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Mis à jour
le 15/09/16
 Introduction à la 5me partie
 

Voie Lactée, galaxies

Historique

Ce que nous voyons à l’œil nu :

Les étoiles fixes constituaient le cadre, pour ainsi dire le décor du ciel. Les astres intéressants étaient les astres mobiles, nommées errants (Lune, Soleil et planètes au sens moderne), car on pouvait dire quelque chose au sujet de leurs mouvements (c’est ce qui a donné les calendriers). Les nébuleuses étaient ignorées dans l’Antiquité. La Voie Lactée a fait l’objet de la mythologie, mais pas d’études scientifiques…

Jusqu’à l’invention de la lunette et du télescope, il n’était pas question de travailler sur la physique des astres, et seuls leurs mouvements étaient accessibles. Leur étude a donné la Mécanique Céleste, superbe théorie mathématique dont la précision est extraordinaire. Mais il fallait des observations précises pour appuyer la théorie.

Au XVIIIe siècle, on s’est intéressé aux petites taches floues, semblables à de minuscules nuages dans le ciel, mais aussi immobiles que les étoiles. On les a nommées nébuleuses… et on n’a pas pu faire beaucoup plus !.

La Voie Lactée a été nommée dans l’Antiquité, comme un objet bien identifié, distinct des étoiles, des planètes, des comètes. La légende veut que ce soient quelques gouttes du lait d’Héra qu’Hercule aurait laissé échapper.

La nature de la Voie Lactée n’a vraiment été abordée que vers la fin du XIXe siècle. Mais les instruments n’étaient pas encore suffisants pour trancher entre astre laiteux réel, ou rassemblement d’étoiles trop petites et serrées pour être visibles individuellement.

Les problèmes de la Voie Lactée et des nébuleuses sont liés, mais c’est la Voie Lactée qui a montré sa nature la première. Grâce à un nouveau télescope de sa construction, William Herschell en 1786, a montré qu’elle était constituée pour tout ou partie d’innombrables étoiles, bien trop faibles et trop serrées pour être distinguées à l’œil nu, ou avec un petit instrument. On a bientôt compris que les étoiles visibles à l’œil nu ou dans les petits instruments sont les plus proches, et font partie de la Voie Lactée. Du coup, le Soleil en fait partie aussi, mais pour l’admettre il fallait comprendre qu’il n’est qu’une étoile, tellement particulière parce qu’elle est extraordinairement plus proche que les autres.

La nature des nébuleuses restait inconnue, avec les télescopes les plus grands on ne distinguait toujours qu’une tache floue. Mais certaines ont une forme irrégulière, alors que d’autres présentent une forme spirale. Etaient-ce des nuages de gaz éclairés par les étoiles, ou bien des systèmes stellaires non résolus par les instruments de l’époque ? Dans les années 1920, ce problème a fait l’objet du Grand Débat, avec des partisans des deux côtés. Si ce sont des nuages de gaz, elles peuvent être proches de nous, et appartenir à la Voie Lactée. Par contre, si elles sont constituées d’étoiles, elles sont forcément très loin puisqu’on ne pouvait toujours pas les résoudre.

La mise en service du télescope Hooker de 2,50 m au Mont Wilson a permi de résoudre certaines "nébuleuses" en étoiles, mettant fin au Grand Débat. Par contre, la spectroscopie a montré que d’autres étaient réellement faites de gaz. Il a fallu distinguer les premières par un nom différent. Puisque ce sont des rassemblements d’étoiles comme la Voie Lactée, on a cherché un nom qui rappelle cette similitude. On a utilisé le nom grec : galaxias (laiteux). Notre Voie Lactée est donc une galaxie, mais on la nomme aussi la Galaxie, avec une majuscule, alors que les autres ne sont que des galaxies plus ou moins anonymes. Le nom de nébuleuse est maintenant réservé aux nuages de gaz.

Parmi les nébuleuses, il restait certaines petites taches floues bien rondes. Des télescopes plus puissants ont permis d’y voir des étoiles : ce sont les amas globulaires. Ils ont joué un rôle très important dans les découvertes futures. Mais ces ensembles stellaires sont relativement proches, ils font partie de la Voie Lactée.


Cette cinquième partie est consacrée aux galaxies en général, et à la Voie Lactée en particulier.

Notre Galaxie est encore plus complexe que ce qu’on vient de voir. Certaines parties sont bien cachées, et n’ont été découvertes (en partie ?) que récemment, soit par une analyse précise des anomalies d’observation des objets visibles, soit par l’utilisation de rayonnements auxquels nous ne sommes pas sensibles, et qui nécessitent des instruments nouveaux. On en distinguera deux parties :

Allant toujours de l’avant, lorsqu’on a connu les galaxies, on a ouvert deux domaines de recherche :

Dans le premier domaine, après avoir étudié les objets, il nous faudra comprendre comment ils se sont regroupés, quelle est la forme de la Galaxie, ses dimensions, quelles sont les interactions entre ses éléments… Les radiotélescopes ont apporté une contribution décisive, avec l’étude des régions H I de notre Galaxie, et la découverte de toute une faune de galaxies étranges : quasars (les plus célèbres), galaxies de Markarian, galaxies de Seyfert, galaxies à noyau actif… Après une phase exubérante de découvertes, on a fini par unifier ces objets dans un modèle standard, qui permet de les expliquer assez bien tous. Certains de ces objets sont les plus lointains que l’on connaisse, et ils nous retracent le passé éloigné de notre Univers.

La mesure des vitesses des galaxies par rapport à la Terre a apporté une confirmation : la Relativité Générale avait montré (Georges Lemaître et Alexandre Friedman) que l’Univers ne pouvait être stationnaire. Il devait être soit en contraction, soit en expansion. L’observation a montré que les galaxies s’éloignent toutes de nous, et d’autant plus vite qu’elles sont plus éloignées. Cette découverte a ouvert la voie à l’étude de l’Univers dans son ensemble ; la cosmologie. Les théories d’Einstein jouent ici le premier rôle. Mais les dernières années ont apporté leur lot de surprises, et tout n’est pas dit dans ce domaine, loin s’en faut…

Dans le second domaine de recherche, on a découvert une forte tendance des galaxies à se regrouper, ce sont les amas de galaxies. On a alors étudié la répartition spatiale des galaxies, et observé des amas d’amas, ou superamas. On a abouti à une représentation globale de l’Univers, où les galaxies forment une sorte de mousse de savon, dont elles sont les parois, englobant d’immenses zones apparemment vides. Là encore, on se retrouve dans la cosmologie.

Enfin, l’étude dynamique de la Galaxie va nous réserver une surprise : la masse des objets que nous voyons, réellement dans le visible ou par les rayonnements radio ou infra-rouge, ne suffit pas, et de très loin, à expliquer les mouvements observés. On est obligé d’admettre que la plus grande partie de la masse nous reste aujourd’hui totalement indétectable… A l’heure actuelle, de nombreuses explications ont été évoquées pour décrire cette matière, mais aucune n’a l’appui de l’expérience ou de l’observation. C’est l’un des domaines de l’astronomie de demain…

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