Effet Doppler

[Eric Chariot]

Bon là ça se complique les gens

Dans le cadre de la relativité générale découverte peu auparavant par Albert Einstein, Friedmann et Lemaître ont en effet démontré que le décalage observé découle en quelques sortes d'une diminution du potentiel gravitationnel au cours du temps due à la baisse de la densité moyenne de l'Univers, cette baisse étant bien évidemment elle-même un résultat de la fameuse expansion.

[Vincent Boudon]

Evidemment, le problème de toutes les expériences qu'on peut faire c'est que ce sont des analogies et qu'il faut faire preuve d'abstraction ce qui n'est pas évident

Pour l'élastique, le souci est que l'on se place a l'extérieur de l'Univers, en observateur, ce qui est impossible. Mais cela dit, on peut dessiner un quadrillage sur la surface élastique. On verra que les galaxies ne bougent pas sur ce réseau, mais que c'est lui qui s'éteint. Ce n'est pas une vitesse de fuite (terme encore employé), mais une vitesse d'expansion.

Mais ce qu'on peut faire : un atelier effet Doppler en tant que tel. Expliquer des applications astro. Juste a côté, un atelier expansion. On explique la nuance (expansion de l'espace sans mouvement). Car justement il faudra démonter l'idée trop souvent vue de galaxies s'échappant dans un espace vide préexistant

[Isabelle Farcy-Lecat]

Arrétez de me faire des noeuds au cerveau, il faut une attitude moyenne entre les notions approximatives et la complexité du potentiel gravitationnel.
Vous avez raison pour l'élastique, c'est fou ce que je suis toujours dans un repére extérieur à l'univers alors qu'on est dedans, exit l'élastique.
On s'approche d'une solution raisonnable avec le compromis de Vincent.
On peut repartir sur un atelier Doppler. Vais-je aller photographier les ronds et sillages des canards sur le lac Kir pendant mes footings? :lol

[Vincent Boudon]

Oui parce que cela dit, beaucoup de gens parlent quand même d'effet Doppler, quand on farfouille un peu. Il y a effectivement bien vitesse (de la source dans un cas, d'expansion de l'espace dans l'autre) et c'est bien pour cela que, formellement, ça donne la même chose.

Mon avis c'est surtout qu'il faudra bien travailler l'atelier Big-Bang/expansion dans l'expo pour bien faire comprendre le fait d'un espace qui s'étend, emportant les galaxies (qui elles ne s'étendent pas, du fait de leur cohésion). Pour éviter l'idée, trop souvent propagée par les vidéos à la télé, d'un Big-Bang qui envoie valser des galaxies dans un grand espace vide.

Mais ce débar soulève des questions intéressantes

[Georges Leterme]

J'ai envoyé ce matin un grand fil sur ce sujet, mais je ne le retrouve pas dans cette rubrique.
Si quelqu'un l'a vu passer, merci de me le signaler.
Georges

[Isabelle Farcy-Lecat]

Bizarre ce message n'apparait pas à la rubrique "nouveaux messages". Aurait-il été emporté par le vent solaire?

[Eric Chariot]

Bon ok, on commence à se rejoindre. Si je résume, on peut parler de manière équivalente de vitesse d'éloignement ou de dilatation des longueurs d'onde... Z'êtes d'accord ?

[Vincent Boudon]

Voui !

[Eric Chariot]

Y en a qui font fort quand même

Force est de constater que les galaxies s'éloignent les unes aux autres (sans pour autant se déplacer...).

:lol

http://pierredw.chez.com/tpea1t4.htm" onclick="window.open(this.href);return false;

[Georges Leterme]

Voilà ce que j'avais envoyé ce matin, en espérant que cette fois ça passe. (Mais c'est avant les derniers messages qui finalement concluent l'affaire...)

Il est vrai que, pour le grand public, cette double interprétation du redshift n'est généralement pas clairement exposée. Voici comment je me l'explique, à moi dans ma petite tête d'épistémologue amateur…
On sait, cette fois sans ambiguïté, comment la découverte de l'expansion par Hubble a expliqué le redshift par l'effet Doppler d'une manière purement mécanique.
Mais la découverte relativement récente de la dilatation de l'espace-temps ajoute un effet de changement d'échelle.
Quand nous observons une galaxie distante de plusieurs milliards d’années-lumière, nous observons en réalité un endroit de l’Univers tel qu’il était il y a ces milliards d’années. Plus proche du Big-Bang dans le temps, il était alors moins "dilaté". Si la distance entre deux points donnés représente arbitrairement l’étalon unité de longueur, cet étalon que nous voyons aujourd’hui s’est "allongé" par rapport à ce qu’il était à cette époque. La longueur d’onde de la lumière que nous recevons s'est, de la même manière, "allongée" par rapport à ce qu’elle était au moment de son émission vers nous (la classique sinusoïde des espaces montre bien qu'une longueur d'onde est "soudée" à l'axe des espaces). On ne peut pas dire que cet allongement est de même nature que celui dû à l'expansion, mais il produit le même effet : pour les grandes distances, le décalage vers le rouge est dû, en plus de l’effet de l'expansion (Doppler), à la dilatation de l’espace-temps.
On comprend alors que notre vision de l’Univers possède un "horizon" au-delà duquel nous ne pouvons plus rien observer. En effet, à partir d'une certaine distance les galaxies s'éloignent de nous à des vitesses supérieures à celle de la lumière, mais des vitesses qui ne sont pas seulement "mécaniques" comme nous en avons l'habitude : il s'y ajoute un étirement dû à cette dilatation de l'espace-temps.
Prenons un exemple inspiré par Isabelle. Une fourmi avance sur un fil élastique tendu entre une personne P1 et une autre P2. Elle représente la fuite d'une galaxie selon l'expansion. On comprend aisément que, si l’opérateur P2 se met à tirer le fil jusqu’à doubler sa longueur, la fourmi se sera éloignée de son point de départ P1 d’une distance double de celle qu’elle aurait parcourue sur le fil resté fixe. Pour une galaxie animée d’une vitesse "mécanique" proche de celle de la lumière, un tel mécanisme lui fait donc dépasser cette vitesse sans enfreindre la loi de la vitesse-limite (mécanique) de la Relativité.
Remarque au passage : les galaxies lointaines nous étant invisibles, soit parce que leur spectre est trop décalé vers le rouge et le dépasse largement, soit parce que leur lumière ne nous atteint même pas (émises derrière l’horizon), elles ne peuvent "tapisser" à nos yeux la voûte céleste, ce qui explique le ciel noir de nos nuits et lève le fameux paradoxe d’Olbers selon lequel, en toute logique encore récente, il devrait être totalement lumineux.

Cela dit, Eric ayant ouvert un fil dédié à cette question, je ne demande pas mieux que de voir critiqué mon point de vue ! C'est là pour ça...