Redshift

Le redshift, ou décalage vers le rouge, désigne l’allongement des longueurs d’onde de la lumière observée par rapport à celles de son émission. En astronomie, c’est l’un des outils les plus puissants pour mesurer les distances, les vitesses et l’expansion de l’univers.

Comprendre le redshift

Imaginez une ambulance qui s’éloigne de vous : le son de sa sirène paraît plus grave qu’à l’arrêt, car les ondes sonores sont étirées. La lumière se comporte de façon similaire. Quand une source lumineuse s’éloigne, les ondes lumineuses qu’elle émet sont allongées. Or, les grandes longueurs d’onde correspondent au rouge dans le spectre visible, ce qui explique le nom de redshift. À l’inverse, un objet qui se rapproche produit un blueshift, un décalage vers le bleu.

Trois types de redshift

En astronomie, on distingue trois causes possibles. Le redshift Doppler est lié au mouvement relatif de la source et de l’observateur. Le redshift gravitationnel apparaît lorsque la lumière remonte un puits de potentiel gravitationnel : elle est reçue avec une fréquence plus faible, donc une longueur d’onde plus grande. Enfin, le redshift cosmologique est causé par l’expansion de l’univers lui-même : la lumière voyage dans un espace qui s’étend, étirant ses longueurs d’onde en chemin.

Un outil cosmologique essentiel

Le redshift est noté z, avec 1 + z égal au rapport entre longueur d’onde observée et longueur d’onde émise. À z = 1, la longueur d’onde a donc doublé. À grande échelle, le décalage cosmologique renseigne sur la distance et l’époque observée ; les mouvements propres des galaxies peuvent toutefois s’y ajouter. En 1929, Hubble a publié une relation entre distances et vitesses de récession qui a contribué à établir l’expansion de l’univers.

Le saviez-vous ?

Le fond diffus cosmologique présente un redshift d’environ z = 1 100. Il nous montre l’Univers devenu transparent à la lumière environ 380 000 ans après le Big Bang. Le facteur d’allongement des longueurs d’onde est 1 + z, soit lui aussi environ 1 100 à cette précision.

Questions fréquentes

Le redshift signifie-t-il que les galaxies se déplacent dans l’espace ?

Pas exactement. Le redshift cosmologique n’est pas un mouvement des galaxies dans l’espace, mais une expansion de l’espace lui-même. Des mouvements propres des galaxies peuvent cependant contribuer au décalage total mesuré.

Peut-on voir le redshift à l’œil nu ?

Non. Le décalage est mesuré par spectroscopie, en analysant le spectre lumineux d’un objet et en comparant les raies d’absorption ou d’émission à leurs positions de référence au laboratoire.

Quel est le lien entre redshift et distance ?

À faible redshift, lorsque les mouvements propres ne dominent pas la mesure, le décalage cosmologique est approximativement proportionnel à la distance, selon la loi de Hubble. Pour les objets très lointains, la relation devient plus complexe et dépend du modèle cosmologique utilisé.