Le 25 mai 1842, Christian Doppler présenta son article « Über das farbige Licht der Doppelsterne » (sur la lumière colorée des étoiles doubles) à la Société Royale de Bohème, ce qui le rendit célèbre dans le monde entier.
L’effet Doppler et la couleur des étoiles
À l’époque de Doppler, les physiciens pouvaient déjà mesurer les fréquences de la lumière (en tant qu’oscillation électromagnétique). Ils ont alors constaté que la lumière rouge avait une fréquence plus basse (à partir de 390 THz, c’est-à-dire 390 avec 12 zéros d’oscillation par seconde) que la lumière bleue (jusqu’à 770 THz).
Comme chaque élément chimique émet (ou absorbe) de la lumière à des fréquences spécifiques, la décomposition de la lumière par des prismes en verre ou par des réseaux de diffraction en ces « lignes spectrales » est une technique importante pour l’étude des étoiles.
Plus une étoile s’éloigne rapidement de nous, plus sa lumière est décalée vers des fréquences plus basses, c’est-à-dire vers le rouge. On trouve donc les lignes spectrales de certains éléments à des fréquences plus basses que sur Terre ou que sur des étoiles plus proches comme le Soleil.
Si le plan orbital des étoiles doubles se situe approximativement dans notre ligne de visée, les étoiles se rapprochent ou s’éloignent périodiquement de nous en tournant autour de leur centre de gravité. Christian Doppler en a conclu que leur couleur devait changer périodiquement. Ce phénomène et le calcul de l’ampleur du changement constituent un « effet Doppler » caractéristique.
L’astronomie aujourd’hui : les possibilités de l’effet Doppler
Aujourd’hui, l’effet Doppler permet de calculer non seulement les vitesses des étoiles et des galaxies par rapport à nous, mais aussi leurs distances ainsi que les temps de rotation et les masses des étoiles doubles. La mesure précise de la rotation de l’étoile S2 autour du centre de notre Voie lactée a été récompensée par le prix Nobel 2020 et a prouvé l’existence d’un trou noir d’une masse de plus de 4 millions de masses solaires. L’effet Doppler a également permis de montrer que les étoiles qui explosent en supernova éjectent de la matière à une vitesse proche de 10 % de celle de la lumière.
L’astronomie moderne ne serait pas imaginable sans les découvertes de Christian Doppler.
