Raman cohérent de la lumière stellaire dans l'espace

Raman cohérent de la lumière stellaire dans l'espace.

Jacques Moret-Bailly

1. Introduction.

K. G.Karlsson a détecté des rougissements remarquables de raies stellaires [1, 2, 3] que Petitjean [4] a précisés en observant des superpositions de raies Lyman de H ayant des rougissements différents.

Plusieurs astrophysiciens ont tenté vainement d’expliquer les rougissements de spectres stellaires par un effet Raman classique qui n’est observable qu’à des pressions assez élevées pour que les collisions de molécules diffusent l’énergie Raman ; cette diffusion disperse l’énergie absorbée, le rayon est rapidement absorbé . La théorie d’Einstein (1917) montre que l’émission Raman dans le gaz non collisionnel, interstellaire est une amplification d’un mode existant dans la lumière stellaire.

2. Rappel élémentaire de la diffusion Raman cohérente stimulée (CRS).

La microscopie utilise un Raman spatialement cohérent (CRS) fourni par deux faisceaux laser pour étudier les systèmes biologiques . Pour une haute résolution spatiale, les rayons d'excitation et

d'observation se croisent; pour une interaction plus élevée avec la matière, ces rayons sont des modes d'un seul rayon.

Ce «Raman cohérent à un seul rayon» s'applique aux modes d'un rayon stellaire qui sont parfaitement incohérents dans le temps: une molécule est supposée en équilibre thermique avec du gaz froid à basse pression. Pour que l'entropie augmente, un quantum de lumière hF à n'importe quelle fréquence F est divisé en un quantum hf absorbé par la molécule et un quantum h(F-f) de lumière de fréquence inférieure qui amplifie un mode existant du rayon car un rayon stellaire est « parfaitement

temporellement incohérent ». Ainsi, l'énergie perdue par le rougissement du rayon est exactement l'énergie de résonance moléculaire.

La théorie d’Huygens fournit le même résultat:

Les surfaces d'onde générées par une étoile sont planes et parallèles. Une surface d’onde génère des ondelettes de Huygens, dont les enveloppes sont des surfaces d’onde planes et parallèles. Si, sur une surface d'onde, les atomes sont excités de manière cohérente, ils génèrent également des surfaces d'ondes planes et parallèles, l'énergie électromagnétique Raman est émise dans un mode du rayon.

Si cette énergie est faible, de l'ordre de quanta de bruit (1GHz, fréquence de découpage de la lumière thermique), un très grand nombre d'interactions peut modifier, rougir chaque fréquence F sans observation de quanta individuels.

Cette géométrie de transferts quantiques d’atomes à la lumière est similaire à celle qui génère des rayons de lasers à gaz.

3. Molécules impliquées dans les décalages cosmiques vers le rouge.

L’étude des rougissements des étoiles et des filaments interstellaires a montré l’importance de rougissements remarquables impliquant la fréquence Lyman , soit, suivant la loi de Karlsson [1, 2, 3]:

ν (n) = nK avec n = 3, 4, 6,. . . et constante de Karlsson K = 0,062.

Ce résultat, pour n = 3 et 4, montre, en utilisant la formule de Rydberg, que les raies absorbées Lyman

β et γ de l'atome H sont déplacées vers α:

Z(β, α) = (ν

− ν

)/ν

= [(1 − 1/3

) − (1 − 1/2

)]/(1 − 1/2

)] ≈ 5/27 ≈ 0.1852 ≈ 3 0.0617 . ∗ Z(γ, α) = (ν

− ν

)/ν

= [(1 − 1/4

) − (1 − 1/2

)]/(1 − 1/2

)] = 1/4 = 0, 25 = 4 0.0625 . ∗

Ainsi, les décalages vers le rouge s'arrêtent si une raie absorbée atteint la fréquence Lyman alpha, de sorte que les autres raies spectrales du gaz sont alors visiblement absorbées à de nouvelles positions.

Cette interprétation est confirmée, dans les spectres des quasars, par de nombreuses coïncidences de raies ayant des décalages vers le rouge différents [4].

Un redémarrage des décalages vers le rouge est initié par un léger décalage vers le rouge de la raie absorbée ayant pris la fréquence Lyman . C’est possible si l'énergie lumineuse à la fréquence Lyman bêta pompe les atomes à des états élevés susceptibles d’amorcer un rougissement du spectre absorbé.

Ainsi les décalages vers le rouge nécessitent d'abord un pompage des atomes H vers 2P (ou des niveaux supérieurs). Dans H

, la structure fine (11 GHz), le décalage de Lamb (1,06 GHz) , … , fournissent des fréquences f.

4. Application :La loi de Hubble n'évalue pas les distances, mais les densités de colonne des atomes de H

.

Les atomes H sont beaucoup excités par l'émission UV d'étoiles chaudes, produisant de grands

décalages vers le rouge, de sorte que les distances sur les cartes des galaxies sont exagérées par la loi de Hubble, gonflant les bulles.

De même, la distance, donc la taille des galaxies spirales est réduite. Plus petites, ces galaxies sont stables sans matière noire.

La constante de structure fine reste constante car le rougissement Raman produit la dispersion chromatique observée.

La présence de raies très sombres dans les « forêts » des quasars s’explique par une super-absorption Lyman alpha : le pompage Lyman alpha du gaz interstellaire produit un rougissement de la lumière stellaire, et, à la suite d’une collision très accidentelle, l’amorçage d’une émission cohérente Lyman alpha H

→ H

transverse, flamboyante comme dans une aurore polaire, pendant laquelle une super- absorption trace une raie sombre dans le spectre stellaire.

5. Conclusion.

L’émission de lumière par un gaz résulte généralement d’une collision entre molécules. Einstein a introduit les émissions cohérentes qui sont des amplifications d’un rayon lumineux incident. Comme dans un laser à gaz, l’interaction d’un rayon de quasar avec le gaz interstellaire sous très basse pression doit conserver la symétrie du système en agissant seulement sur des modes du rayon.

L’astrophysique doit oublier la fantastique théorie du big bang.

6. References.

[1] Karlsson K. G. “Possible Discretization of Quasar Redshifts”, Astron. and Astrophys., 13, 333, (1971).

[2] Karlsson K. G. “Quasar redshifts and nearby galaxies.” , Astron. and Astrophys., 239, 50 (1990).

[3] Burbidge G. “The distribution of redshifts in quasi-stellar objects, N-systems and some radio and compact galaxies.” , The Astrophysical Journal, 154, L41 (1968).

[4] Petitjean P. “Le contenu baryonique de l’univers révélé par les raies d’absorption

dans le spectre des quasars.” « Annales de Physique », 24, 1 (1999).