Effet Doppler en astronomie — Astronomie, 14–17 ans

Les astronomes peuvent savoir si une étoile ou une galaxie s’approche ou s’éloigne grâce à de petits changements de longueur d’onde de sa lumière.

L’idée

La lumière d’un objet en mouvement est légèrement décalée. En s’approchant, ses longueurs d’onde raccourcissent et la lumière va vers le bleu ; en s’éloignant, elles s’allongent et vont vers le rouge. On mesure ainsi un mouvement invisible à l’œil.

Pourquoi c’est utile

L’espace est trop vaste pour suivre la plupart des objets dans le ciel. Il fallait mesurer leur vitesse dans notre direction ou dans la direction opposée, et pas seulement leur position. L’effet Doppler transforme un mouvement invisible en une variation mesurable du spectre.

Un exemple détaillé

Une raie spectrale apparaît normalement à 500 nanomètres. Pour une étoile, on la mesure à 501 nanomètres : elle est décalée vers les grandes longueurs d’onde, donc l’étoile s’éloigne. Pour une petite vitesse, 1/500 vaut environ 0,002 : la vitesse est d’environ 600 kilomètres par seconde.

L’erreur fréquente

On peut être tenté de voir dans tout décalage vers le rouge un éloignement. C’est compréhensible, car le mouvement peut vraiment le produire, mais l’expansion de l’espace peut aussi étirer la lumière entre les galaxies. Il faut distinguer les effets.

Où on l’utilise

Les astronomes utilisent les décalages Doppler pour mesurer le mouvement des étoiles, cartographier la rotation des galaxies et détecter le petit mouvement provoqué par une planète. Ils mesurent aussi le gaz des nébuleuses et les jets d’étoiles jeunes.

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