Mesurer le cosmos ?


À la fin de mon dernier article (que vous pouvez ouvrir dans une seconde fenêtre en suivant le lien ci-dessous):

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voici quel était l’état de mon projet de vous faire partager et comprendre les idées agitées en tous sens par les journalistes scientifiques commentant le programme de recherches européen Planck :

« … C’est pourquoi je vais, du moins pour le moment, laisser en plan les huit questions que je m’étais initialement proposé de clarifier. Je crois qu’il sera plus profitable de reprendre autrement les questions évoquées plus haut, et qui toutes sont des verrous à faire sauter pour parvenir à une compréhension minimale de l’astrophysique et de la cosmologie. Et les reprendre autrement, ce sera les reprendre résolument par le début. Pour cela, j’ai fouillé les bibliothèques et l’internet, pour finalement décider de me concentrer, pour commencer, sur la lecture et l’exploitation d’un unique ouvrage, édité en 1964 dans la collection américaine TIME-LIFE, sous le titre on ne peut plus sobre de « L’Univers ». Il s’agira donc pour ce livre de David Bergamini d’un ouvrage du siècle dernier, vieux d’un demi-siècle par rapport à notre époque contemporaine ultra-médiatisée, mais également tellement ignorante en matière de science, pour ce qui concerne le grand public, bien entendu.

 Et nous commencerons par redécouvrir l’essence des connaissances des scruteurs d’étoiles qui, devenus familiers de notre petit système solaire, élargirent peu à peu leur univers à celui de la galaxie ( notre Voie Lactée), pour faire éclater les distances à évaluer, non plus en milliers, mais en milliards d’années-lumière. À bientôt donc ! »

Nous y voilà ! Les astrophysiciens qui ont conçu, construit, propulsé dans l’espace le satellite Planck, sont en train, grâce aux flots d’informations qu’il leur déverse, d’ausculter un espace infini dont l’idée seule donne le vertige, de reconstituer l’histoire de son apparition, de son développement, jusqu’à ses futurs possibles. Les durées et les distances évoquées sont si énormes par rapport à notre connaissance sensible que le découragement devant la difficulté d’embrasser ces idées risquerait bien de nous saisir.

C’est pourquoi il m’apparaît indispensable d’arrêter la fuite en avant, et de faire une pause pour inventorier nos connaissances, ou plutôt celles des générations qui nous ont précédées. Pour bâtir solidement, il faut d’abord s’assurer des fondations. Le livre de David Bergamini que je citais plus haut va nous y aider, en nous offrant en quelques illustrations, un raccourci saisissant de l’immensité que le projet Planck a l’ambition de sonder. Regardez donc cette image:

Notre planète mère, la Terre, et sa lune, à l'échelle des autres planètes(dites intérieures parce que les plus proches) du système solaire.
Notre planète mère, la Terre, et sa lune, à l’échelle des autres planètes(dites intérieures parce que les plus proches) du système solaire.

Le domaine cubique au premier plan contient la planète Terre, un minuscule sphéroïde d’environ 12.700 km de diamètre, et l’orbite quasi circulaire de son satellite unique, la Lune. Le dessinateur a représenté cette orbite de la lune, de moins de 800.000 km de grand axe, au large dans un cube de 1.500.000 km de côté.

Bien que ce premier cube représente déjà un espace énorme, il a fallu que le dessinateur triche ensuite notablement pour le représenter de manière visible dans un second cube aux côtés 1000 fois plus grands (des côtés de 1.500 millions de km, donc). Et pourtant, ce second cube est tout juste assez grand pour contenir les 5 planètes les plus proches du Soleil, parmi les 9 qui gravitent autour de cette étoile. Mais vous n’avez encore rien vu ! Regardez:

L'opération précédente est répétée deux fois encore: Le cube n°2 est logé dans un cube de côté 1000 fois plus grand, et l'opération est répétée pour ce cube n°3
L’opération précédente est répétée deux fois encore: Le cube n°2 est logé dans un cube de côté 1000 fois plus grand, et l’opération est répétée pour ce cube n°3

Le troisième cube, dont les côtés mesurent 1.500 milliards de km, ne contient QUE notre système solaire, et RIEN d’autre. Et quand ce  troisième cube est logé dans un quatrième, de côtés encore 1000 fois plus grands (1,5 million de milliards de km), on s’aperçoit qu’il ne partage cet immense espace qu’avec quelques étoiles, les plus proches de notre système solaire.

Ce n’est qu’en recommençant une quatrième fois l’opération d’agrandissement de l’espace par un facteur 10 puissance 9, que l’on pourra enfin découvrir la position tout-à-fait insignifiante de notre étoile, le Soleil, dans un regroupement de plus de 100 milliards d’étoiles semblables à lui. Ce regroupement s’appelle une galaxie, et cette galaxie, notre galaxie, est nommée la Voie Lactée :

La Voie lactée occupe la plus grande partie du cube N°5, dont les côtés mesurent 1,5 milliards de milliards de km.
La Voie lactée occupe la plus grande partie du cube N°5, dont les côtés mesurent 1,5 milliards de milliards de km.

Et la dernière extension nous fait découvrir que la Voie Lactée elle-même n’est en soi que le commencement du cosmos. Au-delà, sur une distance infinie, dans toutes les directions, se trouvent d’autres galaxies, des milliards de galaxies semblables à notre Voie Lactée.

Pour l’heure, plutôt que de nous aventurer dans les spéculations ardues concernant les mouvements et les vitesses relatives de ces galaxies, et encore moins dans l’outillage mathématique très difficile permettant de pénétrer  le monde des modèles cosmologiques d’Univers avec quelque chance de comprendre, je vous propose de revisiter les efforts des savants du passé pour accéder à une connaissance raisonnable des tailles et des distances des différents corps célestes observables. C’est donc d’astronomie dont il s’agira. Mais l’astronomie fut et reste toujours le seul chemin raisonnable pour accéder ensuite à l’astrophysique et à la cosmologie.

Si donc vous me suivez dans  cette série d’articles de « Partager pour comprendre », vous allez, en préambule à tout autre développement éventuel, découvrir ou redécouvrir avec moi les exploits d’hommes de science que j’ai appelés « Les arpenteurs de l’Univers ».

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