En mesurant le redshift d'une galaxie observée au télescope, peut-on déduire l'éloignement de la galaxie -- peut on déduire l'âge de la galaxie ?

Réponse publiée sur Quora

Le décalage vers le rouge d’une galaxie donnée est une mauvaise Mesure de distance car elle est entachée de l’erreur due au mouvement propre (radial) de la galaxie par rapport à nous. Si on peut, on utilise plutôt les Chandelles standard .

Les céphéides, présentes dans toutes les galaxies, permettent des mesures plus précises jusque vers 20 megaparsecs, soit 65 millions d’années-lumière. (Ce qui signifie qu’on est capables de mesurer les variations de luminosité d’une seule étoile à cette distance !)

A cette distance, l’expansion de l’Univers (20 Mpc × 70 km/s/Mpc = 1400 km/s) prédomine sur le mouvement propre et la mesure par le décalage par le rouge devient statistiquement significative.

On combine d’ailleurs les mesures du décalage spectral et par chandelles standard pour obtenir une bonne estimation de la constante de Hubble.

Parfois, coup de chance, une supernova de type Ia permet de faire de même pour des galaxies beaucoup plus lointaines (pas trouvé combien).

Pour les galaxies très lointaines, la mesure du redshift donne la meilleure estimation de leur distance possible actuellement, mais pour autant qu’elle soit cohérente avec d’autres mesures (luminosité, spectre…). Des anomalies ont révélé par exemple des jets de gaz à des vitesses relativistes provoquant un blueshift d’une raie de l’oxygène au milieu de galaxies ayant un redshift (mesuré principalement sur la raie alpha de l’hydrogène)

Pour les astronomes, ces anomalies sont plus intéressantes que de connaître la distance d’une galaxie particulière avec une grande précision.

Pour l’âge, on peut mesurer la Métallicité d’une galaxie à partir de son spectre, ce qui donne une bonne idée de leur Population stellaire . On s’aperçoit, sans surprise, que les galaxies lointaines ont une metallicité plus faible que les proches, donc des étoiles plus jeunes, et en recoupant ça avec ce qu’on sait de l’évolution stellaire et ce que montrent des simulations numériques, on estime aujourd’hui que toutes les galaxies ont à peu près le même âge, révisé récemment à 13.6 milliards d’années par les mesures du télescope spatial James Webb, soit 100 millions d’années après le BB seulement.

Je découvre en passant qu’on commence à avoir une idée assez claire du processus de formation de la Voie Lactée grâce à un autre télescope spatial, Gaïa[1] .

Ce qui me paraît important de retenir, c’est que c’est la combinaison de mesures de phénomènes différents, par des méthodes, des instruments et des équipes différents qui permet d’atteindre progressivement la cohérence, la fiabilité et la précision de nos modèles scientifiques. Et pas seulement en astrophysique.

Notes de bas de page

[1] Le satellite Gaia révèle l’archéologie de la Voie lactée, notre galaxie