Qu'est-ce qu'un redshift?

Un décalage vers le rouge est un décalage de la fréquence d'une onde électromagnétique provoqué par le mouvement d'un objet. La lumière des objets s'éloignant de l'observateur voit leurs ondes lumineuses déplacées vers la partie rouge du spectre. Le décalage vers le rouge est couramment observé en astronomie, en particulier lors de l'observation d'objets très éloignés. L'effet ne se limite pas aux rayonnements électromagnétiques dans le visible, bien que le terme prenne forme car certains objets astronomiques en recul sont apparus en rouge.

Redshift est le résultat de l'effet Doppler. L'effet Doppler s'applique aux ondes sonores et électromagnétiques et est souvent vécu quotidiennement par les humains. L'avertisseur sonore d'un train en approche semble plus aigu que lorsque le train s'éloigne, même si l'avertisseur sonore lui-même produit un son constant. En effet, le son voyage à une vitesse uniforme dans un support donné - c'est la fréquence de l'onde sonore qui change en fonction du mouvement du train. Un effet similaire se produit avec la lumière, avec une lumière de fréquence inférieure résultant d'une source qui s'éloigne dans l'espace.

Dans le spectre visible de la lumière, les humains perçoivent les ondes lumineuses à basse fréquence comme étant rouges. Les ondes lumineuses à haute fréquence apparaissent en bleu. Par conséquent, un décalage vers le rouge résultera d'une lumière dont la source s'éloigne de l'observateur. Une galaxie, par exemple, qui s'éloigne de la Terre à grande vitesse peut apparaître en rouge. De même, une galaxie en approche pourrait sembler bleue si sa vitesse se situait dans une certaine plage.

Bien que le terme redshift implique un changement de couleur, l'effet Doppler s'applique à l'ensemble du spectre électromagnétique. Tous les rayonnements, dont la lumière visible est un type, sont décalés en fonction de la vitesse relative de la source de rayonnement. Un objet astronomique qui s'éloigne avec une vitesse suffisante peut "décaler" l'ensemble du spectre visible, même après le rouge. Le rayonnement résultant reçu par un observateur se situerait dans la plage du rayonnement infrarouge, qui est invisible à l'œil nu. Ainsi, les astronomes utilisent le terme redshift pour indiquer tout déplacement du rayonnement vers les basses fréquences.

Dans les années 1920, l'astronome américain Edwin Hubble et d'autres observèrent que la plupart des galaxies semblaient être décalées vers le rouge, la quantité de décalage vers le rouge étant proportionnelle à leur distance de la Terre. Plus les galaxies étaient éloignées, plus elles semblaient s'éloigner rapidement de la Terre. Cette tendance s'appelle la loi de Hubble et a fourni l'une des premières preuves à l'appui d'un modèle d'univers en expansion issu d'un Big Bang. Dans une explosion, des particules de différentes vitesses augmentent toutes leur distance par rapport à toutes les autres particules. Il en va de même dans un univers "en pleine explosion": toutes les galaxies semblent s'éloigner de tout observateur.