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Chapitre 5 • Effets relativistes sur les vitesses
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2. Comme nous l'avons déjà souligné, les atomes d'un élément donné sont
strictement identiques dans tout l'Univers, et ils émettent ou absorbent le
rayonnement à des longueurs d'onde ,i 0 bien déterminées, liées à la position de leurs niveaux d'énergie. Le spectre d' un élément en constitue en
quelque sorte la signature. Or les astronomes observent dans leurs télescopes des spectres globalement identiques à ceux des éléments existant
sur terre, mais à des longueurs d'onde observées souvent décalées par
rapport aux valeurs mesurées sur terre. Ce décalage est évidemment dû à
l'effet Doppler et la mesure de la quantité Z = (À-Ào)/Ào permet de remonter à la composante de la vitesse relative entre la Terre et l'objet observé
sur la ligne de visée.
La mesure des décalages Doppler Z de raies spectrales émises par les étoiles de
notre Galaxie permet d'en déterminer la distribution des vitesses. On constate
par exemple que le Soleil a une vitesse de 370 km.s- 1 par rapport au trou noir
situé au centre de notre galaxie. On peut aussi observer des objets étranges extrêmement lointains, aux confins de l'Univers, les « quasars» et les «sursauts
gamma», qui présentent de très forts décalages Doppler vers le rouge. Des valeurs de Z supérieures à 6 ont été mesurées sur certains de ces objets, correspondant à des vitesses d'éloignement de l'ordre de 0,95c, pour lesquelles la
formule relativiste de l'effet Doppler, et non pas son approximation classique,
est indispensable. On voit ainsi que l'expansion de l'Univers aboutit à des vi -
tesses relatives entre ses points les plus éloignés qui sont proches de celle de la
lumière.
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strictement identiques dans tout l'Univers, et ils émettent ou absorbent le
rayonnement à des longueurs d'onde ,i 0 bien déterminées, liées à la position de leurs niveaux d'énergie. Le spectre d' un élément en constitue en
quelque sorte la signature. Or les astronomes observent dans leurs télescopes des spectres globalement identiques à ceux des éléments existant
sur terre, mais à des longueurs d'onde observées souvent décalées par
rapport aux valeurs mesurées sur terre. Ce décalage est évidemment dû à
l'effet Doppler et la mesure de la quantité Z = (À-Ào)/Ào permet de remonter à la composante de la vitesse relative entre la Terre et l'objet observé
sur la ligne de visée.
La mesure des décalages Doppler Z de raies spectrales émises par les étoiles de
notre Galaxie permet d'en déterminer la distribution des vitesses. On constate
par exemple que le Soleil a une vitesse de 370 km.s- 1 par rapport au trou noir
situé au centre de notre galaxie. On peut aussi observer des objets étranges extrêmement lointains, aux confins de l'Univers, les « quasars» et les «sursauts
gamma», qui présentent de très forts décalages Doppler vers le rouge. Des valeurs de Z supérieures à 6 ont été mesurées sur certains de ces objets, correspondant à des vitesses d'éloignement de l'ordre de 0,95c, pour lesquelles la
formule relativiste de l'effet Doppler, et non pas son approximation classique,
est indispensable. On voit ainsi que l'expansion de l'Univers aboutit à des vi -
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