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Observer le passé dans les étoiles (et jusqu’où ?)

Saviez vous qu’en regardant le ciel, vous observiez le passé ? Si si, et je vais vous expliquer pourquoi…

Les étoiles du passé

C’est un fait, la lumière voyage très vite, vraiment très vite, mais sa vitesse est toutefois limitée. En effet, la lumière parcourt 300 000 kilomètres par seconde. C’est, à notre échelle, extrêmement rapide. Toutefois, à l’échelle de l’Univers, on peut dire que la lumière traine un peu…

En effet, 300 000 kilomètres, ce n’est rien à l’échelle de l’univers ! Pour preuve, le soleil se trouve à quelques 150 millions de kilomètres de la Terre !

 

La distance n'est pas la seule grandeur notable entre la Terre et le Soleil. Regardez leurs dimensions respectives. Pourtant, le Soleil nous parait tout petit depuis notre planète !

La distance n’est pas la seule grandeur notable entre la Terre et le Soleil. Regardez leurs dimensions respectives. Pourtant, le Soleil nous parait tout petit depuis notre planète !

Les plus curieux d’entre vous voient déjà où je veux en venir… Si le soleil se trouve à 150 millions de kilomètres de nous, et que la lumière parcours 300 000 km par seconde… Alors la lumière émise par le soleil ne nous parvient pas instantanément !

La réponse est OUI ! En réalité, la lumière du soleil met environs 500 secondes à nous parvenir, soit un peu plus de 8 minutes !

Concrètement, cela nous permet d’y voir deux conclusions:

  1. Si on avait un interrupteur solaire, et que l’on éteignait le soleil, alors son extinction plongerait la Terre dans le noir 8 minutes après avoir appuyé sur l’interrupteur.
  2. Si nous regardons le Soleil depuis la Terre, nous le voyons en réalité tel qu’il était il y a 8 minutes.

 

Ce second point est tout de même déstabilisant ! Ainsi, si nous regardons le soleil, nous ne le voyons pas tel qu’il est en ce moment même, mais tel qu’il était il y a 8 minutes ! Nous regardons donc le soleil… dans le passé !

 

Les Années Lumière

Comme vous l’aurez remarqué, utiliser le kilomètre pour définir la distance entre les planètes et les étoiles est quelques peu inadapté… Au lieu de cela, on parle d’année lumière.

D’ou la question logique: qu’est ce qu’une année lumière ? Une année lumière correspond à la distance parcourue par la lumière, en une année. Sachant qu’elle parcourt 300 000 km par seconde, une année de parcours représente donc: 9 467 280 000 000 km !

C’est tout simplement démesurément grand !

 

NGC 253 (le doux nom de cette galaxie) est très grande. D'un bout à l'autre, elle mesure 110 années lumière !

NGC 253 (le doux nom de cette galaxie) est très grande. D’un bout à l’autre, elle mesure 110 années lumière !

Certaines étoiles que vous observez la nuit se trouvent à des centaines d’années lumière de nous ! La plus proche (mis à part le soleil, car c’est une étoile) se nomme Proxima Centauri. Elle se trouve à 4 Années Lumière de nous. La lumière met donc 4 ans pour nous parvenir de cette étoile. Ainsi, lorsqu’on l’observe, on la voit en réalité telle qu’elle était il y a 4 ans.

Si Proxima Centauri vient à disparaitre, nous ne nous en rendrons compte que 4 ans après sa disparition. En somme, nous regardons les étoiles dans le passé, et non le présent !

Proxima Centauri

 

Quels bénéfices peut-on tirer de cette découverte ?

Savoir que nous observons les étoiles dans le passé entraine un sacré paquet de « donc » et de « ainsi » ! Et pour cause, à présent que nous savons cela, nous pouvons déduire par exemple que plus nous regardons les étoiles lointaines, plus nous regardons loin dans le passé. Si l’on observe une étoile distante de 2 milliards d’année lumière, nous la voyons donc telle qu’elle était il y a 2 milliards d’année, c’est à dire… AVANT L’EXISTENCE MEME DE NOTRE ESPECE !! Et oui !

C’est ce genre de découverte qui me fascine dans les sciences, et particulièrement en astronomie.

Un autre fait absolument ahurissant: Un scientifique du nom de Hubble (tient, ça vous dit quelque chose ?) a découvert au fur et à mesure qu’il observait le ciel, que les étoiles et les galaxies s’éloignaient de la Terre. Grâce à ses nombreux relevés, il a émit l’hypothèse (aujourd’hui confirmée) que l’Univers était en expansion. Je vous laisse imaginer le pavé jeté dans la marre lorsqu’il a fait état de ses recherches… Une découverte majeure !

En effet, en calculant la vitesse à laquelle ces étoiles et ces galaxies s’éloignent de nous, les scientifiques ont pu, par la suite, calculer l’âge de l’Univers. Ils en ont déduit que l’Univers était âgé de 15 Milliards d’année.

Ainsi, si l’on regarde une étoile située à 15 milliard d’année lumière, nous verrons l’Univers tel qu’il était il y a 15 milliards d’année, à sa naissance, c’est à dire, le Big Bang !

Le Big Bang, la Clé de l'Univers, est-il à notre portée ?

Le Big Bang, la Clé de l’Univers, est-il à notre portée ?

 

L’espace: une taille infinie ?

L’Univers est immense, et pour preuve, il est souvent considéré comme infini ! Pourtant, et cela semble contradictoire, mais, comme je vous le précise plus haut, il continue de grandir ! Comment peut-il grandir, s’il est infini ? Sacré dilemme…

Il est dans l’immédiat plus judicieux de retenir qu’il est encore en expansion, car cela a pu être démontré scientifiquement. Donc il n’est pas infini.

L’Univers grandit. Soit. Supposons que l’on ai une fusée capable d’aller à la vitesse de la lumière: pourrait-on atteindre les confins de l’Univers ?

 

Si l’Univers s’étend, peut-on voir, ou bien atteindre ses limites ?

C’est là que les choses deviennent un peu plus compliquées. Cette question est totalement légitime, mais elle induit d’autres faits dont je dois vous parler au préalable.

Premièrement, nous (les Humains) n’avons à ce jour pas connaissance d’un quelconque objet, onde, particule, capable de voyager plus vite que la lumière. En sommes, la vitesse de la lumière ne peut pas être dépassée, et est considérée comme la vitesse limite et absolue à tout ce qui se trouve en mouvement.

Or, les scientifiques se sont rendus compte que plus ils observaient l’Univers lointain, plus son expansion était rapide. Ainsi, au delà d’un certain point, l’Univers s’étend à la vitesse de la lumière.

Impossible donc de voir au delà de ce point car la lumière ne peut pas nous parvenir. On appelle cette limite l’Horizon cosmique. C’est le point au delà duquel l’observation de l’Univers ne peut plus se faire. Cet horizon cosmique empêche aux scientifiques de voir l’Univers suffisamment loin pour assister au Big Bang.

L'horizon cosmique est la limite observable de l'Univers, ce qui nous ferme les portes de l'observation du Big Bang

L’horizon cosmique est la limite observable de l’Univers, ce qui nous ferme les portes de l’observation du Big Bang

On ne peut donc dans l’immédiat ni voir les limites de l’Univers, ni les atteindre. Tout ce qu’il y a au delà de l’Horizon cosmique n’est que théorie. Certains scientifiques émettent ainsi une théorie que je trouve pour ma part séduisante: l’Univers n’est pas plat, c’est une sphère. Ainsi, à l’image d’un ballon de baudruche, si l’on part de la Terre, et que l’on avance vers la limite de l’Univers, nous finirons par arriver au point où nous sommes partis.

jurlud
jurlud
Je suis un passionné d'informatique, mais aussi de sciences, notamment d'astrophysique et d'astronomie. Je réalise des créations numériques de toute sorte (musique, vidéo, photo, photoshop, after effect, créations 3D sous Blender). Quand il fait beau, je sors le drone, je quitte la salle de sport pour courir dehors (même si je déteste courir), et je suis amateur de moto. Et quand il pleut, j'apprend la guitare. Geek ascendant Nerd.

5 Comments

  1. Nalpas dit :

    Très pédagogique. Bravo vraiment et merci

  2. jean dit :

    Cette phrase dans votre texte appelle à mon avis un commentaire :  » Ainsi, au delà d’un certain point, l’Univers s’étend à la vitesse de la lumière « .
    Rien n’interdit de penser qu’au-delà d’un certain point, l’Univers s’étend à une vitesse…plus grande que celle de la lumière ! La vitesse d’expansion de l’univers n’est pas comme on pourrait le croire limitée comme peut l’être tout objet matériel. En effet, les astres et autres planètes sont immobiles dans l’espace qui s’accroit. La loi de la vitesse indépassable de la lumière n’est donc pas transgressée…en revanche une telle limitation n’est pas associée à l’accroissement de l’espace-temps…

  3. rb29 dit :

    Effectivement, rien n’autorise à introduire la notion de « vitesse indépassable de celle de la lumière » dans ce débat. Le phénomène du décalage vers le rouge a été prédit puis constaté sans, pour autant, que cette observation ne se soit accompagnée d’une quelconque notion de « vitesse limite de fuite des galaxies ».
    En règle générale – que je sache tout au moins? – rien n’interdit à des phénomènes d’évoluer à des vitesses supérieures à celle de la lumière, même si les objets (ou la physique) qui les font exister sont – quant à eux – soumis à ses lois. Par contre, les galaxies (et autres objets célestes…) ne restent pas immobiles. Elles continuent d’obéir aux lois de la gravitation dans leur univers local – la rotation étant le mouvement qui permet à l’Univers de perdurer… -.
    Enfin, concernant les « théories », ne faudrait-il pas introduire systématiquement la notion de « domaine de validité  » – leur caractère parfois dit « général » devenant alors « restrictif »?

    • jurlud dit :

      Il faut reconnaître en effet que n’ayant pas constaté ni expérimenté de vitesse supérieure à celle de la lumière, nous avons tendance à penser que c’est un seuil, d’autant qu’on ne peut (pour le moment) rien construire qui atteigne cette vitesse, et encore moins au delà.
      Du coup la vitesse de la lumière est devenue une référence de mesure de distance dans l’univers, tout comme le mètre est celle à l’échelle de notre planète.

      Je suis en effet tombé dans ce piège restrictif de vitesse, rien n’empêche quelque chose d’aller plus vite que la vitesse de la lumière.

  4. Fassetta dit :

    Sans être expert sur le sujet. Il me semble qu’on explique l’horizon cosmique par le fait que l’expansion de l’univers est justement plus « rapide » que la lumière. L’univers nous apparaît noir parce que les lumières émises par les galaxies les plus lointaines ne parviennent pas jusqu’à nous et ne nous parviendront jamais. Mais croire que l’expansion est plus « rapide » que la lumière est un piège. L’expansion de l’univers n’est pas un déplacement des galaxies. C’est l’espace lui-même qui gonfle, qui se dilate. Ce qui se déplace, c’est l’espace où sont situées ces galaxies.
    On peut donner la fameuse image de la membrane ou de l’élastique : on dessine des points sur un membrane de caoutchouc. Chaque point représente une galaxie, et la membrane c’est l’espace-temps (l’Univers). Si on étire cette membrane, les points s’éloignent les uns des autres, mais ne se déplacent pas sur la membrane. En revanche, plus les points sont éloignés, plus l’étirement les éloigne rapidement les uns des autres.
    L’expansion de l’Univers, c’est pareil. A une certaine limite, l’expansion de l’univers va plus vite que la lumière, et on ne peut observer les galaxies qu’à l’intérieur de cette limite. Notre univers observable.

    Ce que je dis là n’annule rien de ce que vous dites dans cet excellent article.

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