Bonjour,
Dans cette vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=GvcPvXdPCP8
A 5 minutes 40 secondes, Étienne Klein dit que les étoiles qui s’éloignent nous semblent moins lumineuses. Quelle est la cause exacte ?
- C'est que l’œil est moins sensible au rouge qu'aux autres couleurs ?
- C'est qu'une partie des longueurs d'ondes de la lumière est décalée vers le spectre non visible ?
- Autre raison ?
Merci d'avance
L'expression est trop vague.
Les deux raisons invoquées sont possibles, selon le spectre d'émission.
On peut rajouter que quand la source s'éloigne l'intensité de la lumière reçue baisse par la décroissance de propagation (en d^-2). Et il peut y avoir une atténuation plus rapide (poussières...).
Bref, ça dépend de quels cas il est question...
Quand au mot "semblent", ce n'est pas scientifique. Soit la lumière visible reçue est plus faible, soit elle ne l'est pas. Pas d'illusion...
Dernière modification par Amanuensis ; 18/01/2020 à 14h34.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Et il y a mieux à faire que regarder ce genre de vidéo...
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Bonjour, c'est le contexte qui vous dira comment intérpréter cette phrase.Envoyé par OuiOui123
Je pense qu'il s'agit d'une comparaison entre deux étoiles identiques à même distance, l'une immobile par rapport à nous à comparer à celle qui s'éloigne.
Celle qui s'éloigne paraitra toujours moins lumineuse car nous en recevrons moins de puissance sur toutes le longueurs d'onde.
L'effet Doppler de cet éloignement est équivalent à une baisse apparente de température dans le rapport des fréquences.
Cette baisse est en partie compensée par une distorsion géométrique : on peut démonter que le puissance reçue décroit comme le carré du rapport de fréquence.
Comprendre c'est être capable de faire.
Il y a 3 effets qui s'ajoutent : l'effet Doppler diminue la fréquence des photons donc leur énergie , mais il diminue aussi le rythme apparent de l'émission de photons (le nombre de photons émis par unité de temps), et aussi il modifie l'angle apparent des photons ce qui fait qu'il augmente l'angle solide apparent dans lequel il ont émis, et donc diminue l'intensité spécifique par angle solide. Combiné ensemble , ça fait que si il y un facteur D en fréquence (D< 1 si elle s'éloigne) , il y a un facteur D^4 en luminosité - ce qui est cohérent que ça reste un corps noir , mais simplement avec une température T multipliée par D .
pour moi c'est puissance 4 ...
Il me semble que la réponse de Phys4 prend en compte en partie le fait que la question parle de lumière visible, alors que la réponse d'Archi3 semble ne parler que du total de l'énergie, tout spectre confondu.
Mais il me semble aussi qu'on ne pourra pas fournir d'exposant de décroissance si on se limite au spectre visible, comme la message du PP le sous-entend.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Pour obtenir le rapport en puissance, il suffit de prendre la température apparente en D4 , et la taille apparente qui croit en D , donc en D2 pour la surface apparente, ce qui vous donne le rapport D2 de puissance reçue.
Ma réponse ne concerne que la puissance totale, si vous prenez une partie du spectre, il n'est pas possible de donner d'exposant, nous pouvons seulement affirmer que la puissance reçue dans une bande quelconque décroit.
Comprendre c'est être capable de faire.
C'est ce qui est implicite dans le message #4 (d'où mon "en partie").
Je pense que c'est ce point là qu'il faudrait développer pour répondre au PP, par exemple pourquoi une étoile émettant pas mal dans l'UV et peu dans le rouge aura une luminosité visuelle reçue plus faible si elle s'éloigne de l'observateur. Ce contrairement à l'idée qu'une partie de l'UV devient visible de par le décalage, et pourrait avoir un effet plus grand que le passage d'une partie du rouge dans l'IR.
(Le premier message parle seulement du visible se décalant en IR, mais je pense que le cas UV devenant visible est plus parlant...)
Dernière modification par Amanuensis ; 19/01/2020 à 12h21.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Il est aussi possible de considérer l'objet émetteur dans son ensemble et la densité du flux de photons :
L'énergie de chaque photon est réduite d'un facteur D, et le nombre reçu par seconde est également réduit d'un facteur D, ainsi nous retrouvons le rapport D2
Comprendre c'est être capable de faire.
Bonjour,
La luminosité diminue en D4 (Archi3) mais la puissance reçue diminue en D² (phys4).
La "surface angulaire" de l'objet émetteur augmente donc en D², c'est bien ça ??
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
Pour une étoile dont le spectre est proche du corps noir, il y a une décroissance dans toutes les parties du spectre avec la température, d'où mon affirmation pour un spectre reçu quelconque.
Mais l'on pourrait concevoir une étoile de rayonnement très différent ayant un trou dans le spectre visible. La partie UV décalée par effet Doppler pourrait alors rendre l'étoile visible. Je ne sais pas s'il existe de telles étoiles ?
C'est bien l'explication pour une vitesse de fuite proche de l'axe de visée.
Comprendre c'est être capable de faire.
Et ça marche aussi pour le redshift cosmologique ?
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
Le point, qui peut être important pour le primo-posteur, est de préciser que l'hypothèse sous-jacente aux réponses après les miennes en #2 et #3 (1), est que le spectre est proche d'un spectre de corps noir...
(1) J'avais précisé "selon le spectre d'émission"...
PS: Ce n'est pas à moi qu'il faut préciser tout cela, je l'avais décrypté tout seul ; mais au PP qui a posé ses questions...
Dernière modification par Amanuensis ; 19/01/2020 à 14h51.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Pour le décalage spectral, oui. Pour l'angle apparent, il me semble que non.Et ça marche aussi pour le redshift cosmologique ?
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
euh pourquoi la taille apparente croit en D ?
C'est l'effet dit aberration, l'angle de visée d'un objet, en prenant l'angle par rapport à la direction du déplacementet
Pour les directions proches des directions de l'axe de déplacement, cette relation correspond approximativement à un rétrécissement de rapport D dans la direction du déplacement, et à une dilatation de rapport D dans la direction opposée.
Dans les cours l'on expose souvent que l'aberration transversale.
Comprendre c'est être capable de faire.
Oui c'est l'aberration qui est responsable de la variation de l'angle solide dans lequel sont contenus les photons , ce qui donne le D^2 supplémentaire (par rapport à l'énergie des photons et à leur rythme d'émission, eux même multipliés par D), qui donne le D^4 compatible avec la loi de Stefan (T multipliée par D). Mais je ne crois pas que ça conduise à une modification de la taille apparente, le y et le z perpendiculaires à la ligne de visée ne sont pas modifiés par la transformation de Lorentz, ce qui se passe c'est simplement que tu reçois des photons émis à un angle différent dans le référentiel de l'objet que l'angle sous lequel tu le reçois, mais ça ne change pas leur position d'émission donc pas l'endroit d'où tu les reçois (donc pas l'angle sous lequel tu les reçois dans ton référentiel, donc pas la taille apparente) . Enfin tu me mets le doute là, je vais vérifier ...
Si l'angle de réception varie, alors la taille apparente varie !
Il suffit d'appliquer la transformation de Lorentz, non pas aux coordonnées, car ce ne sont pas les coordonnées que vous voyez. Il faut l'appliquer au vecteur impulsion de la lumière reçue.
Comprendre c'est être capable de faire.
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
oui je sais ce qu'est l'aberration, et comment on la calcule. Mais selon moi l'angle de réception ne varie pas dans le référentiel de l'observateur, donc la taille apparente ne varie pas. Ce qui varie c'est l'angle d'émission dans le référentiel de l'objet, et il est transformé par la transformation de Lorentz pour redonner le même angle dans le référentiel de l'observateur. Le résultat c'est qu'on voit la même taille apparente, mais avec une aberration de l'image . Pour une sphère en mouvement par exemple on voit la même sphère mais avec une rotation (pour le redshift cosmologique c'est évident que ça ne change pas sa forme ni son angle solide qui reste 4 pi ...)
Selon moi, l'angle de réception ne varie pas dans le référentiel du récepteur. Ce qui varie à mesure que la source est rapide, c'est l'angle d'émission : le rayonnement est de moins en moins isotropique.
Dans le référentiel de la source, ce qui varie à mesure que le récepteur est rapide c'est l'angle de réception car le récepteur est victime de l'aberration.
Dernière modification par Nicophil ; 20/01/2020 à 17h52.
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
De ce que je me souviens, l'aberration de la lumière diminue la taille angulaire de ce qui vient vers nous et augmente la taille angulaire de ce qui s'éloigne. L'absence d'effet "longitudinal" serait incohérente par rapport à l'effet "transversal", suffit de penser à la taille angulaire d'un plan infini situé à une distance nulle de l'observateur en fonction de la vitesse par rapport à lui.
Je n'ai pas le temps de faire la vérification formelle, mais j'invite chacun à le faire sérieusement.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Salut,
Je n'ai pas lu le fil dans le détail mais je réagis à ceci
En cosmo ça dépend de ce qu'on regarde. S'il s'agit d'un objet lié par la gravité alors l'angle changera du fait de l'aberration car ce qu'on voit est son image à l'émission et pas sa position actuelle, il semble plus près qu'il n'est et donc l'angle est plus grand. Si on regarde des objets non liés ils s'éloignent de l'observateur en ligne droite et donc l'angle entre eux sera fidèle à ce qu'il est réellement (c'est le sens de ton 4Pi). On peut même montrer simplement par la RR qu'une coque qui s'éloigne aura une distance de luminosité Dl=(z+1)².Da où Da est la distance angulaire (vue) et z+1 le Doppler relativiste lié à la vitesse d'éloignement.
Sinon pour l'aberration RR je peux vous proposer ceci (https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6423022) où l'objet est en mouvement, et qui montre que la formule de déformation de l'aberration donnée habituellement (partie en haut à gauche) est à prendre avec de grosses pincettes ; ou ceci (https://forums.futura-sciences.com/d...ml#post6352874) si c'est l'observateur qui est en mouvement.
Après je suis peut être hors sujet…
Trollus vulgaris
https://forums.futura-sciences.com/a...elativite.html où phys4 expliquait :
Considérons une surface assez grande et supposons que nous matériel d'observation n'en voit qu'une petite surface limitée par l'appareil de mesure. Nous nous plaçons dons à angle d'observation apparent fixe.
Si je m'éloigne de l'objet, il semble grossir derrière moi et donc j'en verrai une plus petite surface : cette surface varie aussi comme le carré de l'effet Doppler et donc, le cumul des deux effets nous donnera une luminosité qui décroit comme la puissance quatre.
Comme cette surface d'angle apparent constant a aussi une température qui décroit proportionnellement, elle nous parait rayonner une puissance qui varie comme la puissance quatre de sa température : l'aberration respecte le second principe de la thermodynamique. Et ceci est vrai pour tous les angles, bien sûr.
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
OK.
Mais, dans le référentiel du récepteur, l'angle solide de réception ne varie pas. Ce qui varie en D² à mesure que la source est rapide, c'est la densité surfacique de photons : le flux de photons émis par la source est de moins en moins isotropique (concentré vers l'avant et dilué vers l'arrière).
On a ainsi une densité volumique de photons qui varie en D3, or l'énergie d'un photon varie en D, d'où la variation en D4.
Dernière modification par Nicophil ; 20/01/2020 à 22h37.
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
Bon voila mon raisonnement :
prenons le cas simple d'une règle de longueur propre L , perpendiculaire à la ligne de visée qui s'éloigne à la vitesse V de l'observateur. une des extrémités est placée sur l'axe O. Dans son référentiel x'=y'=z'=0 , et pour l'autre extrémité x'=z'=0, y'=L . Les TL donnent immédiatement dans le référentiel de l'observateur : x = Vt , y=z = 0 our une extrémité et pour l'autre , x=Vt, y = L, , z= 0. Il n'y a pas de contraction de Lorentz sur y .
Les coordonnées temporelles sont bien données par t'= gamma ( t -v x/c^2) =t/gamma, le ralentissement de Lorentz.
Admettons que les deux extrèmités de la règle émettent des flashs tous les To, période propre, donc t'=nTo . On a donc t = gamma n To , et dans le référentiel de l'observateur, les coordonnées de ces évènements sont x = gamma n V To, y= 0 ou L, z= 0, t = gamma n To
Le calcul du temps de parcours de la lumière va ensuite fournir l'effet Doppler : les évènements arrivent à l'observateur à t + D/c
soit à t = gamma n To (1+ v/c) (Effet Doppler , nu = D nu' ou D = racine ( (1-v/c)/(1+v/c ) ) pour l'extrémité sur l'axe et t = gamma nTo + ((gamma n V To )^2 + L^2 )^1/2 / c . L'effet de la taille angulaire est subtil, il vient que l'extrémité hors axe fait un angle avec la ligne de visée , que la lumière a un chemin un peu plus long à parcourir, et que donc l'effet Doppler est différent. Les tics paraissent désynchronisés et si les signaux arrivant en même temps à l'observateur c'es qu'ils ont été émis un peu plus tôt hors axe que sur l'axe : la règle parait donc incurvée , mais cet effet s'estompe pour les grands n( à grande distance ) où les temps deviennent asymptotiquement les mêmes. Il n'y a PAS de contraction ou de dilatation apparente des Y par un facteur D
Les rayons émis par un point à y=L semblent toujours arriver sous le même angle à l'observateur quelle que soit la vitesse de la source. L'effet d'aberration ne joue que sur le fait que l'angle de ces rayons est différent dans le référentiel de la source, c'est à dire que l'observateur ne perçoit pas les mêmes photons que si la source était immobile. Si la source émet par exemple de manière anisotrope et que la couleur change suivant la position, la couleur apparente peut changer en plus de l'effet Doppler. D'autre part ça change aussi l'angle solide dans lequel ont été émis les photons qui arrivent sur une même surface de l'observateur (sa pupille) et ça donne le facteur D^2 supplémentaire. Mais sa taille transversale ne change pas. C'est bien sur pareil pour un cercle de rayon L, ou un disque de rayon L.
Et une sphère de rayon L ?
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Oula je ne m'attendais pas à une réponse aussi compliquée.
Pour situer le contexte de la vidéo, Etienne Klein explique pourquoi il fait noir la nuit (alors que nous sommes entouré d'un nombre colossale d'étoiles) :
1- Les étoiles n'ont pas toujours existées et donc la lumière de certaines n'a pas encore eu le temps d'arriver jusqu'à nous
2- Les étoiles (pas toutes) s'éloignent de nous, ce qui a pour conséquence d'avoir de l'effet Doppler : et donc la lumière émise par certaines étoiles nous semble moins lumineuse
J'interprête le mot "semble" comme le fait que la lumière est toujours aussi lumineuse mais que c'est nous, en tant qu'observateur, visualisons cette lumière plus faible.
=> Par contre je ne sais pas si le terme "plus faible" est applicable uniquement au spectre visible ou si c'est sur tout le spectre
D’ailleurs pour une longueur d'onde lumineuse donnée, c'est quel paramètre qui détermine la luminosité de la lumière ? Son amplitude d'oscillation ?... si c'est ça, l'amplitude de la lumière ne bouge jamais, non (car sinon, ça voudrait dire que selon différents observateurs, un rayon lumineux aurait plusieurs états) ?
