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Relevé de décalages spectraux |
L'importance de la connaissance de la vitesse d'expansion des galaxies pour comprendre l'évolution du continuum espace-temps de l'univers a généré plusieurs séries de relevés dédiés à la mesure d'un grand nombre de décalages spectraux. Il fallut attendre les années 1970 pour que des programmes de grande envergure prennent place (> 1 000 décalages spectraux). L'immense majorité des galaxies dans ces relevés ont des décalages spectraux positifs. Donc, la lumière provenant de ces galaxies est décalée vers le rouge. Cela signifie qu'entre leur émission et leur réception l'univers s'est dilaté. Cela étant confirmé pour des galaxies proches comme pour des galaxies plus lointaines, on en conclut que l'univers a connu de tout temps une expansion. Les très rares galaxies dont la lumière n'est pas décalée vers le rouge se situent juste à côté de la Voie Lactée dans le Groupe Local (< 1,5 Mpc). M31, notre galaxie voisine, en est un bon exemple avec une vitesse radiale de -120 km/s par rapport à la Voie Lactée. Leurs mouvements relatifs ne sont pas dominés par l'expansion de l'univers mais par l'attraction gravitationnelle. Dans ce cas, le décalage vers le bleu est dû à l'effet Doppler classique et non cosmologique.
Historiquement, le premier relevé spectroscopique a été entrepris par Slipher entre les années 1913 et 1927. Il a mesuré les décalages spectraux de quelques dizaines de galaxies se situant dans l'univers très proche (< 3 Mpc). Cela a permis par la suite à Lemaître puis à Hubble de montrer que l'univers est en expansion.
En 1977, Marc Davis, John Huchra, Dave Latham et John Tonry établissent un relevé spectroscopique de grande envergure pour l'époque : le relevé de décalages spectraux du CfA (Center for Astrophysics). A la différence de celui de Slipher, qui était confiné à l'univers très proche, ce relevé sonde l'univers jusqu'à 200 Mpc. Son objectif est de mesurer la vitesse radiale des galaxies plus brillantes que la magnitude 14,5 dans l'hémisphère nord. Des vitesses de 15 000 km/s ont été mesurées, ce qui correspond à un décalage spectral de 0,05. La suite de ce relevé, le CfA2, comprend 18 000 décalages spectraux de galaxies mesurés entre 1984 et 1995.
Un autre relevé plus récent est le 2dfGR (Two degrees field Galaxy Survey, Relevé de galaxies sur des champs de 2 degrés carrés). Il a mesuré des décalages spectraux jusqu’à une valeur de 0,2 et compilé plus de 200 000 objets. Son successeur, le 6dF Galaxy Survey a commencé ses observations en 2001 et a fini six ans plus tard. Il a cartographié presque tout le ciel de l’hémisphère sud et a obtenu plus de 100 000 décalages spectraux de galaxies proches (z < 0,06). Son nom provient aussi de son champ de vue, ici de six degrés carrés, qui permet de faire en une pose plus de 150 spectres.
Des exemples de spectres de galaxies spirales à différents décalages spectraux sont illustrés par les images ci-contre. Elles proviennent du relevé SDSS (Sloan Digital Sky Survey) qui en plus de cartographier une grande partie du ciel de l’hémisphère nord a aussi effectué un relevé spectroscopique des galaxies plus brillantes que la magnitude 17 en bande r. Le nombre de décalages spectraux ainsi mesurés approche le million. La majorité est entre 0 et 0,1. Cependant des quasars, bien plus éloignés, ont aussi été observés. On en trouve à des décalages spectraux supérieurs à 2 dans le SDSS.
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