PETIT MOT DU DIMANCHE - NOUVELLE VISION DE L’UNIVERS
Connaissance & Partage
PETITE HISTOIRE DU CIEL
Chapitre 27
PMDD du 23 avril 2023
NOUVELLE VISION DE L’UNIVERS
En réinventant la gravité et en faisant une propriété géométrique de l’espace et du temps, ou de l’espace-temps, la théorie d’Einstein apporta des explications inédites sur le comportement des objets et une toute nouvelle base pour la physique. Elle dépeignait également une image saisissante : Un univers en pleine explosion composé d’un tissu ondulant, rempli de trous noirs sans fond, de déviation de la lumière et de fluctuations temporelles.
Au début du XXe siècle, la théorie dominante en cosmologie physique était que la Voie lactée représentait la totalité de l’Univers. Cette idée devenait cependant de plus en plus controversée et le débat fit son entrée sur la scène publique le 26 avril 1920 à l’American Smithsonian Museum of Natural History lorsque les astronomes Harlow Shapley et Heber Curtis participèrent à ce que l’on connaît depuis comme le Grand Débat sur l’échelle de l’Univers. Shapley prétendait que les nébuleuses lointaines étaient petites et se trouvaient aux abords de notre propre galaxie, tandis que Curtis pensait que les nébuleuses constituaient de grandes galaxies indépendantes et très éloignées.
Le problème que rencontraient les astronomes résidait dans le calcul des distances. Ces nébuleuses lointaines se situaient-elles à l’intérieur de la Voie Lactée ou, au contraire, étaient-elles des galaxies indépendantes et, pour certaines, bien plus éloignées qu’elle ?
La solution pour résoudre cette énigme résidait dans le calcul des grandes distances.
Le problème fut résolu par une des calculatrices de Pickering, Miss Henrietta Swan Leavitt (1868-1921). En 1908, étudiant les étoiles variables de type Céphéides, elle réussit à démontrer qu’il existait un rapport entre leur périodicité P (écart temporel entre deux maximum d’éclat) et leur magnitude absolue (1). A partir de cela, il suffisait, dans une galaxie, de trouver une étoile céphéide, de mesurer sa périodicité pour trouver sa magnitude absolue. Connaissant, avec un photomètre, sa magnitude apparente, on pouvait trouver sa distance.
C’est grâce aux travaux de Miss Leavitt qu’Edwin Hubble (1889-1953) réussit à calculer que la Nébuleuse d’Andromède se trouvait à 900 000 années-lumière de la Terre, bien au-delà des distances estimées de notre galaxie, la Voie Lactée.
Bientôt, Hubble découvrit une douzaine d’autres céphéides et prouva, ainsi, que notre Galaxie n’était pas le seul « univers –îlot » dans l’univers.
Edwin Hubble
Cependant Hubble fit d’autres découvertes. En 1929, avec ses collègues Milton Humason, et Georges Lemaître, ils formulèrent ce que l’on appelle, encore aujourd’hui, « La loi de Hubble-Lemaître ».
Ils prirent les distances de plusieurs galaxies, obtenues à l’aide des céphéides et déterminèrent que celles-ci s’éloignaient de la Terre et affirmèrent que l’univers était en expansion et non stable comme on le croyait alors.
(1) Les astres, en fonction de leur luminosité, sont classés par magnitude apparente qui peut être déterminée grâce à un photomètre. Or, comme son éclat est fonction de sa distance à l’observateur, les scientifiques ont mis au point la magnitude absolue, qui permet, par le calcul, de mesurer leur éclat comme si tous les astres étaient à la même distance de nous. Si donc on connaît la magnitude apparente d’un astre ET sa magnitude absolue, on en déduit sa distance (un peu comme dans un rectangle, si l’on connaît sa surface et sa longueur, on calcule aisément sa largeur.). Les trois données que sont la magnitude apparente, la magnitude absolue et la distance sont mathématiquement liées.
Bonne lecture
Bob