UNIVERS

Il peut paraître illusoire, inutile ou présomptueux d'oser consacrer quelques lignes à l'Univers dans son ensemble. Nous sommes écrasés par son immensité et sa diversité. Néanmoins, l'intelligence de l'homme l'a conduit à inventer un très grand nombre de techniques qui lui permettent d'appréhender à la fois l'infiniment petit (grâce aux techniques de la physique des particules et de la physique nucléaire) et l'infiniment grand (grâce aux télescopes, fonctionnant au sol dans les domaines optique et radio, et grâce aux nombreuses missions spatiales). La figure 1 présente les constituants majeurs de l'Univers.

Constituants majeurs

Constituants majeurs de l'Univers. L'ensemble des constituants de l'Univers observé sont portés sur un diagramme « masse-rayon ». La partie droite correspond au domaine des trous noirs, pour lesquels le rayon est inférieur à une échelle calculée par la relativité générale ; ce rayon... 

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D'après les dictionnaires, l'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe. Dans sa perception immédiate, l'Univers se limite au seul environnement qui soit accessible à nos sens. L'astronomie a cependant permis, dès l'Antiquité, de concevoir que la Terre, le système solaire et les étoiles ont des dimensions, ou sont à des distances, considérablement plus grandes que ce que nous pouvons imaginer facilement.

Cependant, ce n'est guère qu'au début du xx^e siècle que l'on a commencé à pouvoir réellement estimer la distance d'objets astronomiques très éloignés, et que l'on a pleinement réalisé l'immensité de la partie observable de l'Univers. Notre système solaire, la seule parcelle de l'Univers qui ait pu faire l'objet d'une exploration directe, a des dimensions de l'ordre de douze milliards de kilomètres ; la lumière met onze heures à le traverser. Mais la lumière met quatre ans à nous parvenir de l'étoile la moins éloignée, trois millions d'années pour venir de la galaxie d'Andromède, notre plus proche voisine parmi les galaxies spirales, tandis que les objets les plus lointains détectables avec les grands télescopes et radiotélescopes sont à plus de dix milliards d'années-lumière. Devant de telles valeurs, difficilement concevables, l'Univers devient pour l'astronome un concept plutôt abstrait, qu'il ne peut se représenter mentalement que par un modèle extrêmement simplifié. L'Univers lui apparaît comme un ensemble hiérarchisé, dont les plus grandes entités sont les superamas de galaxies. Ceux-ci sont formés d'amas eux-mêmes constitués de galaxies. La Voie lactée – notre Galaxie – n'est qu'une parmi des milliards de galaxies ; elle est constituée d'étoiles – elles-mêmes souvent groupées en amas – entre lesquelles se trouvent du gaz et de la poussière interstellaires très dilués. Le Soleil est l'une des quelque dix milliards d'étoiles de notre Galaxie.

L'Univers n'est ni immuable, ni même immobile, comme on l'imaginait encore au début du xx^e siècle : ses éléments constitutifs naissent et meurent, sont en mouvement parfois violent, voire explosif, et l'Univers tout entier est en expansion et en évolution. La cosmologie est l'étude de la structure, de l'origine et de l'évolution de l'Univers.

L'échelle des distances dans l'Univers

Jusqu'au début du xx^e siècle, il n'apparaissait pas possible de mesurer les distances des astres autrement que par la méthode dite de la parallaxe géométrique : si l'on observe la position apparente d'un objet proche par rapport à des objets supposés très éloignés, on constate que cette position apparente varie selon l'emplacement de l'observateur. En 129 avant J.-C., Hipparque de Nicée (ou Hipparque de Rhodes) avait déjà réussi à mesurer ainsi la distance de la Terre à la Lune, qu'il avait estimée entre 59 et 67 rayons terrestres (la valeur moyenne réelle est 60, ce qui correspond à 384 000 kilomètres) ; en ce qui concerne le Soleil, situé à 150 millions de kilomètres de la Terre, il fallut attendre le xvii^e siècle. On utilisa à cet effet des observations simultanées en des points éloignés du globe terrestre. Pour les objets plus lointains, on peut faire des observations à diverses époques de l'année auxquelles la Terre occupe sur son orbite des positions différentes : on peut ainsi bénéficier de la base très étendue offerte par l'orbite terrestre.

Distance dans l'Univers

La lumière met un peu plus d'une seconde pour parcourir les 300 000 kilomètres qui nous séparent de la Lune. Le temps de parcours de la lumière constitue une bonne façon d'estimer les distances entre les différents objets cosmiques. Grâce à cet outil de mesure, on sait que la Terre se... 

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La première mesure réussie de la distance d'une étoile est due à Friedrich Bessel et ne date que de 1838. L'étoile la plus proche, un objet [...]

Friedrich Wilhelm Bessel

L'astronome, mathématicien et géodésien allemand Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846). Gravure sur cuivre d'après un portrait réalisé en 1844 par Johann Eduard Wolff. 

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Nébuleuse dans le Grand Nuage de Magellan
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