Amis astrophysiciens , bonjour
Lors des mesures de la lumière issue des galaxies qui montrent le décalage vers le rouge , qu'est-ce qui est mesuré :
- les longueurs d'onde des radiations électromagnétiques reçues ?
- ou l'énergie des photons ?
Merci de vos réponses ?
"De la discussion jaillit la lumière" .... parfois ....
Salut,
Première réponse. On mesure le décalage des raies spectrales caractéristiques des éléments. Principalement l’hydrogène j’imagine...
Trollus vulgaris
donc la longueur d'onde en utilisant un prisme sophistiqué ?Envoyé par Mailou75
"De la discussion jaillit la lumière" .... parfois ....
oui, un spectromètre.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Et est-ce qu'on sait si l'énergie des photons correspondants a elle aussi diminué ?
"De la discussion jaillit la lumière" .... parfois ....
Bonjour,
à la réception, étant donné qu'il y a décalage vers le rouge, l'énergie des photons est plus faible.
Par curiosité, c'est quoi la différence ? Il n'y a pas une relation assez simple entre les 2 ?
Oui, ça c'est la théorie mais je suppose que ce n'est pas une mesure
Normalement si ; mais là c'est un cas d'espèce :
au départ on a une émission issue de transitions atomiques de désexcitation (de l'hydrogène par exemple) avec onde et photons liés par la fréquence
à l'arrivée la fréquence de l'onde a diminué. On peut se demander(en mesurant) si la fréquence du photon a diminué de la même manière et via quel phénomène. Le photon émis dans la galaxie n'a pas été absorbé-réémis, si ?
"De la discussion jaillit la lumière" .... parfois ....
C'est quoi la fréquence d'un photon ?
La fréquence de l'onde a changé, et l'énergie du photon (liée à la fréquence de l'onde) a changé.
L'énergie du photon a changé parce qu'on a changé de référentiel.
Analogie classique : vous êtes sur un train qui roule, vous lancez une balle avec une énergie cinétique Ec, la personne qui va la recevoir sur le quai ne mesurera pas la même énergie cinétique;
Bonjour
E = hv, avec E en joule, h la constante de Plank et v en hertz.
On peut le faire avec un réseau de diffraction et un peu d'optique, en fait la technique est la porté de l'amateur.
Mais si c'est une mesure ou du moins directement obtenu à partir d'une mesure. On prend le spectre d'une galaxie lointaine et on détermine la longueur d'onde de la raie alpha de l'hydrogène par exemple.Oui, ça c'est la théorie mais je suppose que ce n'est pas une mesure
Si on veut s'amuser à calculer l'énergie correspondante ce n'est pas bien compliqué (E = h.f= h.c/lambda) mais ça n'a pas vraiment d'intérêt en astrophysique.
Bonjour ,
Cette analogie fait intervenir la masse et la vitesse via l'Ec . Mais avec le photon pas de masse , et sa vitesse est c quelque soit le référentiel
Le photon est émis avec une énergie hv (donc une fréquence nu ) et c'est seulement la différence dans l'écoulement du temps entre les 2 référentiels qui fait que la fréquence n'est pas la même dans les deux référentiels , non ?
"De la discussion jaillit la lumière" .... parfois ....
Non, c'est un peu comme la question faussement naïve que je posais plus haut. J'ai l'impression que vous mélangez un peu tout.Cette analogie fait intervenir la masse et la vitesse via l'Ec . Mais avec le photon pas de masse , et sa vitesse est c quelque soit le référentiel
Le photon est émis avec une énergie hv (donc une fréquence nu ) et c'est seulement la différence dans l'écoulement du temps entre les 2 référentiels qui fait que la fréquence n'est pas la même dans les deux référentiels , non ?
Si une source est fixe et m'envoie un photon par seconde, j'en recois un par seconde.
Si elle s'éloigne de moi de 1 m chaque seconde, le 2nd photon a une plus grande distance à parcourir et il va donc mettre un peu plus d'une seconde pour arriver.
Pas besoin de dilatation du temps pour avoir un effet doppler sur la lumière.
Soit on raisonne en onde, et c'est un effet Doppler sur la fréquence de l'onde.
Soit on raisonne en photon, et on fait un changement de référentiel.
Référentiel de départ énergie E et p quantité de mouvement p= E/c.
Référentiel d'arrivée, avec
On retrouve bien la même chose en traduisant donc l'effet du changement de référentiel sur l'énergie.
Oui, c'est ça , merciSoit on raisonne en onde, et c'est un effet Doppler sur la fréquence de l'onde.
Soit on raisonne en photon, et on fait un changement de référentiel.
Référentiel de départ énergie E et p quantité de mouvement p= E/c.
Référentiel d'arrivée
On retrouve bien la même chose en traduisant donc l'effet du changement de référentiel sur l'énergie.
"De la discussion jaillit la lumière" .... parfois ....
Non, ça c’est vrai en RG mais en cosmo le temps est partout identique, c’est vraiment la longueur d’onde qui s’allonge avec l’expansion (zéro preuve expérimentale).
Trollus vulgaris
SI... tu veux considérer que c’est lié à l’écoulement du temps, tu peux toujours... Il faut alors considérer le graph du bas (page 3 ici https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0310808.pdf ou ici https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post6225701, on y lit mieux la variation du temps). Attention dans ce cas il n’y a plus de variation d’espace (ni type RG ni type expansion), c’est une autre philosophie...
Trollus vulgaris
En fait il n'est même pas vraiment pertinent de parler référentiel (enfin on peut, mais si on n'en a pas une compréhension suffisante, ce sera contre-productif).
Ce qui compte ce sont les relations géométriques entre la ligne d'univers de l'émetteur et celle du récepteur via la geodesique nulle du photon qui va de l'un à l'autre.
L'energie d'un photon par rapport à un observateur s'obtient en appliquant le tenseur métrique sur la 4-impulsion du photon et la 4-vitesse de l'observateur.
C'est analogue à un produit scalaire.
On fait ça entre la 4-vitesse de l'émetteur et la 4-impulsion du photon qu'il émet, cela donne l'énergie que perd l'émetteur en émettant le photon.
On transporte ensuite la 4-impulsion parallelement le long de la geodesique nulle du photon (en espace temps plat il s'agit d'une simple translation). Cela est nécessaire pour satisfaire aux lois de conservations locales.
Une fois arrivée à la ligne d'univers du récepteur, on recommence entre la 4-vitesse du récepteur et la 4-impulsion qui a été transportée, on obtient alors l'énergie reçue par le récepteur.
En espace-temps plat, tout cela est assez simple. Si les lignes d'univers du récepteur et de l'émetteur sont parallèles, alors l'énergie du photon est la mêqme pour l'émetteur et le récepteur. Sinon, soit elles s'éloignent ou se rapproche et donc l'energie est plus faible ou plus forte pour le récepteur.
En espace-temps courbe, c'est plus subtil, mais il y a toujours cette notion de parallélisme ou non des lignes d'univers, via le transport parallèle qui n'est alors plus une simple translation.
m@ch3
C'est quoi la cosmo par rapport à la RG ?
"De la discussion jaillit la lumière" .... parfois ....
Comparaison entre redshift cosmologique et redshift gravitationnel :
- En cosmologie on considère qu'il y a un temps unique invariant pour tous les observateurs et un espace unique. Cet espace est en expansion "au cours du temps". Si un photon est émis à une date T1 et reçu à une date T2 alors sa longueur d'onde se sera allongée "avec l'espace" (ne demande aucune explication là dessus c'est un axiome de la théorie) et ainsi, le photon reçu sera redshifté.
- En RG, du moins dans le modèle de Schwarzschild, si un observateur se trouve en dessous d'un autre (disons que A est en dessous de B), alors le temps s'écoule moins vite pour A que pour B. Ainsi, si A émet un photon vers B, celui ci sera reçu avec une fréquence moins élevée, car deux évènements successifs ayant lieu en A "semblent" prendre plus de temps du point de vue de B. ("semblent" car localement pour A tout est normal). Un photon ayant une fréquence moins élevée est un photon redshifté.
Tu vois bien que dans le premier cas il est question de variation d'espace entre émission et réception et dans le second cas il est question d'un temps qui va s'écouler différemment dans un espace immobile (celui des immobiles de Schwarzschild). Si tu veux que les deux explications soient plus proches, il faut prendre les graphs que je t'ai link : dans ce cas, entre émission et réception, l'écoulement du temps aura varié, mais il faut oublier cette histoire d'expansion (c'est presque hors charte...).
Bon courage
Trollus vulgaris
Notons pour les lecteurs qui ne connaitraient pas encore Mailou75 :
Le modèle standard de la cosmologie n'est pas à mettre en opposition avec la RG : c'est de la RG (une solution cohérente de l'équation d'Einstein, au même titre que Schwarzschild ou Kerr).
C'est n'est pas un axiome de la théorie. C'est une conséquence de la métrique FLRW, qui est, pensent les spécialistes de la question, certainement au moins une bonne approximation pour décrire l'Univers dans son ensemble dans le cadre de la relativité générale. Pour le comprendre, il faut lire (relire, comprendre) les réponses toujours excellentes et précises de Mach3.(ne demande aucune explication là dessus c'est un axiome de la théorie)
Bref, vouloir distinguer la relativité générale de la cosmologie contemporaine, c'est un peu comme vouloir distinguer les lois de Kepler de la gravitation Newtonnienne...
Hehe, mes respects maitre Calvert. Aujourd’hui je sais de quoi je parle, malheureusement... on ne fait pas de «relativité» avec un espace et un temps absolus. Je me moque pas mal des croyances de chacun, je m’intéresse à la vérité.
Edit : mes écrits ne contredisent pas ceux de mach3, d’ailleurs il ne fait pas de cosmo
Dernière modification par Mailou75 ; 05/12/2020 à 18h55.
Trollus vulgaris
Si c’en est un, au sens où aucune expérience n’est capable de valider ce qui est LE pilier central de la théorie. Personne ne sais dire si une longueur d’onde peut s’étirer avec l’espace, ni même si le concept d’espace a un sens. Appelle ça comme tu veux, mais tout le modèle repose sur cette supposition. Je ne fais que renseigner le primo postant.
Trollus vulgaris
En effet c'est de la RG pure et dure comme pour tous les modèles de Friedmann-Lemaître d'ailleurs.
Ce n'est pas un axiome : c'est une prédiction de la théorie.
Parcours Etranges
En cosmologie il y a un temps universel cosmologique et non un temps unique (qui sent le "temps absolu") pour décrire l'évolution de l'univers, comme sur Terre il y a un temps universel coordonné. C'est un choix arbitraire. Et comme c'est courant en RG le choix des coordonnées pour décrire l'univers peut être modifié à volonté. On peut utiliser d'autres paramètres temporels que le temps universel cosmologique pour exprimer la métrique de Robertson-Walker. Par exemple le temps additif renvoie à -∞ l'origine de l'univers et à chaque fois que la durée est multipliée par 2, le facteur d'échelle est aussi multiplié par 2.
La métrique de Robertson-Walker prend une forme moins simple qu'avec le temps cosmologique.
Bonjour,
Pour enfoncer le clou, je confirme la réponse à la question initiale : c'est la même chose. Par définition, la longueur d'onde des radiations électromagnétiques EST l'énergie des photons.
Particule et onde, longueur d'onde et énergie, ce sont deux manières différentes, toutes les deux approximatives si on regarde de très, très près, de voir un même phénomène physique.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
J'appelle ça enfoncer des portes ouvertes plutôt... étant donné la formulation de la question initiale, je mise que je primo postant est déjà au courant de ça.
La question porte donc sur la mesure concrète. Sans doute qu'il est plus facile de mesurer le spectre "moyen" d'un flux continu de photons que d'isoler un photon en provenance d'une galaxie pour en mesurer l'énergie.
Trollus vulgaris
Effectivement , et j'ai eu la réponse théorique par gts2 et Mach3 (et d'autres sans doute), mais à la réflexion et comme vous le précisez, on ne mesure sans doute pas directement l'énergie d'un photon venant d'une galaxie et on pourrait donc fermer cette discussion dans laquelle le ton monte pour rien
"De la discussion jaillit la lumière" .... parfois ....
