Qui fut le premier?

Dans le ciel, cette semaine…

  • Jupiter se lève vers 22 h.
  • Mars apparaît vers 2 h.
  • La Lune entrera dans son dernier quartier le 20 septembre.

Ken Tapping, le 14 septembre 2011

La découverte que l’univers est en expansion a sans doute été la plus marquante du XXe siècle, en astronomie. Maints ouvrages et articles en attribuent la paternité à Edwin Hubble, célèbre astronome qui a donné son nom au télescope spatial. La chose n’est pas tout à fait exacte, cependant. En effet, Hubble a combiné les données d’autrui à ses propres observations pour décrire cette expansion mieux que quiconque avant lui.

L’histoire commence avec Albert Einstein, qui proposa une nouvelle façon, révolutionnaire, de décrire le temps et l’espace : la théorie de la relativité générale. Enfouie dans sa série d’équations figure une description de l’univers. Il fallut néanmoins attendre le milieu des années 1920 pour que monseigneur Georges Lemaître, un jésuite de haut rang, creuse profondément ces équations pour que la description soit mise au jour, puis appliquée aux observations.

L’univers en expansion

L’univers en expansion

Lemaître découvrit que les équations d’Einstein décrivaient un univers différent de celui que comprenaient les astronomes de l’époque. Ceux-ci étaient pour la plupart persuadés que l’univers était statique et immuable. Or, selon Lemaître, un tel univers aurait été d’une instabilité catastrophique : la moindre perturbation en aurait provoqué l’expansion ou la contraction. En examinant les données issues des observations, il parvint à la conclusion que l’univers grossissait et émit l’hypothèse que cette expansion avait commencée il y a des milliards d’années, avec un amas très chaud et très dense qui s’était mis à enfler. Lemaître constata que les galaxies les plus éloignées étaient aussi celles qui fuyaient le plus vite, poussées par l’univers grandissant. Il poursuivit en estimant la relation entre l’éloignement des objets et la rapidité de l’expansion. Bizarrement, cette équation porte maintenant le nom de « loi de Hubble » et le paramètre qui décrit le lien entre la vitesse et la distance est la « constante de Hubble ».

L’arrivée d’Edwin Hubble sur la scène de l’astronomie coïncide avec l’inauguration du télescope de 100 pouces (2,5 mètres) sur le mont Wilson, en Californie. Hubble utilisait ce télescope pour détecter des céphéides, ces étoiles variables dans les galaxies lointaines. La luminosité de ces étoiles varie de manière cyclique, la durée du cycle indiquant la luminosité de l’astre. Mesurer la durée de ce cycle et estimer la luminosité de l’étoile est relativement aisé. Une simple opération de plus consiste à déterminer son éloignement et la distance qui la sépare de la galaxie hôte à partir de sa luminosité et de son éclat apparent dans le ciel nocturne.

Vesto Slipher et Milton Humason avaient calculé la vitesse à laquelle les galaxies lointaines s’éloignaient de la Terre. Edwin Hubble compara leurs résultats à ses propres mesures de distance pour formuler la relation suggérée antérieurement par Lemaître, mais avec considérablement plus de précision. 

Avant les travaux de Hubble, on présumait généralement que la Voie lactée était la seule galaxie et que les objets flous spiralés sur les clichés n’étaient que de nouveaux systèmes planétaires en gestation. Hubble concourut à démontrer que les spirales en question étaient considérablement éloignées et étaient des galaxies à part entière. Fait surprenant, bien qu’il ait contribué à quantifier l’expansion de l’univers, Hubble n’a jamais vraiment cru au phénomène. Ce faisant, il a montré qu’un scientifique doit laisser ses résultats parler d’eux-mêmes, sans les teinter de sa propre opinion ou de ses convictions personnelles.

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches, à Penticton (C.-B.), V2A 6J9.

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