Quand je dis que je suis astrophysicien, on me demande souvent à quoi ça sert. A quoi je sers, je ne sais pas, mais l'astrophysique nous a permis de mieux comprendre la place de la planète Terre dans l'Univers. Deux millénaires d'évolution des idées en un thread!👇 (© G. Rakozy)
Chaque civilisation a sa cosmogonie: son récit mythologique qui explique la formation du monde. En occident, on a longtemps considéré l'Univers comme celui décrit par Aristote. La Terre est au centre de l'Univers. (© J. Van Loon)
Cet Univers est divisé en deux: en deçà de la lune, le monde terrestre, imparfait et changeant. Au delà de la lune, on trouve le monde céleste, parfait. Les étoiles sont fixes (sur la "sphère des fixes") et le planètes sur des cercles concentriques.
Au niveau de la Terre rien n'a changé, c'est vraiment un monde imparfait!
En observant les éclipses, Aristarque de Samos se rend compte que le Soleil est bien plus loin que la Lune et que le Soleil est bien plus grand que la Terre. Il a donc du mal à imaginer que le Soleil tourne autour de la Terre.
Difficile d'imaginer que ce soit l'athlète qui tourne autour du marteau, non?
On retient souvent que la révolution vient d'un religieux Polonais: Nicolas Copernic. Il propose en 1543, dans De Revolutionibus (des révolutions) que le centre de l'Univers est le Soleil, et que les planètes tournent autour! Les orbites restent cependant circulaires.
Les observations méticuleuses du danois Tycho Brahe permettent à Johannes Kepler ( 1609, dans Astronomia Nova) de mettre en évidence que ces orbites ne sont pas sphérique. A partir de Kepler on arrive ainsi à bien comprendre, de manière observationnelle, le mouvement des planètes
De son côté, Galilée est le premier à utiliser une lunette astronomique en 1609-1610. Un nouveau monde s'ouvre à lui, la lune est couverte de cratères, des lunes tournent autour de Jupiter, Vénus à des phases, comme la Lune. Tout ne peut pas tourner autour de la Terre.
Quand Jupiter est observable, c'est une expérience facile à refaire avec des lunettes ou un télescope. Observez Jupiter (avec des jumelles ou un petit télescope), et vous verrez ses satellites changer de position toutes les nuits! (© P Sutherland)
Pendant ce temps là, au XXIème siècle..
Kepler fit aussi une autre observation révolutionnaire. En 1604, il observe une nouvelle étoile dans le ciel. On sait maintenant que c'était un supernova. Elle est visible en plein jour. Kepler détermine que cette étoile est bien plus loin que la Lune. (© Chandra)
En quelques années, on se rend compte que l'Univers n'est pas immuable et que la Terre n'est pas au centre de tout, c'est vraiment une révolution!
En 1687, Newton explique la gravitation. Une pomme tombe, si on prend un canon, plus on lance le boulet fort, plus il tombe loin. Si on le lance très fort, il va tomber en permanence: il est en orbite. (©B Brondel)
Il est facile de reproduire les lois de Kepler avec la gravitation de Newton (vous avez 10mn).
Ce qui est révolutionnaire avec Newton, c'est que maintenant on est capable de prédire les orbites.... et de découvrir des perturbations aux orbites, dues à des objets massif. C'est ainsi qu'en 1846, on découvre Neptune... grâce au calcul!!! (© NASA)
Le système solaire est bien compris, on commence à mesurer des distances dans la galaxie. Mais au 18ème siècle Messier et Herschel découvrent plusieurs nébuleuses en forme de spirales. On pense alors que cela peut être des systèmes solaires en formation.
Aux Etats-Unis, après avoir cherché des canaux créés sur Mars par une civilisation avancée (j'en reparlerai), Vesto Slipher détermine que ces nébuleuses spirales s'éloignent très vite de nous.
Entre temps, L'astronome américaine Henrietta Swan Leawitt a montré que la période de pulsation d'une étoile dite céphéide était proportionnelle à sa brillance. Si on mesure cette période, on connaît la brillance intrinsèque de l'étoile: on peut estimer sa distance.
Edwin Hubble observe alors une telle étoile dans la nébuleuse spirale d'Andromède. Il peut en mesurer la distance. Il se rend compte que celle-ci est en dehors de notre voie lactée. Ces nébuleuses spirales sont des "Univers-iles" en dehors de la voie lactée: des galaxies!!
La taille de l'Univers est d'un coup bien plus grande. Cette galaxie est l'une des plus proches de nous, elle est à "seulement" 2.5 millions d'années-lumière. La Voie lactée ne fait "que" 50000 années lumière de diamètre! (© @ESO/@10943_Brunier).
En 1924, Hubble montre, en utilisant cette méthode et les mesures de Slipher que les galaxies s'éloignent de nous, et que plus elles ont loin, plus elle s'éloignent vite!! Quoi, on est encore au centre de l'Univers?
Et non, l'abbé Lemaitre, avait proposé que l'Univers pouvait être en expansion. Et c'est ce qu'on observe. Il était donc plus petit avait (pas con!!). On sait maintenant que l'Univers a été formé il y a plus de 13 milliards d'années! (© ESA)
Depuis, dans les années 1990, on a découvert des planètes autour d'autres étoiles. On sait maintenant que, statistiquement, chaque étoile de la galaxie a au moins une planète qui tourne autour. Et il y a des milliards et des milliards d'étoiles dans la galaxie....
En plus, il y a des centaines de milliards de galaxies dans l'Univers. Nous ne sommes plus le centre de l'Univers, celui ci est immense et a été formé il y a plus de 13 milliards d'années. Ça remet un peu en place, non? Bonne journée! (© Millennium simulation)
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