Lumière fatiguée - Définition

Introduction

La lumière fatiguée est une théorie proposée par Albert Einstein pour réconcilier son hypothèse d'univers statique avec l'observation de l'expansion de l'Univers. Cette dernière étant déduite de l'observation d'un décalage vers le rouge proportionnel à la distance pour les galaxies, cette idée a été également préconisée par Fritz Zwicky en 1929 comme explication alternative possible. L'expression a été inventée d'après Richard Tolman — comme une interprétation alternative de Georges Lemaître et d'Edwin Hubble de décalage vers le rouge cosmique. Lemaître et Hubble crurent que le décalage rouge cosmique était provoqué par l'étirement des ondes lumineuses lors de leur voyage dans l'espace en expansion. Fritz Zwicky a cru que le décalage rouge cosmique était causé par des photons perdant graduellement l'énergie au fil de la distance, probablement en raison de la résistance aux champs de gravitation entre la source et le détecteur.

Einstein avait émis l'hypothèse que la lumière pouvait, pour une raison non précisée, perdre de l'énergie proportionnellement à la distance parcourue, d'où le nom de « lumière fatiguée ». Si, pour un photon individuel, la lumière fatiguée est indistinguable de l'hypothèse de l'expansion de l'Univers, la théorie fait des prédictions différentes dans certains contextes. En particulier, une distribution de photons présentant un spectre de corps noir garde, même si elle n'est pas à l'équilibre thermique, un spectre de corps noir du fait de l'expansion de l'Univers, avec une température qui décroît au cours du temps. Dans le cas de la lumière fatiguée traditionnelle, un spectre de corps noir est déformé au cours du temps.

Critiques

Le fond diffus cosmologique représente l'ensemble des photons issus de la phase dense et chaude qu'a connue l'univers primordial. Ils n'interagissent pas avec la matière actuelle, du fait de la trop faible densité de celle-ci. Le fond diffus cosmologique possédait par le passé un spectre de corps noir du fait qu'il était, alors que l'Univers était très dense et très chaud, en interaction avec la matière. Depuis, ces interactions ont cessé, environ 380 000 ans après le Big Bang (époque dite de la recombinaison). Il est aujourd'hui observé que le fond diffus cosmologique possède encore un spectre de corps noir (c'est même le corps noir le plus proche de la perfection connu). Ce fait observationnel établi au début des années 1990 par le satellite COBE (et qui a valu le Prix Nobel de physique 2006 au responsable de l'instrument FIRAS, John C. Mather, ayant permis d'établir ce résultat) prouve l'invalidité du modèle traditionnel de la lumière fatiguée.

Des modèles plus récents

Aucune théorie solide satisfaisante n'ayant jamais pu être construite dans ce sens, ces explications ont été abandonnées par la communauté scientifique, sauf peut-être par C. Johan Masreliez dans "Cosmos à expansion d'échelle" publié en 1999. Le modèle de Masreliez montre aussi dilatation du temps.