{"id":3392,"date":"2011-03-31T07:59:09","date_gmt":"2011-03-31T05:59:09","guid":{"rendered":"https:\/\/mieux-se-connaitre.com\/wp4\/?p=3392"},"modified":"2020-07-02T14:56:00","modified_gmt":"2020-07-02T12:56:00","slug":"quelques-rappels-sur-lunivers","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mieux-se-connaitre.com\/wp4\/2011\/03\/quelques-rappels-sur-lunivers\/","title":{"rendered":"Rappels sur l’Univers"},"content":{"rendered":"
\"Univers\"<\/a>

amas d’\u00e9toiles des Pl\u00e9iades<\/p><\/div>\n

Petit voyage dans l’Univers, du plus lointain au plus proche.<\/span><\/h2>\n

Rappel <\/strong>: l’ann\u00e9e lumi\u00e8re est une mesure de distance: c’est la distance parcourue par la lumi\u00e8re en un an, sachant que la lumi\u00e8re se propage \u00e0 300 000 km\/seconde<\/p>\n

Plus de 12 milliards d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re<\/span><\/h3>\n

On peut imaginer qu’en ayant des moyens d’observations suffisamment puissants, on pourra, en regardant assez loin, remonter le temps jusqu’aux d\u00e9buts de l’univers.<\/p>\n

On ne pourra jamais voir le Big bang de m\u00eame qu’on ne peut pas voir l’int\u00e9rieur du Soleil. On esp\u00e8re un jour voir l’instant o\u00f9 la mati\u00e8re \u00e9merge du formidable rayonnement des instants qui ont suivi le Big bang.<\/p>\n

Depuis le Big bang, l’Univers s’est dilat\u00e9 et refroidi. Un t\u00e9moin subsiste de ce grand choc, un rayonnement fossile, le fond cosmologique.<\/p>\n

Les mesures du fond cosmologique par le satellite COBE puis par la sonde WMAP ont permis d’estimer l’\u00e2ge de l’univers \u00e0 13,7 milliards d’ann\u00e9es.<\/p>\n

Quelques milliards d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re<\/span><\/h3>\n

Pour observer des astres \u00e0 ces distances, il faut qu’il soient particuli\u00e8rement lumineux; c’est le cas des quasars, jusqu’\u00e0 10 000 fois plus lumineux que des galaxies normales.<\/p>\n

Les quasars sont si loin de nous qu’ils semblent s’\u00e9loigner de nous \u00e0 des vitesses de l’ordre de 240 000 \u00e0 270 000 km\/seconde du fait de l’expansion de l’univers. En fait ils ne se d\u00e9placent pas dans l’espace \u00e0 ces vitesses (pas plus que notre propre Galaxie, qui vue depuis un quasar, semblerait s’en \u00e9loigner \u00e0 des vitesses du m\u00eame ordre) ils sont “pris” dans l’espace qui se dilate.<\/p>\n

100 millions d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re <\/span><\/h3>\n

(mille milliards de milliards de km!)<\/span><\/p>\n

C’est la distance des autres amas de galaxies les plus proches de l’amas dans lequel se trouve notre Galaxie (Amas local).<\/p>\n

Dans l’univers, les galaxies semblent toujours regroup\u00e9es par deux ou par centaines dans des amas gigantesques de diam\u00e8tre\u00a0 15 millions d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re environ.<\/p>\n

Les galaxies d’un amas se trouvent relativement toutes \u00e0 la m\u00eame distance de nous comme les fourmis d’une fourmili\u00e8re vue de loin; on peut donc comparer leurs tailles et leurs luminosit\u00e9 sans avoir \u00e0 corriger l’observation pour tenir compte des diff\u00e9rences de distances. L’existence des amas a donc permis aux astronomes de mieux comprendre les galaxies.<\/p>\n

2 millions d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re: la Galaxie d’Androm\u00e8de<\/span><\/h3>\n
\"Univers\"<\/a>

galaxie spirale<\/p><\/div>\n

Une grande Galaxie spirale qui ressemble \u00e0 la n\u00f4tre. De la Terre,\u00a0 on la voit de trois quart alors qu’on ne peut voir que la tranche de la galaxie dans laquelle nous nous trouvons. Ainsi notre Galaxie nous apparait dans le ciel comme un ruban d’\u00e9toiles et de lumi\u00e8re diffuse: la Voie lact\u00e9e.<\/p>\n

La Galaxie la plus proche de la n\u00f4tre: le grand nuage de Magellan \u00e0 170 000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re et son compagnon le petit nuage de Magellan. Ces deux galaxies irr\u00e9guli\u00e8res tournent sans doute en orbite autour de notre Galaxie. Ils sont les compagnons de notre Galaxie comme on en voit souvent \u00e0 d’autres galaxies.<\/p>\n

La Galaxie la plus \u00e9loign\u00e9e de nous dans l’amas local est situ\u00e9e \u00e0 un peu plus de 3 millions d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re.<\/p>\n

3 000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re<\/strong><\/span><\/h3>\n
\"Univers\"<\/a>

Pulsar dans l’amas du Crabe<\/p><\/div>\n

Entre 1 000 et 3 000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re, ce sont les distances auxquelles on observe les grandes n\u00e9buleuses de notre Galaxie: Orion, le Crabe.<\/p>\n

4 ann\u00e9es-lumi\u00e8re<\/span><\/h3>\n

D\u00e8s que l’on veut sortir du syst\u00e8me solaire pour chercher les objets les plus proches de nous, il faut observer \u00e0 une distance 300 000 fois plus grande que celle de la Terre au Soleil.<\/p>\n

L’\u00e9toile la plus proche de nous Proxima du Centaure est \u00e0 4,3 ann\u00e9es-lumi\u00e8re: plus de 40 000 milliards de km. Si on repr\u00e9sente le Soleil par une sph\u00e8re de 1 mm de diam\u00e8tre, il faudrait placer Proxima \u00e0 30 km.<\/p>\n

Ce qui est \u00e9tonnant, c’est la richesse de connaissances que les astronomes sont arriv\u00e9s \u00e0 acqu\u00e9rir sur les \u00e9toiles dont les t\u00e9lescopes les plus puissants ne donnent comme images que des points lumineux rendus flous par la diffraction et la turbulence atmosph\u00e9rique. L’envoi de sondes dans l’espace a permis de s’affranchir de cet inconv\u00e9nient.<\/p>\n

La condition indispensable de la connaissance des \u00e9toiles est la mesure de leurs distances.<\/p>\n

Dans l’\u00e9tat actuel de la technique, il est totalement irr\u00e9aliste de penser envoyer des sondes et encore moins des vols habit\u00e9s explorer d’autres syst\u00e8mes plan\u00e9taires, m\u00eame autour des \u00e9toiles les plus proches. Aujourd’hui, nous savons qu’ils existent : il y a un peu plus de 20 ans, on soup\u00e7onnait qu’ils existaient mais on n’en avait jamais observ\u00e9: \u00e0 grande distance, les syst\u00e8mes d’observation sont “\u00e9blouis” par la lumi\u00e8re de l’\u00e9toile autour de laquelle tourne les plan\u00e8tes. Les astrophysiciens ont su contourner le probl\u00e8me et nous savons maintenant que ces plan\u00e8tes existent bel et bien.<\/p>\n

Le noir de la nuit<\/span><\/h2>\n

En pleine nuit, il devrait faire plein jour.<\/p>\n

Pourquoi ne fait-il pas plein jour?<\/p>\n

Halley avait soulev\u00e9 ce probl\u00e8me d\u00e8s 1720. Si l’univers est infini et uniform\u00e9ment peupl\u00e9 d’\u00e9toiles, comme le nombre d’\u00e9toiles\u00a0 augmente comme le cube du rayon et la perte de photons diminue comme le carr\u00e9 du rayon, lorsqu’on regarde 2 fois plus loin, on re\u00e7oit 4 fois moins de lumi\u00e8re mais il y a 8 fois plus d’\u00e9toiles dans le volume observ\u00e9. Il devrait faire jour. Le ciel nocturne devrait \u00eatre aussi brillant que le Soleil.<\/p>\n

Une des premi\u00e8res explication avait \u00e9t\u00e9 que les poussi\u00e8res interstellaires absorbaient la lumi\u00e8re. Cet argument ne tient pas car les poussi\u00e8res elles-m\u00eame, chauff\u00e9es par un rayonnement aussi intense, \u00e0 l’\u00e9quilibre, r\u00e9\u00e9mettraient un rayonnement qu’on devrait d\u00e9tecter, ce qui n’est pas le cas.<\/p>\n

Une seconde suggestion a \u00e9t\u00e9 de dire qu’il n’y avait pas de galaxies au-del\u00e0 d’une certaine distance ce qui est contredit par les observations.<\/p>\n

Pourquoi donc ne fait-il pas jour?<\/strong><\/p>\n

\"paradoxe<\/a>

illustration du paradoxe d’Olbers<\/p><\/div>\n

C’est l’astronome allemand Olbers qui a d\u00e9velopp\u00e9 l’id\u00e9e. Mais il n’avait pas les \u00e9l\u00e9ments pour r\u00e9soudre le probl\u00e8me qui, \u00e0 l’\u00e9poque est donc rest\u00e9 sous le nom de paradoxe: le paradoxe d’Olbers.<\/p>\n

L’univers est en expansion et il est fini temporellement, les galaxies distantes fuient \u00e0 des vitesses proches de celle de la lumi\u00e8re: les photons qui nous en parviennent sont d\u00e9cal\u00e9s vers le rouge, c’est \u00e0 dire vers les grandes longueurs d’ondes moins \u00e9nerg\u00e9tiques. Si\u00a0 on \u00e9tend la relation de Hubble aux tr\u00e8s grandes distances, on arrive, vers 13,7 milliards d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re \u00e0 des vitesses de r\u00e9cession qui vont d\u00e9passer la vitesse de la lumi\u00e8re (horizon relativiste), ce qui est impossible et m\u00eame si \u00e7a l’\u00e9tait, leur lumi\u00e8re ne nous parviendrait donc jamais puisqu’elle vont plus vite que la lumi\u00e8re qu’elles nous envoient.<\/p>\n

La masse cach\u00e9e<\/strong><\/span><\/h2>\n

Le fonds cosmologique pr\u00e9sente une petite dissym\u00e9trie due au mouvement de la Terre vers le Grand Attracteur. Ce mouvement est la composition du mouvement de l’amas dans l’univers, de la Galaxie dans l’amas, du Soleil dans la Galaxie et de la Terre autour du soleil. Mais \u00e0 grande \u00e9chelle notre Galaxie se dirige irr\u00e9sistiblement, \u00e0 600 km\/secondes vers un point qu’on a appel\u00e9 le Grand Attracteur o\u00f9 il pas de mati\u00e8re visible. C’est l’un des ph\u00e9nom\u00e8nes qui fait soup\u00e7onner l’existence de masse cach\u00e9e ou masse noire dans l’Univers.<\/p>\n

Quand on reconstitue les mouvements des galaxies \u00e0 l’int\u00e9rieur des amas (avec la limitation de la ligne de vis\u00e9e), il manque un facteur 10 de masse visible par rapport \u00e0 la masse qui d\u00e9termine ces mouvements.<\/p>\n

La proportion de masse visible serait donc tr\u00e8s faible<\/p>\n

Il existe une masse critique pour que l’univers de soit ni en expansion ind\u00e9finie, ni en effondrement, pour qu’il soit \u00e0 la limite de la fermeture (elliptique).<\/p>\n

Or la masse visible des galaxies est de 5 pour 1000 de la valeur n\u00e9cessaire; dans les amas, elle est de 5 pour 100<\/p>\n

Les hypoth\u00e8ses actuelles sont les suivantes:<\/p>\n

L’\u00e9tude des courbes de rotation des galaxies spirales (mesur\u00e9es par effet D\u00f6ppler)<\/p>\n

montrent une rotation solide au centre puis une vitesse de rotation angulaire qui cro\u00eet.<\/p>\n

On en d\u00e9duit que la masse continue \u00e0 cro\u00eetre au del\u00e0 du bord visible de la galaxie. Il existerait donc des halos g\u00e9ants autour des galaxies qui auraient une masse de 10 fois celle de la galaxie.<\/p>\n

La nucl\u00e9osynth\u00e8se montre qu’on ne peut pas avoir plus de 10% de la masse critique sous forme de masse baryonique, sinon il n’y aurait pas autant d’Hydrog\u00e8ne et d’H\u00e9lium.<\/p>\n

Reste encore un facteur 10 pour trouver toute la masse cach\u00e9e : les cosmologistes franchissent le pas, le reste de la masse cach\u00e9e est sous forme non baryonique: neutrinos, particules exotiques.<\/p>\n

Big Bang<\/span><\/h2>\n

En 1927, l’astrophysicien belge Georges Lema\u00eetre se dit que si les galaxies s’\u00e9loignent les unes des autres, il y a probablement eu un moment dans le pass\u00e9 o\u00f9 elles \u00e9taient proches les unes des autres, si proches que l’Univers devait \u00eatre concentr\u00e9 en un point de densit\u00e9 quasi infinie. Ce moment est suppos\u00e9 \u00eatre la cr\u00e9ation de l’Univers, il y a 13,7\u00a0 milliards d’ann\u00e9es.<\/p>\n

Dans les 3 premi\u00e8res minutes de l’Univers, la mati\u00e8re et le rayonnement sont li\u00e9s en en \u00e9quilibre thermodynamique, ils se transforment sans cesse l’un en l’autre maintenant une temp\u00e9rature constante puis, la mati\u00e8re se dissocie du rayonnement elle se refroidit plus vite que le rayonnement.<\/p>\n

Quand on d\u00e9couvre le fond cosmologique \u00e0 3\u00b0 K, on sait qu’on vient de d\u00e9couvrir le rayonnement fossile qui a \u00e9t\u00e9 produit au moment du big bang et qui s’est dilat\u00e9 pour arriver jusqu’au domaine de longueur d’onde centim\u00e9triques (1 cm).<\/p>\n

1 million d’ann\u00e9es apr\u00e8s le big bang,\u00a0 du fait de l’expansion, la temp\u00e9rature d\u00e9croit et tombe \u00e0 3000 \u00b0C,\u00a0 les \u00e9lectrons sont capt\u00e9s par les noyaux d’Hydrog\u00e8ne et interagissement moins avec le rayonnement, la mati\u00e8re est bien s\u00e9par\u00e9e du rayonnement, elle est en expansion mais aussi capable de s’effondre sur elle-m\u00eame par gravit\u00e9.<\/p>\n

Les premi\u00e8res galaxies\u00a0 se forment.<\/p>\n

Le big bang n’est pas ponctuel, il est infini; il ne s’est pas produit en un point pr\u00e9cis de l’univers. Le big bang est tout l’univers.<\/p>\n

Tout point est au centre, c’est dire qu’il n’y a ni centre ni bord (chaque point sur un ballon qu’on gonfle peut se croire au centre puisque plus un point est loin, plus il semble s’\u00e9loigner rapidement; chaque point est au centre des vitesses, donc se croit au centre.<\/p>\n

L’Univers<\/span><\/h2>\n

Structure de l’Univers<\/strong><\/span><\/h3>\n

1 milliard d’ann\u00e9es apr\u00e8s le Big bang plus tard, la mati\u00e8re n’\u00e9tait plus homog\u00e8ne, les galaxies \u00e9taient d\u00e9j\u00e0 form\u00e9es ce qui suppose que l’univers soit plus dense que ce qu’on observe.<\/p>\n

En fait l’univers est tr\u00e8s inhomog\u00e8ne \u00e0 tr\u00e8s grande \u00e9chelle: les galaxies ont l’air de se regrouper sur un “filet cosmique”, esp\u00e8ce de structure de 200\u00a0 millions d’ann\u00e9es-lumi\u00e8res de longueur o\u00f9 plein de galaxies avec plein de vide devant et derri\u00e8re.<\/p>\n

\u00c2ge de l’Univers<\/strong><\/span><\/h3>\n

L’\u00e2ge de l’Univers et les\u00a0 distances des objets tr\u00e8s lointains ne sont pas mesurables directement et d\u00e9pendent du mod\u00e8le d’Univers choisi.<\/p>\n

A ces distances l\u00e0, on utilise l’expansion de l’Univers: on regarde o\u00f9 en est l’Univers aujourd’hui et on remonte le film \u00e0 l’envers. Mais tout cela d\u00e9pend du mod\u00e8le cosmologique: le film a-t-il toujours \u00e9t\u00e9 tourn\u00e9 \u00e0 la m\u00eame vitesse: la constante de Hubble or l’univers a-t-il \u00e9t\u00e9 d\u00e9c\u00e9l\u00e9r\u00e9 de fa\u00e7on constante? S\u00fbrement pas, sinon certaines galaxies lointaines iraient plus vite que la lumi\u00e8re ce qui est impossible.<\/p>\n

Entre les astres<\/strong><\/span><\/h3>\n

Malgr\u00e9 les milliards de milliards d’\u00e9toiles et de galaxies, un vaisseau lanc\u00e9 au hasard dans le cosmos n’a aucune chance de rencontrer un astre et encore moins une plan\u00e8te bleue habit\u00e9e par des \u00eatres intelligents…Pourtant dans ce cosmos presque vide et obscur, on trouve le gaz qui donne naissance aux \u00e9toiles et des rayonnements de toutes sortes.<\/p>\n

L’univers n’est-il qu’une fluctuation du vide?<\/p>\n

L’Univers n’est-il qu’une petite partie de l’Univers entier?<\/p>\n

L’\u00e9chantillon que nous en avons est-il suffisamment repr\u00e9sentatif du Tout.<\/p>\n

Existe-t-il d’autres mondes habit\u00e9s?<\/p>\n

Y a-t-il un anti-univers \u00e0 c\u00f4t\u00e9s du n\u00f4tre?<\/p>\n

Notre imagination est toujours un cran en retard par rapport \u00e0 la richesse du r\u00e9el. Mais en revanche on d\u00e9couvre chaque jour que la physique et la chimie terrestre s’applique \u00e0 l’ensemble de l’Univers.<\/p>\n

Formation des galaxies<\/span><\/h2>\n

Selon la th\u00e9orie du Big Bang, les densit\u00e9s de rayonnement et de mati\u00e8re d\u00e9croissent au moment\u00a0 o\u00f9 la mati\u00e8re \u00e9merge explosivement apr\u00e8s les premiers instants. En tr\u00e8s peu de temps, quelques milliers d’ann\u00e9es, la densit\u00e9 de mati\u00e8re devient sup\u00e9rieure \u00e0 celle du rayonnement. Apr\u00e8s quelques millions d’ann\u00e9es, la temp\u00e9rature et la densit\u00e9 \u00e9taient telles qu’une contraction gravitationnelle peut avoir lieu dans des nuages de gaz plus denses que les autres. Ainsi commence la formation des galaxies. Dans certains cas, les nuages deviennent aussi gros qu’un amas entier de galaxies. Dans les larges amas, les galaxies ont leurs axes de rotation align\u00e9s ce qui fait penser qu’elles se sont form\u00e9es par fragmentation d’un unique nuage gigantesque.<\/p>\n

Amas de galaxies<\/span><\/h2>\n

Les galaxies ne sont pas r\u00e9parties uniform\u00e9ment dans l’Univers mais sont regroup\u00e9es en amas. Notre Galaxie fait partie d’un amas: le Groupe Local.<\/p>\n

Les groupements de galaxies vont de la paire de galaxies en interaction \u00e0 des amas de quelques centaines voire de milliers de galaxies comprenant des spirales, des irr\u00e9guli\u00e8res et des elliptiques sur une distance de 15 millions d’ann\u00e9es lumi\u00e8re environ.<\/p>\n

Le regroupement en amas permet aux astronomes de mieux comprendre les galaxies car toutes les galaxies d’un m\u00eame amas sont relativement \u00e0 la m\u00eame distance de nous.<\/p>\n

Certains amas sont si immenses que malgr\u00e9 leur distance de parfois pr\u00e8s d’un milliard d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re, ils ont un diam\u00e8tre angulaire de l’ordre de celui de la Lune (mais on ne peut bien s\u00fbr pas les voir \u00e0 l’oeil nu).<\/p>\n

La voie lact\u00e9e<\/strong><\/span><\/h2>\n
\"La<\/a>

La voie lact\u00e9e en infra-rouge<\/p><\/div>\n

Pour les Anciens, la Voie lact\u00e9e \u00e9tait les exhalaisons de la Terre; l’haleine de la Terre se met en ruban autour d’elle.<\/p>\n

Heschell est le premier \u00e0 montrer que notre Galaxie est constitu\u00e9e d’\u00e9toiles et que le Soleil en fait partie.<\/p>\n

En 1920, nait une grande controverse: les n\u00e9buleuses spirales font-elles partie de notre univers ou sont-elles des univers en elles-m\u00eames,\u00a0 ce qui recule les limites de l’univers.<\/p>\n

En 1920, l’id\u00e9e qui pr\u00e9vaut est que les galaxies spirales font partie de notre Galaxie. Un astronome connu avait m\u00eame cru voir des mouvements propres.<\/p>\n

D\u00e8s qu’on regarde la voie lact\u00e9e \u00e0 la lunette, on voit que la soit disant vapeur est en fait un ensemble d’ \u00e9toiles non r\u00e9solues; les astronomes en d\u00e9duisent que le syst\u00e8me solaire doit appartenir \u00e0 un vaste syst\u00e8me d’\u00e9toiles organis\u00e9 en une structure plate.<\/p>\n

Il faut attendre les grands t\u00e9lescopes pour voir la structure des autres galaxies comme Androm\u00e8de ou les chiens de chasse.<\/p>\n

Les \u00e9toiles<\/span><\/h2>\n
\"univers\"<\/a>

supernova Vela<\/p><\/div>\n

Les \u00e9toiles, gigantesques machines thermonucl\u00e9aires.<\/p>\n

Pendant la partie stable de leur vie (s\u00e9quence principale) o\u00f9 elles transforment l’Hydrog\u00e8ne en H\u00e9lium, l’\u00e9ventail de taille des \u00e9toiles n’est pas tr\u00e8s grand, mais dans les p\u00e9riodes de formation et de mort, il est impressionnant: de 10 km pour les \u00e9toiles \u00e0 neutrons \u00e0 700 millions de km pour les Superg\u00e9antes.<\/p>\n

\u00c9ventail de masse: de 0,5 masses solaires \u00e0 30 \u00e0 60 masses solaires pour les \u00e9toiles Wolff Rayet.<\/p>\n

Il ne semble pas qu’il puisse exister des \u00e9toiles beaucoup plus massives car la pression de rayonnement y serait sup\u00e9rieure \u00e0 la gravitation: le syst\u00e8me serait instable.<\/p>\n

L’\u00e9toile la plus proche de la Terre est le Soleil, \u00e9toile banale qui se trouve dans sa longue phase stable, solitaire, alors que beaucoup d’\u00e9toiles sont double ou multiples.<\/p>\n

66 000 fois plus loin que le Soleil, Proxima du Centaure, \u00e0 une distance de 4 ann\u00e9es-lumi\u00e8re, appartient \u00e0 un syst\u00e8me triple: 2 \u00e9toiles tournant l’une autour de l’autre et Proxima tournant autour des deux premi\u00e8res.<\/p>\n

Plan\u00e8tes<\/span><\/h2>\n

Les plan\u00e8tes sont des corps qui n’\u00e9mettent pas eux-m\u00eame de lumi\u00e8re mais sont \u00e9clair\u00e9s par l’\u00e9toile autour de laquelle elles gravitent. On suppose qu’il existe de tr\u00e8s nombreuses plan\u00e8tes dans l’Univers \u00e9tant donn\u00e9e la mani\u00e8re dont se forment les \u00e9toiles. Depuis quelques ann\u00e9es, on sait les d\u00e9tecter.<\/p>\n

Et maintenant, testez vos connaissances en astronomie<\/span><\/h2>\n

Les quelques questions qui suivent sont faciles. Si vous vous \u00eates pos\u00e9 quelques questions au sujet de la plan\u00e8te sur laquelle vous vivez, si vous avez d\u00e9j\u00e0 regard\u00e9 les \u00e9toiles dans le ciel en vous \u00e9merveillant et si vous vous demandez s’il existe d’autres mondes habit\u00e9s, vous devriez passer brillamment le test.<\/p>\n\n