L'Univers

Résumé du document

L'Univers connu s'étend sur un peu plus de 10 km, soit 10 milliards d'années-lumière, et son âge est estimé entre 16 et 18 milliards d'années. Bien qu'il soit essentiellement vide, il est peuplé de quelques milliards de galaxies groupées en millions d'amas et de superamas, chacune renfermant des milliards d'étoiles. Depuis le début du siècle, on a découvert un certain nombre d'objets extraordinaires comme les quasars ou les trous noirs, qui permettent de remonter aux débuts de l'Univers.

Les acquis de la physique contemporaine ont poussé les scientifiques à proposer des modèles, souvent très hardis, qui décrivent étape par étape l'évolution de l'Univers depuis sa « naissance », le big-bang.

Aujourd'hui, bien que de nombreuses incertitudes subsistent sur les phénomènes physiques qui se sont déroulés et sur les modèles mathématiques censés les représenter, on peut dégager un scénario raisonnable de l'évolution de l'Univers depuis l'origine. Certains astrophysiciens, parfois pour échapper aux implications métaphysiques du big-bang, ont inventé d'autres cosmologies; mais le modèle issu de cette hypothèse est généralement admis par les astronomes à la suite des succès qu'elle a remportés, en particulier la prédiction de l'existence – suivie de la découverte – d'un rayonnement fossile dans lequel baigne l'Univers tout entier.

Extraits

[...] Pour son grand âge, l'Univers est anormalement petit ! En parvenant ainsi à mesurer la distance de céphéides si lointaines, l'équipe d'astronomes a surtout réussi à évaluer, avec une précision jamais égalée, la constante de Hubble, nombre magique de la cosmologie, grâce auquel l'Homme peut déterminer l'âge de l'Univers. En effet, pour établir la constante de Hubble, les scientifiques ont besoin de connaître la distance des galaxies lointaines. Jamais, jusque-là, on n'avait pu le faire d'une manière aussi précise. Avec la valeur de 87 km/s/Mpc (un mégaparsec vaut 30 840 milliards de kilomètres, soit 3,26 années‑lumière), la constante de Hubble rajeunit notre Univers, qui désormais n'aurait que 7 à 11 milliards d'années. [...]

[...] Récapitulons : l'Univers peut se décrire comme un ensemble de 100 milliards de galaxies, dont notre Voie lactée, qui contient à elle seule 100 milliards d'étoiles éparpillées dans un immense disque de 100000 années‑lumière de diamètre. Étoile parmi les étoiles de la Voie lactée, le Soleil, si cher à nos yeux, semble soudainement bien dérisoire. L'Univers est immense ou, plus précisément, l'Univers observable est immense. L'Univers entier est, quant à lui, infini. En effet, de récents résultats de la mesure de la densité moyenne de l'Univers démontrent la densité critique de celui-ci, c'est‑à‑dire son caractère infini. [...]

[...] Les observations de E. Hubble ont également permis de découvrir la diversité des galaxies et de grouper celles-ci dans des familles. Sa classification des galaxies est fondée sur leurs caractères morphologiques ; la séquence de E. Hubble distingue ainsi des galaxies elliptiques, des lenticulaires, des spirales normales ou barrées, et des irrégulières. La Voie lactée est l'une des nombreuses galaxies spirales de l'Univers. C. Illustration de la loi de Hubble La loi de Hubble, établie uniquement d'après des observations, matérialise d'une façon simple le mouvement des galaxies, qui se fuient d'autant plus vite qu'elles sont plus éloignées les unes des autres. [...]

[...] Au début du siècle, l'Univers est encore assimilé à notre Galaxie, la Voie lactée. En 1929, E. Hubble publie les résultats de ses observations sur des céphéides de la galaxie d'Andromède. D'après les calculs de leur distance, il en déduit qu'il s'agit bien d'un système extérieur à notre Galaxie. Ses conclusions montrent que non seulement l'Univers s'étend au‑delà de la Voie lactée, mais qu'il semble également être en expansion. Les galaxies s'éloignent les unes des autres, tels des points dessinés sur un ballon que l'on gonfle. [...]

[...] Le décalage vers le rouge des galaxies lointaines Ce mouvement d'expansion de l'Univers est apparu à E. Hubble en analysant, à l'aide d'un spectroscope, le spectre de la lumière venue des galaxies lointaines. Il a ainsi noté que cette lumière présentait un phénomène particulier : elle semblait glisser du bleu vers le rouge, autrement dit des hautes fréquences vers les basses fréquences. Tout comme le son d'une voiture nous apparaît aigu (courtes longueurs d'onde), lorsque celle-ci s'approche de nous, ou grave (grandes longueurs d'onde), lorsqu'elle s'éloigne. [...]