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VOYAGEVOYAGE AUX CONFINS DE LAUX CONFINS DE L’’UNIVERSUNIVERS
FFête de la Science 2005ête de la Science 2005
Suzy Suzy Collin-ZahnCollin-ZahnLUTH, Observatoire de LUTH, Observatoire de Paris-MeudonParis-Meudon
DECOUVRONS DDECOUVRONS D’’ABORDABORD
LES DISTANCES DANS LES DISTANCES DANS LL’’UNIVERSUNIVERS
Quand on sort du systeme solaire, les distances sontmesurées en « années-lumière »: c’est la distance
parcourue par la lumière en une année. A raison de 300 000 km/sec:
1 AL = 10 000 milliards de km = 1014 km
Les astronomes mesurent également les distances ense servant du parsec:
1 pc = 3 AL
La plus proche étoile est située à 3 années-lumière,La plus proche étoile est située à 3 années-lumière,soit 10000 fois plus loin que les confins du Système solairesoit 10000 fois plus loin que les confins du Système solaire!
Voici notre Galaxie,la « Voie Lactée »
10 000 années-lumière
Voici leSoleil
La Voie Lactéecontient 200 milliards
d’étoiles
La sœurjumelle de
notre galaxie :Andromède,
se trouveà 2 millions d’années-
lumière
100 000 années-lumière
Les galaxies les plusproches de la nôtre
1 million d’années-lumière
C’est le « Groupe Local »de galaxies
10 millions d’années-lumière
Les galaxies commencent à seconstituer en
« amas de galaxies »
1OO millions d’années-lumière
A cette échelle, on voit apparaitreles « super-amas »
1 milliard d’années-lumière
C’est l’Univers observable tout entier.Il contient au moins un milliard de galaxies
LL’’Univers Univers est fait de grands vides et de filamentsest fait de grands vides et de filaments
formant une sorte de «formant une sorte de « filetfilet cosmique»cosmique»
qui squi s’’est formé après le est formé après le Big-BangBig-Bang..
Pour observer des galaxies très lointaines(à plus de 10 milliards d’années-lumière),
on utilise le télescope spatial de Hubble (HST)
Il nous permet de regarder très loinIl nous permet de regarder très loinon voit alors partout des galaxieson voit alors partout des galaxies
Mais on peut faire mieux maintenant, avec les trèsgrands télescopes au sol : les 4 télescopes (VLT) de
l’ESO, au Chili, seront équivalents à un télescopeayant un miroir de 1000 mètres carrés
Pose de 140h avec letélescope spatial Hubble
Pose de 36h avec deuxtélescopes du VLT : il
apparaît plus de galaxiesqu’avec le HST
»
Et tout cela est « en expansion »
LL’’EXPANSION DE LEXPANSION DE L’’UNIVERSUNIVERS
Hubble a découvert en 1933que toutes les galaxies « fuient ».Elles semblent s’éloigner plus vitelorsqu’elles sont plus loin de nous.
Il l’a fait
1. En mesurant les distances des galaxies
c’est très difficile!
2. En mesurant les vitesses avec lesquelles elless’éloignent de nous
Par exemple, en mesurant l’éclat apparent d’uneétoile faisant partie d’une classe dont on connaît la
puissance réelle, et en se servant de la loi:
Comment mesure-t-on les distances des galaxies?
L’éclat apparent varie commel’inverse du carré de la distance
De deux ampoules de mDe deux ampoules de même puissance, celle qui est située 10ême puissance, celle qui est située 10fois plus loin a un éclat 100 fois plus faible: onfois plus loin a un éclat 100 fois plus faible: on
peut donc déduire sa distance de son éclat.peut donc déduire sa distance de son éclat.
Comment mesure-t-on les vitessesd’éloignement des galaxies?
La lumière est une onde
Longueur d’onde
On connait les longueurs d’onde des raies spectrales(comme la raie « D » émise par une lampe à sodium)
Si une source de lumière sSi une source de lumière s’é’éloigne de nous,loigne de nous, la longueur d la longueur d’’onde des raies spectrales devient plusonde des raies spectrales devient plus grande.grande.
C C’’est le «est le « décalage vers le rougedécalage vers le rouge » », en Anglais,, en Anglais, le «le « redshiftredshift ».».
Source au repos
Source qui s’éloigne
Source qui se rapproche
Le mLe même phénomène est observéême phénomène est observéavec les ondes sonoresavec les ondes sonores
LorsquLorsqu’’une voiture passe devant vous en klaxonnant, une voiture passe devant vous en klaxonnant, le leson qu'elle émet est plus aiguson qu'elle émet est plus aigu lorsqu'elle se rapprochelorsqu'elle se rapproche
(sa longueur d(sa longueur d’’onde est plus petite)onde est plus petite) et devient plus grave et devient plus grave lorsqu'elle s'éloignelorsqu'elle s'éloigne
(sa longueur d(sa longueur d’’onde est plus grande)onde est plus grande)
Pourtant, la voiture n'a pas changé de vitesse.Pourtant, la voiture n'a pas changé de vitesse.Cette variation du son émis s'explique parCette variation du son émis s'explique par
l'effet l'effet Doppler-FizeauDoppler-Fizeau..
Distance enAnnées-lumière
Regardez Regardez comment les comment les raies raies H et K H et K du du Calcium seCalcium sedéplacent dans déplacent dans le spectre de le spectre de ces amas ces amas de galaxiesde galaxies
Vitesse de fuite
Connaissant leurs distances et leurs vitesses, on trouve que les galaxies semblent s’éloigner d’autant plus vite
qu’elles sont plus loin de nous
Vitesse de fuite desgalaxies par rapport
a nous
Cela ne signifie pas que nous sommesau centre de l’Univers,
mais que l’Univers est en expansion
même distributionde galaxies
à deux instants
Quel que soit le point considéré, les galaxiessemblent toujours s’en éloigner plus vite
lorsqu’elles sont plus loin
En fait, ce ne sont pas les galaxies qui fuient,En fait, ce ne sont pas les galaxies qui fuient,
CC’’est lest l’’Univers tout entier qui Univers tout entier qui ss’’expandexpand::
Les longueurs dLes longueurs d’’ondeonde grandissentgrandissent
car les ondescar les ondes lumineuses sont «lumineuses sont « é étiréestirées » »
par lpar l’’expansion de lexpansion de l’’Univers,Univers,
dd’’autant plus quautant plus qu’’elles viennent de plus loinelles viennent de plus loin..
Il y a donc une limite au delà de laquelleIl y a donc une limite au delà de laquellenous ne pourrons jamais voir lnous ne pourrons jamais voir l’’UniversUnivers
(crédit: Ludwig Celnikier)
Cela signifie aussi que l’Univers a commencé sonexpansion à un moment précis il y a environ 14
milliards d’années : c’est le « BIG BANG »
LL’’Univers Univers devientdevientplus grand àplus grand à
mesure que lemesure que letemps passetemps passe
Ces galaxies ont envoyé leur lumière il y a 13 milliards d’années.
Lorsque nous regardons loin dans l’espace,nous regardons aussi loin dans le passé,
juste après le Big Bang
Nous ne saurons jamais si elles existent encore.
L’Univers va-t-il continuer indéfiniment son expansion,ou bien se recontracter?
C’est une grande discussion actuellement !
Taille relativede l’Univers
0
Milliards d’années
On penche pourcette solution
FIN
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