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 Distance d'un objet ayant subi un mirage gravitationel ?

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Odyssée
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MessageSujet: Distance d'un objet ayant subi un mirage gravitationel ?   Mer 15 Sep - 22:53

Pour faire très simple dans ma question, quelle est la/les méthode(s) pour obtenir la distance d'un objet quelcoqnue ayant subi un mirage gravitationel ?
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Naos
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MessageSujet: Re: Distance d'un objet ayant subi un mirage gravitationel ?   Jeu 16 Sep - 2:31

Par l'habituelle méthode du décalage spectral vers le rouge. L'image d'un objet lointain formée par mirage gravitationnel subit une déformation, un léger agrandissement et une intensification de l'éclat, mais les fréquences ne sont presque aucunement modifiées (très peu, en fait).

La méthode débute par l'isolement d'une ou plusieurs raies spectrales identifiables. Les astronomes privilégient les séries de l'hydrogène comme Lyman ou Balmer, car elles sont à la fois contrastées et souvent observables. Mais toute raie spectrale peut a priori faire l'affaire. Le calcul nécessite deux valeurs pour chaque raie étudiée : en premier lieu, la longueur d'onde observée de la raie sur l'objet céleste, modifiée par l'effet Doppler-Fizeau. En second lieu, la longueur d'onde de la même raie sans effet Doppler-Fizeau, qu'il est possible d'établir en laboratoire de physique.

Classiquement, il faut effectuer la différence des deux valeurs détaillées ci-dessus, pour ensuite diviser cette différence par la longueur d'onde "normale" de la raie, c'est-à-dire sans effet Doppler-Fizeau. Aux grandes vitesses impliquées dans les observations astronomiques, cette formule simple perd de son exactitude, et il devient nécessaire de recourir à des corrections relativistes, ce qui rend le calcul un peu plus sophistiqué, quoique toujours aisément soluble. Ne perdons pas de vue que le seul outil mathématiquement correct est bien celui donné par la théorie de la relativité restreinte d'Einstein. C'est qu'aux vitesses faibles par rapport à la constante c, quelques termes de la formule élaborée se font négligeables et passent ainsi à la trappe. Plutôt que de "corrections relativistes" apportées à une formule "classique", il s'avère plus pertinent de parler d'une "simplification classiciste" à une formule qui n'est correcte qu'en tant qu'elle est relativiste. Mais cela reviendrait évidemment à prendre l'histoire de la physique à rebours.

Cette parenthèse fermée, le paramètre fourni par le calcul se note z, et c'est le décalage spectral proprement dit. Si l'on définit l'instant présent comme l'instant de réception d'un signal lumineux venant d'un objet lointain, alors ce signal lumineux, comportant un décalage spectral z, a été émis lorsque l'Univers était z+1 fois plus petit. Oublions momentanément la justification physique de cette formule. Un modèle d'évolution de l'Univers, décrivant notamment le changement de sa taille au cours du temps, doit avoir été construit au préalable, et ce modèle nous apprendra à combien de temps dans le passé remonte l'instant où l'Univers était z+1 fois plus petit que maintenant. Cette durée, notons-la ici T, représente dès lors la durée du trajet emprunté par le signal lumineux. La quantité T/c donne une distance - exprimée en années-lumière dans les communiqués de presse, plus fréquemment en parsecs dans les articles scientifiques - correspondant à la distance de ta question, Encelade.

Pourtant, elle ne coïncide aucunement avec une distance réelle de l'objet étudié. Avec le temps de trajet calculé précédemment, il faut revenir au modèle d'évolution cosmique qui nous renseignera à propos de deux distances particulières, mettons D et D' par exemple. D est la distance de l'objet au moment de l'émission du signal, D' est la distance du même objet au moment de la réception du signal (en un mot : maintenant). D et D' prennent des valeurs telles que lorsqu'un objet situé à une distance D de nous émet un signal lumineux vers nous, ce signal nous arrivera au bout d'une durée z+1, le temps d'effectuer le trajet, et l'Univers s'étant étendu pendant ce temps, l'objet se sera éloigné jusqu'à D' de nous au moment où nous recevons ce signal. Si l'expansion de l'Univers reste régulière, alors on peut déduire de ces descriptions le fait que la valeur T/c se situera nécessairement entre celles de D et D'.

Tout ceci fonctionne également dans un Univers en contraction, moyennant quelques menus changements.
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Odyssée
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MessageSujet: Re: Distance d'un objet ayant subi un mirage gravitationel ?   Jeu 16 Sep - 17:52

Merci et il s'avère que la méthode est plutôt simple.
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MessageSujet: Re: Distance d'un objet ayant subi un mirage gravitationel ?   Aujourd'hui à 0:49

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