Galaxies se déplaçant à la vitesse de la lumière
Il faut du temps seulement pour que tout ne se passe pas en même temps.
- Albert Einstein
Nous connaissons le nombre de galaxies dans notre univers en expansion (au moins 100 milliards), mais une question non moins intéressante est de savoir à quelle vitesse elles peuvent se déplacer. En effet, puisque l'Univers est en expansion, plus la galaxie est éloignée de nous, plus sa vitesse de fuite est grande.
De plus, l'expansion s'accélérant également, les galaxies s'envolent de plus en plus vite avec le temps. Par conséquent, il n'est pas surprenant que la lumière des galaxies qui s'échappent soit déplacée vers la partie rouge du spectre.
Et cela n'a rien d'étrange. Si un objet se déplace dans votre direction et émet de la lumière, ses ondes se contractent et la lumière apparaît plus bleue. Si l'objet s'éloigne de vous, la longueur d'onde augmente et la lumière apparaît plus rouge. Et plus la source de lumière se déplace rapidement, plus le décalage de longueur d'onde est fort.
Mais pensez-y - si un objet se déplace de plus en plus loin de vous, ne verrons-nous pas des objets à un moment donné approcher de la vitesse de la lumière?
Comme vous le savez, à l'approche de la vitesse de la lumière, beaucoup de choses se produisent: et voici les deux phénomènes les plus contre-intuitifs liés à la théorie spéciale de la relativité.
Si vous êtes au repos et que l'objet se déplace par rapport à vous à une vitesse importante par rapport à la lumière, vous remarquerez deux effets très étranges: sa longueur diminuera dans le sens de son mouvement, et le temps ralentira. Et, bien sûr, vous serez immédiatement intéressé par la question - ces effets sont-ils observés dans des galaxies lointaines!
Il est impossible de mesurer la réduction de longueur, car nous ne pouvons mesurer que des longueurs dans la direction perpendiculaire à la ligne de visée, et l'expansion se produit parallèlement à celle-ci. Et la dilatation du temps? Est-ce là ou non? Réfléchissons à ce à quoi nous pouvons nous attendre en nous basant sur les prédictions de la théorie.
La galaxie à l'étude ne se déplace pas avec des vitesses relativistes par rapport aux objets situés dans son espace-temps local. Il y a une expansion de l'espace entre nous et la galaxie lointaine. C'est cette expansion qui augmente les longueurs d'onde des photons, ce qui rend la lumière plus rouge.
Mais lorsque la lumière a été émise, le temps de crête à crête de chaque vague était beaucoup plus court que le temps que vous pouvez observer lorsque ces pics vous atteignent. Ainsi, bien que la galaxie observée ne se déplace pas physiquement à des vitesses relativistes, vous devriez voir une dilatation temporelle. Alors tu peux faire ça? Que chercherez-vous?
Par exemple, les galaxies spirales sont connues pour tourner. Vous pouvez demander s'il est possible de voir un ralentissement de leur rotation. Malheureusement, dans le passé, la relation entre la luminosité d'une galaxie et sa vitesse de rotation dans le passé n'était pas la même qu'aujourd'hui, car les galaxies spirales évoluent avec le temps .
Vous pouvez décider de faire une observation de quasar, car ce sont des objets très lumineux qui peuvent être clairement vus à de grandes distances . Cependant, l'environnement dans lequel ils se trouvent et les sources de caractéristiques variables (par exemple, la microlentille gravitationnelle ) diffèrent dans les quasars éloignés et ceux plus proches de nous.Plus d' un candidat - un sursauts gamma, ils peuvent être vus à de grandes distances. Mais nous voudrions une classe d'objets très bien étudiée avec des propriétés temporelles non changeantes qui peuvent être observées avec un fort redshift. Si nous pouvons mesurer leur dilatation temporelle, ce sera le test final de la théorie!
Type Ia supernova ! Ces objets ont une chronologie très bien étudiée, selon laquelle ils deviennent plus lumineux, s'estompent et disparaissent.
Donc, si nous trouvons une supernova éloignée avec un fort décalage vers le rouge, sa courbe de lumière devrait être allongée le long de l'échelle de temps. Que se passe-t-il en réalité? Existe-t-il de telles supernovae?
Si vous voulez - croyez-le ou non - mais il y en avait plein! La première - une supernova, s'éloignant de nous à une vitesse de près de 50% de la vitesse de la lumière - est apparue en 1996! Puis un de plus , et un autre, et aujourd'hui nous en avons toute une foule , et nous voyons certainement une dilatation du temps dans ces galaxies lointaines!
La ligne rouge est la prédiction sans décélération, la bleue - avec décélération. Donc, cela se produit réellement!Ce qui est surprenant, c'est que s'il y a un observateur dans une telle galaxie avec un télescope très puissant capable de nous voir, nous semblerons déjà lents pour lui, alors qu'ils se déplaceront à une vitesse normale pour eux!
Ainsi, en observant des objets très éloignés, vous ne les voyez pas seulement dans le passé, éloignés depuis des milliards d'années, vous les voyez au ralenti! Et pendant que vous y réfléchissez, sachez que quelqu'un dans les milliards d'années-lumière de nous peut voir comment vous y pensez beaucoup plus longtemps!Source: https://habr.com/ru/post/fr399605/
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