Question sur les ondes

[Tutiou]

J'ai vu hier soir un reportage sur le Big Bang.

Ils parlaient du fond diffus cosmologique en disant, je crois, que sa longueur d'onde augmentait. Elle était très petite aux premiers instants de l'Univers et nous la détectons plus large aujourd'hui.

Or il me semble que la longueur d'onde d'une onde est définie dès son émission et ne peut être modifiée (sauf si l'onde change de milieu).

Je ne comprends donc pas trop comment interpréter ce qui a été dit dans le reportage. Ils parlaient peut-être d'une autre onde, mais le problème reste le même.

Quelqu'un peut-il m'éclairer ?

[bongo]

Non non c'est bien ça.

Sauf que... je vais te donner un exemple. Tu a déjà entendu la sirène des pompiers ? Et tu sais dire si la sirène s'approche de toi ou s'en éloigne. En effet, tu as entendu parler de l'effet Doppler qui est un effet cinématique (dû au mouvement). Quand la sirène s'éloigne de nous, le signal devient plus grave (sa longueur d'onde s'allonge par rapport à la longueur émise au repos), si la sirène se rapproche de nous le son émis est plus aigu (la longueur d'onde se contracte).

C'est exactement la même chose qui se produit en cosmologie, vu que la lumière émise par les autres galaxies voit la lumière se décaler vers le rouge (le fameux redshift).

Cet allongement est dû à l'expansion de l'univers. En fait c'est en mesurant ce décalage et en l'interprétant dans le cadre de la relativité générale que l'on a compris que l'univers était en expansion (Edwin Hubble en 1929).

[Tutiou]

Ah oui, l'effet Doppler, c'est vrai !

Merci de cette précision.

[bongo]

Bon, par contre, le redshift cosmologique... ce n'est pas tout à fait un effet Doppler. On l'a interprété comme ça au début, mais même si les galaxies ne sont pas en mouvement les unes par rapport aux autres, c'est bien l'expansion qui fait que les galaxies s'éloignent les unes des autres, et qui crée ce décalage vers le rouge.

Alors pourquoi j'insiste sur le fait que ce ne soit pas un effet purement cinématique Doppler ?
Tout simplement parce que tu peux tout à fait définir un référentiel où tu peux être au repos dans ce référentiel (et là je parle de la forme dipolaire du rayonnement fossile). Donc ce que je veux dire c'est que tu peux prendre une galaxie au repos par rapport à la surface de dernière diffusion, et une autre également au repos à des milliards d'années lumière de nous, mais ce n'est pas pour autant qu'il n'y aurait pas de redshift (c'est bien l'espace qui s'expand, et les connaisseurs auront compris que j'essaie de parler des coordonnées comobiles).

Et j'insiste encore, pour des galaxies suffisamment loin, leur vitesse de récession peut tout à fait dépasser celle de la lumière, et dans ce cas ces galaxies ne sont plus reliées causalement, c'est-à-dire qu'elles ne peuvent plus s'envoyer des signaux. Cela ne contredit pas la théorie de la relativité restreinte.

[Tutiou]

Alors pourquoi j'insiste sur le fait que ce ne soit pas un effet purement cinématique Doppler ?
Tout simplement parce que tu peux tout à fait définir un référentiel où tu peux être au repos dans ce référentiel (et là je parle de la forme dipolaire du rayonnement fossile). Donc ce que je veux dire c'est que tu peux prendre une galaxie au repos par rapport à la surface de dernière diffusion, et une autre également au repos à des milliards d'années lumière de nous, mais ce n'est pas pour autant qu'il n'y aurait pas de redshift (c'est bien l'espace qui s'expand, et les connaisseurs auront compris que j'essaie de parler des coordonnées comobiles).

Je ne comprends pas le raisonnement où tu considères deux galaxies au repos par rapport à un référentiel :/
Ce n'est pas un effet Doppler parce que les galaxies s'éloignent les unes des autres (sans se déplacer), et donc il n'y a pas de mouvement, c'est ça ?

Je ne connais pas la notion de la forme dipolaire du rayonnement fossile.

Coordonnées coloniales, c'est par rapport à l'expansion et la distance entre les galaxies ?

[bongo]

Je ne comprends pas le raisonnement où tu considères deux galaxies au repos par rapport à un référentiel :/

Tu es bien d'accord que le rayonnement fossile est mesuré à une certaine température aujourd'hui ? (2.728 K), ceci correspond à un rayonnement de corps noir dont le pic se situe autour de 1 mm. Cependant si tu te déplaces dans une direction, et bien en raison de l'effet Doppler tu verras que le pic se situera en dessous de 1 mm et donc correspondra à une température plus chaude.

Normalement quand tu observes le CMB, tu vois quelque chose comme ça :


(l'image du haut).
Il faut enlever la forme dipolaire pour voir les fluctuations. La forme dipolaire correspond au mouvement de la terre par rapport à la surface de dernière diffusion. Ceci veut dire que tu peux définir un référentiel privilégié : celui où la surface de dernière diffusion est au repos. D'ailleurs grâce à COBE on sait dire que notre galaxie, notre amas, ainsi que le soleil ont un mouvement d'ensemble à une vitesse de 600 km/s justement par rapport à ce référentiel privilégié.

Ce n'est pas un effet Doppler parce que les galaxies s'éloignent les unes des autres (sans se déplacer), et donc il n'y a pas de mouvement, c'est ça ?

Exact, enfin... à fort décalage vers le rouge, les mouvements propres deviennent négligeables devant l'expansion.