dire depuis l’instant où elle a commencé son émission jusqu’à son observation.

En pratique, le décalage vers le rouge va permettre de retracer la distance de la source ou pour dire les choses différemment, le temps que la lumière a besoin pour qu’on puisse avoir. Toujours est-il, le décalage vers le rouge est un indicateur de distance indispensable pour faire des mesures précises de l’univers.

Expansion de l’univers et décalage vers le rouge : pourquoi sont-ils étroitement liés ?

En réalité, l’univers est en expansion permanente et par conséquence, l’ensemble des corps célestes sont en mouvement perpétuel.

D’ailleurs, la théorie est l’observation du décalage vers le rouge en est la preuve. La lumière des galaxies a en effet avec le temps à se déplacer vers le rouge ( et plus généralement vers l’infrarouge). Dans d’autres termes, on peut dire que cela signifie que les corps célestes s’éloignent de notre belle planète bleue avec des vitesses qui sont différentes. Les scientifiques appellent cela le mouvement de récession des galaxies.

Bien entendu, le décalage vers le rouge est aussi une preuve qui confirme la théorie ou les théories cosmologiques du Big Bang.

En se basant sur ce modèle, toutes les matières étaient au départ localisées dans une zone précise. Elle contenait alors une quantité incroyable d’énergie ce qui a inévitablement entraîné une explosion et la naissance de notre univers. Ensuite, la matière et l’espace ont commencé à prendre de la distance par rapport à ce point d’origine, en s’étendant de plus en plus pour créer à la fois l’espace et le temps.