Expansion de l'univers.

[Anonyme007]

Bonsoir,

Je suis un inculte en astrophysique, mais, je vais quant meme vous poser une question qui me taraude depuis longtemps à propos de l’expansion de l'univers qui est un phénomène établi expérimentalement par Hubble si je ne m’abuse.
Est ce que vous pouvez m'expliquer en langage clair et simple ( Je ne suis pas assez fort en Français hélas ) comment Hubble a-t-il fait pour établir expérimentalement ce phénomène cosmologique en s'appuyant sur l’analyse des spectres de lumière ( si je ne m’abuse ) qui nous arrivent de différentes galaxies si lointaines dans l’espace ?

Merci d'avance.
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[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonjour,

Pour faire simple (d'autres apporteront des précisions) Hubble s'est basé sur deux phénomènes:

1. Les raies spectrales.
2. Le décalage Doppler.

1. Chaque atome/molécule absorbe la lumière à des longueurs d'ondes précises (des gammes de longueurs d'ondes pour les molécules). Si l'on a un gaz (typiquement de l'hydrogène pour le cas qui nous occupe) qui est éclairé par de la lumière blanche, une partie de celle-ci sera absorbée de manière très caractéristique. Si l'on fait passer la lumière qui a traversé le gaz par un prisme on verra des bandes noires correspondantes aux longueurs d'ondes absorbées par le gaz. On obtient ainsi un genre de "code-barre" caractéristique de l'hydrogène.

2. Quand un objet qui émet de la lumière s'éloigne à une vitesse donnée d'un observateur (nous), la lumière émise est décalée vers le rouge (et vers le bleu si l'objet se rapproche). C'est le phénomène de décalage Doppler qui peut être observé aussi avec le son (l'exemple typique est la sirène d'une ambulance qui devient plus aiguë quand elle s'approche et plus grave quand elle s'éloigne).

Hubble s'est donc mis en tête d'obtenir les raies spectrales (les fameux "codes-barres") des galaxies (à l'époque on ne savait pas encore que c'étaient des galaxies, on croyait que c'étaient des nébuleuses). Surprise: les raies obtenues ne correspondaient à aucune raie connue sur Terre... sauf si on les décalait vers le rouge. En effet, si la lumière émise est décalée vers le rouge, les raies sont décalées avec*.

C'est comme ça que Hubble a déduit l'éloignement des galaxies et aussi le fait que plus la galaxie était lointaine, plus le décalage était marqué et donc plus vite s'éloignait cette galaxie.

*On peut se poser la question: ne suffit-il pas juste de voir que la lumière est décalée ? En principe oui, mais en pratique on pourrait dire: "oui, mais ce sont les étoiles de la galaxie qui émettent plus dans le rouge; pas la galaxie qui s'éloigne." Avec les raies cette objection tombe et la conclusion de l'éloignement devient indiscutable.

Note: je suis resté volontairement très basique et non technique ici. D'autres intervenant pourront ajouter les détails techniques.

[ArchoZaure]

Bonjour.

En fait c'est pas comme ça que ça s'est passé, c'est pas une question de spectre mais d'intensité lumineuse.
Voir ici pour le détail : https://cosmology.education/decouver...sion-univers/#!

Et la publication de Hubble : https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.15.3.168

Explication plus détaillée : https://blogs.futura-sciences.com/lu.../11/30/hubble/

[Anonyme007]

Bonjour,

Merci beaucoup pour toutes ces précisions Paraboloide_Hyperbolique

2. Quand un objet qui émet de la lumière s'éloigne à une vitesse donnée d'un observateur (nous), la lumière émise est décalée vers le rouge (et vers le bleu si l'objet se rapproche).

Que signifie-t-il concrètement que, la lumière émise est décalée vers le rouge ?

Merci d'avance.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Anonyme007]

En fait c'est pas comme ça que ça s'est passé, c'est pas une question de spectre mais d'intensité lumineuse.

D’accord. Merci beaucoup.

[Paraboloide_Hyperbolique]

En fait c'est pas comme ça que ça s'est passé, c'est pas une question de spectre mais d'intensité lumineuse.

Arf, j'aurais dû vérifier que Hubble a utilisé une autre technique...

Que signifie-t-il concrètement que, la lumière émise est décalée vers le rouge ?

Prenons un objet émettant dans la lumière dans une bande de longueurs d'ondes, par exemple dans l'intervalle [380, 480] nanomètres. Cela correspond pour nous à du violet-bleu.

Si l'objet s'éloigne de nous, nous allons percevoir cette même lumière mais dans un intervalle de longueurs d'ondes décalé vers les plus grandes longueurs d'ondes (vers le rouge). Par exemple, nous pourrions la recevoir dans l'intervalle [580, 680] nanomètres ce qui correspond à du jaune-rouge pour nous.

[JPL]

Il y a une petite confusion. À ma connaissance la vitesse radiale des objets astronomique a toujours été mesurée par le décalage des raies spectrales, bien avant que l’on sache que les "nébuleuses" spirales ou autres n’appartenaient pas à la voie lactée. Ce qu’a fait Hubble, c’est de démontrer qu’elles étaient extérieures à la galaxie en s’appuyant sur la découverte d’Henrietta Leavitt qui avait observé qu’il y avait une relation constante entre la luminosité des céphéides du nuage de Magellan (étoiles à luminosité variable) et leur période de variation.

Comme les céphéides observées dans les "nébuleuses" spirales avaient une luminosité nettement plus faible que ce que leur période permettait de prédire Hubble a compris que cela signifiait qu’elles étaient bien plus éloignées que celles observées par Henrietta Leavitt, donc qu’elles étaient à l’extérieur de la voie lactée. Ensuite il suffisait que remarquer que plus elles étaient éloignées plus leur vitesse radiale était élevée, à l’exception notable d’Andromède et de quelles autres galaxies proches. Pour la part de Hubble sur l’expansion de l’univers, le billet de JP Luminet déjà cité remet les pendules à l’heure.

[Anonyme007]

Prenons un objet émettant dans la lumière dans une bande de longueurs d'ondes, par exemple dans l'intervalle [380, 480] nanomètres. Cela correspond pour nous à du violet-bleu.

Si l'objet s'éloigne de nous, nous allons percevoir cette même lumière mais dans un intervalle de longueurs d'ondes décalé vers les plus grandes longueurs d'ondes (vers le rouge). Par exemple, nous pourrions la recevoir dans l'intervalle [580, 680] nanomètres ce qui correspond à du jaune-rouge pour nous.

Maintenant, c’est clair. Merci beaucoup.

[Lansberg]

Comme les céphéides observées dans les "nébuleuses" spirales avaient une luminosité nettement plus faible que ce que leur période permettait de prédire...

Pas exactement.
La période permet de connaître la magnitude absolue. C'est indépendant de la distance.
Ce qui était plus faible c'était la luminosité apparente (magnitude apparente plus grande) qui dépend de la distance.
En 1923/1924, Hubble mesure la période de Céphéides dans trois galaxies proches, dont Andromède. Il communique ses résultats à Shapley qui a calibré la relation période-luminosité d'Henrietta Leavitt permettant de calculer les magnitudes absolues. À partir de là, et connaissant les magnitudes apparentes, Hubble peut calculer les distances des galaxies.
Cela confirme l'existence des "univers îles" qui étaient toutefois déjà admise par certains astronomes.

[JPL]

C’est ce que je voulais dire, mais tes précisions sont bienvenues. Mon explication était trop simplifiée.