quand on a découvert que la Voie Lactée n'est pas la seule galaxie de l'univers

Le fait que notre galaxie, la Voie lactée, soit l’une des innombrables galaxies de l’univers peut sembler évident, mais c’est quelque chose que nous ne connaissons que depuis un siècle. En fait, jusque dans les années 1920, ce qu'on appelle Grand débat, un affrontement houleux entre deux écoles de pensée opposées sur la nature des « nébuleuses » – comme on les appelait à l’époque – comme celle d’Andromède et par conséquent sur les dimensions de l’univers observable. Certains astronomes (dirigés par Harlow Shapley) affirmaient qu'il s'agissait de nuages ​​de gaz à l'intérieur de notre galaxie, qui coïncidaient donc avec l'univers entier, tandis que d'autres (surtout Heber Curtis) étaient persuadés qu'il s'agissait d'autres galaxies, c'est-à-dire des « îles d'étoiles » distinctes de la nôtre. Le Grand Débat s'est terminé par une observation de Edwin Hubble de la « nébuleuse » datée d’Andromède. 6 octobre 1923à partir duquel le grand astronome américain a réussi à calculer – en utilisant une méthode développée par l'astronome Henriette Leavitt – la distance par variation de luminosité d'une étoile appartenant au groupe dit Variables céphéides. Le fait que la distance de cette étoile était bien supérieure à la taille de la Voie lactée était une preuve irréfutable qu'Andromède était une galaxie, comme l'étaient les milliards d'autres galaxies que nous pouvons observer avec nos télescopes.

Les origines du Grand Débat : le mystère des nébuleuses

Les objets qui ont le plus attiré l'attention des astronomes au début du XXe siècle étaient ce qu'on appelle « nébuleuses ». Déjà à la fin du XVIIIe siècle, l'astronome anglais William Herschelavec sa sœur Caroline, avait entrepris la tâche titanesque de dresser un catalogue de toutes les étoiles visibles de la Voie lactée, que l'on croyait à l'époque coïncider avec l'univers entier. En plus des étoiles, Herschel s'est retrouvé confronté à environ 2 500 objets qui apparaissaient sous la forme de petits nuages ​​​​lumineux : des nébuleuses. Certaines nébuleuses, comme Andromède, sont même visibles à l'œil nu.

Les évolutions techniques des télescopes au cours du XIXème siècle, par exemple avec la construction du télescope Léviathan en Irlande par William Parsons, avait révélé que certaines nébuleuses semblaient être composées d'étoiles, tandis que d'autres semblaient présenter une structure en forme de spirale. Ces indices ont donné lieu à une discussion animée au sein de la communauté astronomique sur la nature de ces objets : un grand nombre d'érudits pensaient que les nébuleuses étaient des nuages ​​de gaz en rotation dans lesquels se formaient de nouvelles étoiles, mais l'hypothèse a commencé à se répandre de plus en plus, déjà formulée. par Herschel, qu'il s'agissait d'autres « cités stellaires » en dehors de la nôtre, c'est-à-dire d'autres galaxies en dehors de la Voie Lactée.

Les protagonistes du Grand Débat et leurs positions

Ce « Grand Débat » a une date symbolique : la 26 avril 1920jour où Harlow Shapley Et Heber Curtis a présenté les arguments en faveur des deux hypothèses devant le public réuni au Baird Auditorium à Washington.

Shapley a soutenu la première thèse (c'est-à-dire que les nébuleuses étaient des nuages ​​de gaz) avec deux arguments fondamentaux. Premièrement, les nébuleuses spirales semblaient montrer une rotation sur une période de quelques années, ce qui suggérait une rotation petite taille: si un objet aussi grand que la Voie lactée tournait sur lui-même en quelques années, les régions les plus éloignées atteindraient des vitesses supérieures à celle de la lumière. Deuxièmement, lors de l'observation d'Andromède, on a observé une explosion stellaire qui, à elle seule, avait une luminosité égale à celle de la nébuleuse entière.

Curtis a plutôt soutenu que les nébuleuses étaient d'autres galaxies, comme la Voie Lactée. L'un des principaux arguments avancés à l'appui de cette hypothèse était le nombre d'explosions stellaire observé à Andromède, supérieur à celui de l'ensemble de la Voie lactée et donc difficile à expliquer en supposant qu'il ne s'agit que d'un nuage. Un autre sujet était la présence de régions dans la spirale semblables aux nébuleuses sombres que nous observons dans la Voie Lactée.

La solution au Grand Débat : la Voie Lactée n’est qu’une des nombreuses galaxies de l’univers

Bien que l'excellente dialectique de Curtis ait grandement impressionné l'auditoire, d'un point de vue scientifique, les preuves étayant les deux hypothèses étaient substantiellement équivalentes. Les observations de 1923 des nébuleuses d'Andromède et de M33 obtenues par Edwin Hubble, également connu pour la découverte de l'expansion de l'Univers. En essayant d'observer les explosions de nova, Hubble a découvert qu'Andromeda et M33 contiennent des étoiles. céphéides, dont la luminosité varie périodiquement de façon régulière. Une douzaine d'années plus tôt, l'astronome Henriette Leavitt il a déterminé une formule pour obtenir l'éclat intrinsèque de ces étoiles en fonction de la période avec laquelle varie leur éclat ; à partir de la luminosité intrinsèque, on peut alors facilement déduire la distance de l'étoile – et par conséquent de la nébuleuse – avec une grande précision. Hubble a utilisé la méthode de Leavitt pour mesurer la distance jusqu'à Andromède et M33, constatant qu'elles se trouvent respectivement à 930 000 et 850 000 années-lumière, soit près de vingt fois plus grande que le rayon de la Voie Lactée. Andromède et M33 sont d'autres galaxies ! (Aujourd’hui, avec des méthodes plus précises, on sait que les distances de ces deux galaxies sont respectivement de 2,5 et 2,9 millions d’années-lumière.)

Hubble a communiqué la nouvelle à Shapley par une lettre, à laquelle il a réagi en disant : « c'est la lettre qui a détruit mon univers ». Après un certain temps, on a également découvert que les « nébuleuses » tournaient beaucoup plus lentement qu'on ne le pensait initialement : le débat a été officiellement résolu. En 1923, il y a tout juste un siècle, nous, les humains, avons découvert que la galaxie dans laquelle nous vivons n’est qu’une galaxie parmi des milliards : notre vision de l’univers a changé à jamais.