La Voie lactée, centre de l'univers ?

27 octobre 2005

La Voie lactée, centre de l'univers ?

"Pas plus que la Terre hier, la Voie lactée n'est le centre de tout."

Au cours des années 1920, on avait comme l’impression d’être revenu en arrière. On assistait à un débat réactualisé sur le géocentrisme sauf que notre galaxie, la Voie lactée, avait remplacé la Terre comme centre de l’univers. Et le système solaire était placé au milieu de la Galaxie.

En tout cas, on le pensait.

De nombreuses recherches allaient démontrer que, pas plus que la Terre hier, la Voie lactée n’est le centre de tout.

En travaillant sur certaines étoiles qui ont la particularité d’avoir une luminosité variable, l’astronome américain Harlow Shapley (1885-1972) considéra qu’il fallait revoir les échelles de distance. En 1913, lorsqu’il mesure les distances de groupes particuliers d'étoiles, les amas globulaires, il constate que le centre de notre Voie Lactée est à plus de vingt mille années-lumière de nous, dans la direction du Sagittaire. Nous occupons donc une position décalée.

Edwin Hubble : la fin de l'univers de poche

Le célèbre astronome américain Edwin Powell Hubble (1889-1953) aura la chance de pouvoir travailler depuis le poste d’observation du mont Wilson dont la réputation était internationale. Grâce à ces grands télescopes, il parvint à établir une relation de proportionnalité entre distance des galaxies et décalage spectral vers le rouge.

Le 17 janvier 1929, Hubble soumit à la communauté scientifique américaine un article intitulé Relation entre distance et vitesse radiale dans les nébuleuses extragalactique. Il traçait une droite demeurée célèbre. Il en ressortait que les galaxies s’éloignaient de nous avec une vitesse proportionnelle à la distance qui nous sépare d’elles. Les galaxies bougent. Notre petit monde n’est qu’une zone dans un vaste système.

La loi de Hubble mettait un terme à un univers de poche et ouvrait des perspectives nouvelles pour une cosmologie du futur. Notre galaxie était loin d’être unique. Son modèle s’était même répété dans un milieu élastique car Hubble conclut que tout l’Univers était en expansion.

La droite de Hubble

A partir d’une analyse de la lumière en ses différentes longueurs d’onde (la spectroscopie) il est possible de mesurer l’éloignement d’un objet par rapport à nous en vérifiant que la lumière qu’il émet se décale vers le rouge.

Une nouvelle étape dans l’étude de la hiérarchie des structures de la matière dans l’Univers sera franchie avec la mise en oeuvre du télescope Schmidt au mont Palomar vers la fin des années 1940. Ce télescope permit de photographier tout le ciel de l’hémisphère Nord entre 1950 et 1954. L’astronome américain George O. Abell (1926-1983) découvrit des structures encore plus grandes que les groupes de galaxies : les amas de galaxies. Il s’agissait de quelques milliers de galaxies liées par la gravité.

En quelques années seulement, la géographie de l’Univers fut totalement bouleversée.

La Voie lactée : une galaxie parmi tant d'autres

Le Système solaire se trouve à la périphérie de la galaxie dont nous faisons partie et que l’on nomme La Voie Lactée à cause de son aspect laiteux. La Voie Lactée est un disque de 100 000 années-lumière de diamètre. En dehors de la partie centrale, la matière se répartit dans des bras spiraux. A l’intérieur de ce système fort complexe, le Soleil, les planètes et satellites parcourent son orbite en 250 millions d’années. On appelle cela l’année cosmique. Notre système solaire se situe dans l’un des deux bras de la galaxie spirale, celui qui est appelé bras du Sagittaire. Elle répond au schéma de la galaxie spirale c'est-à-dire qui tourne sur elle-même.

Nous n’occupons aucune place centrale ni privilégiée au sein de la galaxie et nous sommes en mouvement dans la galaxie.

Nous n’occupons aucune place centrale ni privilégiée au sein de la galaxie et nous sommes en mouvement dans la galaxie. Les astrophysiciens parviendront à dresser une carte de la galaxie (Oort, Kerr et Westerhout en 1958). En 1991, alors que cette idée avait été avancée, il était prouvé que la Voie Lactée possède une barre centrale (Blitz et Spergel 1991; travaux groupés 2001).

La galaxie peut être radiographiée ce qui donne des clichés qui sont la combinaison d’observations réalisées sur une longue période de temps. Ces cartes donnent une représentation précise de notre Galaxie, impossible à obtenir autrement. Notre galaxie présente une courbure qui débute à l’intérieur de l’orbite du Soleil, laquelle s’accentue au fur et à mesure que l’on s’éloigne du centre de la galaxie. Ces courbures apparaissent et disparaissent sans cesse. Elles restent sans explication à l’heure actuelle.

Quelle est la géographie exacte de notre galaxie ? Retour sur le grand Débat des années 20.

En concluant que notre position est excentrée dans la Galaxie, Shapley devenait le centre d’une controverse sur la structure de l'univers, qui l’opposera aux astronomes de son époque.

C’est ce que l’on a appelé le Grand débat, dont le point d'orgue fut, en 1920, une rencontre publique organisée par George Ellery Hale, le fondateur de l'observatoire du mont Wilson, en Californie, avec l’astronome américain Heber Doust Curtis.

Les positions divergeaient totalement. Si pour Curtis il fallait considérer que nous faisions partie d'une petite Galaxie, Shapley à l’inverse estimait que nous participions d'une grande Galaxie, dont les spirales seraient des satellites.

Shipley avait raison car on devait prouver ultérieurement la présence d’un immense amas de galaxies (appelé le Groupe local) auquel appartient la Voie lactée.

Les nouveaux instruments ont permis le développement des recherches extragalactiques, tant pour l'étude détaillée des galaxies proches que pour la structure de l'univers local.

En effet, si nous revenons à la Voie lactée, nous apercevons dans une région proche les deux nuages de Magellan, visibles dans le ciel austral. Le Groupe local est constitué par une trentaine de galaxies représentent une masse totale de 650 milliards de fois celle de notre Soleil. Les galaxies les plus importantes sont M 31, la Nébuleuse d’Andromède, la Voie lactée et M 33, la Nébuleuse du Triangle. Le groupe local que nous venons d’étudier est lui-même englobé dans une autre structure nommée superamas local mis en lumière par Gérard de Vaucouleurs (1918-1995) qui, dans les années 1970, l’a identifié en lui donnant l’amas de la Vierge (Virgo) comme centre. L’ensemble du Groupe local appartient à une association encore beaucoup plus considérable : le Superamas local. Il héberge en son centre l’amas de la Vierge qui, grâce à sa taille, développe une force d’attraction irrésistible sur son environnement.

A suivre... Au sujet du perfectionnement des télescopes