Note : toutes les miniatures sont dotées d’un lien conduisant vers la page du site de l’APOD qui contient les textes anglais et les photographies originales. Les textes sont quelquefois une adaptation des textes de l’APOD et ne sont donc pas une traduction fidèle. J’ai souvent ajouté mes propres commentaires, ou encore fait un résumé rapide. J’ai aussi modifié la plupart des hyperliens vers des pages françaises. Les photos les plus récentes
apparaissent en haut de la page.
L'EXPANSION DE L'UNIVERS
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Il y a vingt et un ans, les
premiers résultats ont été présentés indiquant que la majeure partie de l’énergie de notre Univers n’était pas dans les étoiles ou dans les galaxies, mais qu’elle était liée à l’espace lui-même. Dans le langage des cosmologistes, l’existence d’une grande constante cosmologique – l’énergie sombre – est nécessaire pour rendre compte des nouvelles observations des supernovas lointaines. L’introduction de cette constante cosmologique n’est pas nouvelle, car elle existe depuis l’apparition de la théorie moderne de la cosmologie relativiste. Mais, cette idée n’était pas très populaire parmi les astronomes. En effet, l’énergie noire ne ressemblait à rien de connu parmi les composantes de l’Univers et aussi parce que sa présence semblait limitée par les autres observations. De plus, des théories cosmologies moins étranges expliquaient assez bien les données cosmologiques sans recourir à une quantité significative d’énergie sombre. Mais, ce qui est remarquable avec les nouvelles données est la méthode directe et fiable utilisée pour les observations ainsi que la bonne réputation des scientifiques impliqués dans ces recherches. Au cours des deux dernières décennies, des équipes indépendantes d’astronomes ont continué d’accumuler des données qui semblent confirmer l’existence de l’énergie sombre et le résultat plutôt déconcertant d’un univers en expansion accélérée. En 2011, Adam Riess, Saul Perlmutter et Brian Schmidt ont reçu le prix Nobel de physique pour leur travail sur ce sujet. Cette image d’une supernova qui s’est produite en 1994 à la périphérie d’une galaxie spirale provient d’une des équipes de ces trois physiciens. (Image Credit: High-Z Supernova Search Team, HST, NASA) 4 aout 2019 |
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Étonnamment, c’est le même quasar distant qui est à l’origine du groupe de points lumineux près du centre de cette image. Ce phénomène est causé par la galaxie au centre des images du quasar. Cette galaxie est entre nous et le quasar et elle agit comme une lentille gravitationnelle variable. Et ce qui est tout aussi étonnant, c’est qu’on peut calculer le taux d’expansion de l’Univers en observant les scintillements des images du quasar. En effet, la période de scintillement des images augmente avec l’augmentation du taux d’expansion. Mais pour certains astronomes, le fait le plus étonnant est que l’étude de ces images multiples donne un taux d’expansion un peu plus grand que celui obtenu jusqu’à ce jour par d’autres méthodes qui s’appliquent au jeune univers. La raison... personne ne le sait de façon certaine. Cela pourrait provenir d’une distribution non connue de la matière noire, d’effets imprévus de la gravité ou encore de quelque chose de complètement différent. Les observations et les analyses de ce quasar et d’autres images multiples similaires permettront peut-être de lever ce mystère.( Image Credit: ESA/Hubble, NASA, Sherry Suyu et al.) 27 février 2017 |
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Que peut nous dire cette galaxie au sujet du taux d'expansion de notre Univers? Probablement beaucoup, car UGC 9391 renferme non seulement plusieurs étoiles variables de type céphéides (les cercles rouges, fiches 3 et 4), mais aussi une récente supernova thermonucléaire (type Ia, le cercle bleu). On connait bien la luminosité intrinsèque de ces deux types d'objets célestes. On observe habituellement les céphéides à des distances relativement rapprochées et les supernovas à des distances beaucoup plus éloignées. Ainsi, cette galaxie spirale est importante pour la cosmologie, car elle permet une calibration entre les mesures rapprochées et éloignées de l'Univers. C'était imprévu, mais une analyse récente des données de UGC 9391 obtenues par le télescope spatial Hubble, ainsi que des données obtenues avec d'autres galaxies similaires, a renforcé d'autres indications que les céphéides et les supernovas sont en expansion avec l'Univers avec un taux légèrement plus élevé que prévu que les taux d'expansion mesurés pour l'univers primitif. Étant donné les nombreux succès du modèle LCDM (modèle Lambda-Cold Dark Matter aussi appelé modèle standard du Big Bang), les astrophysiciens émettent maintenant plusieurs hypothèses pouvant expliquer cet écart. Les explications possibles vont du sensationnel, comme des composantes cosmologiques encore inconnues telles de l'énergie fantôme ou des radiations noires, et des causes plus banales comme des fluctuations statistiques hasardeuses ou encore des sources d'erreur systématique sous-évaluées. Plusieurs observations à venir sont planifiées afin de résoudre cette énigme. (Image Credit: NASA, ESA, and A. Riess (STScI/JHU) et al.) |
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L’effet Casimir.
La petite boule de la photo est censée fournir une preuve que
l’Univers sera en expansion pour toujours. En fait, le commentaire
porte sur l’effet
Casimir, une force d’attraction qui existe entre deux plaques
parallèles et non chargées. Cette force d’attraction
vient des fluctuations quantiques du vide. Le reste du commentaire fait
le lien, on ne voit pas trop comment, avec l’énergie sombre
qui contrebalance la force d’attraction de la gravité et
cause l’expansion accélérée de l’Univers.
On ne connaît pas du tout la nature de l'énergie sombre,
et il n'existe aucun lien avec l'effet Casimir. (Credit & Copyright: Umar
Mohideen (U. California
at Riverside)) 6 décembre 2015 REPRISE : 3 janvier 2010 , 17 décembre 2006, 1er août 2004 et 17 septembre 2002 |
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Il y a longtemps, très loin de nous, une étoile a explosé. Cette supernova (SN 994D), le spot brillant en bas à gauche, s'est produite près du disque de la galaxie lenticulaire NGC 4526. La supernova SN 1994D est intéressante pour les astronomes parce qu'elle est d'un type très spécial, c'est une supernova de type Ia. Ce type de supernova produit à peu près toujours la même luminosité, c'est-à-dire que l'explosion dégage la même quantité de lumière. Donc, plus l'intensité lumineuse que nous percevons (la magnitude relative) est faible, plus l'explosion stellaire est éloignée. On peut donc en observant ce type de supernova mesurer avec assez de précision les distances cosmologiques. Les novae, explosion stellaire à la surface d'une naine blanche d'un système binaire, présentent aussi la même propriété et sont utilisées pour la mesure des distances. Ces mesures de distances, ainsi que la vitesse de récession des galaxies où se produisent ces supernovae, permettent de déterminer le paramètre d'Hubble et donc le taux d'expansion de l'Univers. Ces mesures pourraient aussi permettre de connaître la géométrie de notre Univers (fiche 5) si elles étaient plus précises. Le grand nombre et les grandes distances des supernovae mesurés ces dernières années, combinés à d'autres observations tendent à montrer que l'expansion de l'Univers s'accélère, un fait bien étrange. (Credit: High-Z Supernova Search Team, HST, NASA) 31 mai 2015 REPRISE 12 mars 2000 et du 30 décembre 1998 |
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On estime que la galaxie spirale
NGC 4921 est à 320 millions d’années-lumière
de nous. Dans le but de mesurer plus précisément le taux
d’expansion de l’Univers, on a utilisé le
télescope spatial Hubble afin de mesurer la période de la
variation de luminosité des céphéides de cette galaxie
(fiche 3 et 4 de
cette section). La mesure de cette période permet de
calculer plus précisément la distance d’une galaxie.
On mesure ensuite la vitesse de récession de la galaxie grâce
au décalage Doppler. On peut ensuite déduire de ces deux
mesures le paramètre de Hubble, soit le taux d’expansion de
l’Univers (voir
cette section). NGC
4921 est un membre de l’amas galactique du Coma, un des
amas relativement rapprochés de l’amas
de la Vierge, celui dont la Voie
lactée fait partie. On qualifie parfois NGC 4921 de
galaxie anémique en raison de son faible taux de formation d’étoiles
pour une galaxie spirale et de sa faible luminosité. Cette photo
a été prise avec l’instrument ACS («Advanced
Camera for Surveys») qui est présentement
en panne. Cette image
annotée décrit les objets que nous voyons sur
la photo du jour : en partant du centre, un noyau brillant, un anneau
de poussière et un jeune amas d’étoiles bleues (au
centre de la photo, à droite), plusieurs petites galaxies satellites,
des amas globulaires, plusieurs galaxies plus lointaines et une étoile
de notre Galaxie. (Image Credit: Data - Hubble Legacy Archive, ESA, NASA; Processing - Roberto Colombari) 25 novembre 2013 REPRISE du texte du 9 février 2009 |
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Un décalage vers le rouge, c'est quoi au juste? C'est une mesure de distance en astronomie. Mais un décalage de 6, est-ce bien loin? Même si nous sommes familiers avec les notions de distance et de temps, plusieurs ne comprennent tout simplement pas comment une mesure du décalage de la couleur de la lumière émise par une galaxie lointaine peut nous permettre de déduire sa distance. En fait, c'est un calcul complexe basé sur le modèle cosmologique standard, lequel est issu de la relativité générale d'Einstein. Comme l'Univers est en expansion à un certain rythme, on peut aussi déduire le moment où la lumière a été émise de cette galaxie, un autre calcul complexe. Heureusement, quelqu'un a eu la brillante idée de construire une table pour permettre aux non-initiés de répondre à la question «un décalage de 6, est-ce bien loin?». C'est cette table qui est présentée ici. Le décalage spectral noté Z est inscrit dans la première et la dernière colonne. La colonne du milieu indique l'âge de l'Univers en milliards d'années au moment où la lumière a été émise et celle à sa droite indique le temps que la lumière a pris pour nous parvenir, donc la distance en milliards d'années-lumière. Par exemple, la lumière d'une galaxie, dont le décalage spectral est de 1,0, a été émise alors que l'Univers était âgé de 5,8 milliards d'années (colonne du milieu). À cause de l'expansion de l'Univers, la lumière a mis plus que 5,8 milliards d'années à atteindre la Terre, soit 8 milliards d'années, la valeur donnée par la colonne «time» (tableau montrant cet exemple). La signification des autres colonnes est expliquée dans cet article. Le décalage spectral cosmologique des étoiles de notre galaxie vaut zéro, car l'expansion de l'Univers n'a pas d'effet sur une galaxie. Le décalage de la plus lointaine supernova observée dépassait légèrement 1. La valeur du décalage du plus lointain sursaut gamma était de 6, alors que l'Univers était âgé de moins d'un milliard d'années, ce qui place cet événement à quelque 12,9 milliards d’années-lumière de nous. (Image Credit: Sergey V. Pilipenko (LPI, MIPT)) 8 avril 2013 |
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Il y a treize ans, des mesures nous indiquaient pour la première fois que la majeure partie de l'énergie de notre Univers n'était pas contenue dans les étoiles ou dans les galaxies, mais qu'elle était intimement liée à l'espace lui-même. Dans le langage des cosmologistes, ces mesures provenant de l'observation des supernovae de type Ia (des novae) indiquaient que la constante cosmologique qu'Einstein avait créée pour rendre l'Univers statique avait une valeur suffisamment élevée pour produire une accélération de l'expansion de l'Univers. Mais, cette constante cosmologique dont personne ne connaissait la nature exacte n'avait pas bonne presse parmi les cosmologues. La plupart des modèles qui semblaient expliquer assez correctement ce que l'on observait ne l'utilisait même pas. On croyait alors que l'expansion de l'Univers ralentissait et la principale question était de savoir si elle continuerait à jamais ou qu'elle finirait par s'arrêter pour être suivie d'une contraction qui mènerait à un Big Crunch. Depuis 13 ans, des équipes indépendantes d'astronomes ont continué d'accumuler des données qui indiquent qu'une énergie mystérieuse appelée énergie sombre s'oppose à la force attractive de la gravité pour produire une expansion accélérée de l'Univers. Adam Riess, Saul Perlmutter et Brian Schmidt, les astronomes à l'origine de cette découverte, ont reçu le prix Nobel de physique de l'année 2011. L'image du jour est celle d'une supernova de 1994 qui s'est produite en bordure d'une galaxie spirale faisant partie de l'échantillon des mesures prises. (Image Credit: High-Z Supernova Search Team, HST, NASA) 9 octobre 2011 |
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Il y a onze ans, des mesures indiquaient pour
la première fois que la majeure partie de l’énergie
de l’Univers ne vient pas des étoiles ou des galaxies,
mais de l’espace lui-même. Dans le langage de la cosmologie,
cette forme d’énergie est liée à la constante
cosmologique. C’est en observant des supernovae
lointaines que l’on réussit à estimer la valeur
de cette constante. L’existence de cette constante n’est
pas nouvelle, car elle a été introduite par Einstein
dans son modèle de la relativité générale
afin de rendre l’Univers statique, c’est-à-dire
un Univers qui n’est ni en expansion ni en contraction. Lorsque
Einstein a introduit cette constante en 1916, Edwin
Hubble n’avait pas encore découvert l’expansion
de l’Univers (1924). Lorsqu’on s’est rendu compte
que l’Univers était en expansion, on a cru que le taux
de cette expansion serait freiné par la gravité globale,
mais les mesures ne permettaient pas de le déterminer. On ne
savait pas si l’expansion allait se poursuivre pour toujours
en ralentissant où si elle allait s’arrêter éventuellement
pour s’inverser par la suite : une contraction qui verrait
l’Univers finir comme il a débuté c’est-à-dire
dans un état de densité et de température immensément
grandes. C’est ce que les cosmologistes nomment le Big
Crunch. Pour le savoir, on a pris de nombreuses mesures
de la distance et de la vitesse de récession des galaxies,
comme l’avait fait Hubble, mais avec plus de précision
et avec des galaxies de plus en plus éloignées. La surprise
a été de constater que le taux
d’expansion de l’Univers augmente. Il existe
donc une forme d’énergie qui s’oppose à la
gravité. C’est ce que les cosmologistes ont nommé l’énergie
sombre. Plusieurs méthodes de mesure indépendantes
réalisées dans les onze dernières années
ont confirmé l’existence de l’énergie
sombre, mais personne n’en connaît la nature
exacte. L’image du jour montre une supernova qui a été étudiée
dans le cadre de ces études. Elle s’est produite près
d’une galaxie spirale en 1994. (Credit: High-Z
Supernova Search Team, HST, NASA) 29 mars 2009 |
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La galaxie spirale
NGC 4921. Voir le texte du 25 novembre 2013. (Credit: NASA, ESA, K.
Cook (LLNL)) 9 février 2009 |
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Photographie
d’une supernova qui s’est produite en 1994 dans la banlieue
d’une galaxie spirale. Les nombreuses observations de supernova
et d’autres observations ont conduit les scientifiques à accepter
la présence de l’énergie sombre («dark energy»)
dans l’Univers pour expliquer l’accélération
de son expansion. Dans les modèles de la cosmologie basée
sur la relativité générale d’Albert Einstein,
cette mystérieuse énergie est représentée
par la «constante cosmologique» (section
20.1.2, dernière fiche), une invention d’Einstein. Cette
constante a été introduite par Einstein en 1917, 12 ans
avant la découverte de l’expansion de l’Univers par
Hubble, afin de le rendre statique : Einstein en effet pour de raisons
purement philosophiques ne croyait pas à l’expansion de
l’Univers. (Credit: High-Z
Supernova Search Team, HST, NASA) 24 décembre 2006 REPRISE : 2 décembre 2001 |
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L’expansion initiale de l’Univers
s’est produite avec une rapidité qui dépasse l’imagination :
on pense que des fluctuations à l’échelle quantique
se sont produites en moins de 1 picoseconde (10-12 seconde,
un millionième de millionième). Ce scénario cosmologique
est connu sous le nom de «théorie
de l’inflation». On vient d’apposer des données
chiffrées à ce modèle grâce aux données
du satellite WMAP (Wilkinson
Microwave Anisotropy Probe). Les instruments de WMAP mesurent
le rayonnement
de fond cosmologique (RFC), le rayonnement de l’Univers lorsqu’il
est devenu transparent à la lumière. La très grande
précision des mesures du RFC réalisées par WMAP
a permis de préciser ce qui s’est passé lors de la
picoseconde du modèle de l’inflation. Les propriétés
du RFC dépendent en effet des conditions qui prévalaient à la
naissance de l’Univers et donc aux premiers instants de son existence.
Le diagramme présenté retrace les quelque 13,7 milliards
d’années de l’histoire de notre Univers depuis l’inflation,
en passant par la formation des étoiles des galaxies et des planètes,
et finalement de la mise en orbite de WMAP. (Credit: WMAP
Science Team, NASA) 23 mars 2006 |
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Il n'y a que quelques années, alors que les éditeurs de l'APOD étudiaient à l'Université, l'énergie sombre ne faisait même pas partie des débats cosmologiques. Mais maintenant on pense que cette forme d'énergie qui s'oppose à l'attraction gravitationnelle et qui est à la base de l'accélération de l'expansion de l'Univers est dominante, environ 72% de l'énergie totale. Les récentes mesures basées sur la luminosité de lointaines supernovae indiquent que l'expansion de l'Univers a commencé à s'accélérer il y a 4 à 6 milliards d'années alors que l'énergie sombre a pris le dessus à des échelles de distances cosmiques sur les forces d'attraction de la gravité. Les images captées par Hubble montrent des galaxies lointaines où se sont produites des supernovae : les trois flèches des images du bas montrent l'emplacement des explosions stellaires. Les mesures d'Hubble montrent aussi que l'énergie sombre est constante à l'échelle du temps cosmologique, ce qui supporte le modèle original de la gravitation d'Einstein. Si l'énergie sombre variait dans le temps, notre Univers pourrait commencer à se contracter et finir en un Big Crunch. (Credit: Adam G. Riess (STScI) et al., NASA) 27 février 2004 |
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L'image du jour nous montre une longue chaîne de galaxies qui s'est formée très tôt dans l'histoire de l'Univers. Plusieurs relevés astronomiques récents montrent que des galaxies et des amas galactiques de taille imposante se sont formés à une époque plus lointaine que ne le prévoit le nouveau modèle standard cosmologique qui prend en compte l'existence de l'énergie sombre. À cette époque, l'énergie sombre dominait l'Univers et selon le modèle cosmologique cette forme d'énergie s'oppose à la gravité et elle aurait dû empêcher la formation de si grosse structure. Évidemment, les partisans de l'ancien modèle cosmologique standard, qui ne fait intervenir une étrange énergie dont la densité ne change pas (cette énergie est en fait la constante cosmologique d'Einstein) souhaitent que ces faits nouveaux feront disparaître cette notion inexplicable d'énergie sombre. Ne leur en déplaise, les données obtenues à partir de plusieurs expériences indépendantes basées sur d'autres phénomènes n'ont fait que confirmer la principale conclusion de ce nouveau modèle standard : l'expansion de l'Univers s'accélère. Une forme d'énergie s'oppose donc à la force d'attraction de la gravité. C'est cette forme que l'on a nommée l'énergie sombre. En réalité, l'image du jour n'est pas une photo. C'est une illustration de l'Univers créée par calcul numérique qui nous montre un cube d'environ 300 millions d’années-lumière d'arête. (Illustration Credit: Povilas Palunas (U. Texas) et al., NSF, NASA) 20 janvier 2004 |
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Ce qui semble confus pour certains est clair comme du cristal pour d'autres. En effet, le fond diffus cosmologique qui vient de partout dans l'Univers pourrait bien avoir l'aspect flou de cette image si notre Univers contenait des quantités importantes de matière sombre et d'énergie sombre. Et il semble que ce soit le cas. Cette conclusion basée sur l'analyse fine de la température et de l'espacement des bosses étonne ceux qui étaient convaincus que les observations d'accélération de l'expansion de l'Univers (l'énergie sombre) basées sur les supernovae lointaines étaient trop imprécises. Voilà donc une nouvelle approche qui vient supporter l'existence de la matière sombre et de l'énergie sombre. Les mesures ont été réalisées par un nouveau groupe de télescopes micro-ondes : le «Very Small Array» installé à Ténériffe en Espagne. Ces bosses sont les objets les plus anciens que nous ayons observés. (Credit: Very Small Array Collaboration) 29 mai 2002 |
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Nous vivons à l'époque où les scientifiques débattent de la nature intrinsèque de l'Univers. Mais cette année en particulier, la quête de la théorie cosmologique semble se faire à tâtons dans l'obscurité. La plupart des scientifiques admettent aujourd'hui que la matière sombre et l'énergie sombre dont les deux composantes majeures de l'Univers tout comme les chimistes l'avait fait avec l'oxygène et l'azote de l'air même si ces gaz sont invisibles. Lorsque nous aurons compris la nature des deux composantes principales de l'Univers cependant, nous ne ferons que quitter le moyen âge de la cosmologie. Il reste en effet plusieurs concepts relativement inexplorés comme les dimensions spatiales supérieures, les théories des cordes des particules élémentaires, la quintessence cosmologique et les nouvelles formes de la théorie de l'inflation cosmique qui rivalisent entre elles pour tenir un rôle important dans une théorie cosmologique plus complète. Les théories décrivant le comportement de l'air invisible ont contribué à la création des avions, du masque à oxygène et de nombreuses autres applications dont le moteur à explosion. La compréhension de la nature de la matière sombre et de l'énergie sombre pourrait nous mener à des inventions encore plus spectaculaires et utiles. La photographie présentée nous montre les plus grands télescopes optiques qui s'apprêtent à espionner l'Univers sombre et lointain, les deux télescopes Keck et le télescope Subaru. (Credit: W. M. Keck Observatory, Mauna Kea Observatory) 31 décembre 2001 |
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Sur la croûte glacée près du «bas de notre planète», des instruments incroyablement complexes sont à l'écoute pour capter un écho plus précis provenant de la naissance de notre Univers. Le dimanche 29 avril 2001, trois équipes utilisant trois de ces instruments ont annoncé que les données recueillies des harmoniques indiquent que notre Univers ne contient que 5% de matière ordinaire (la matière baryonique), le reste soit 95% serait constitué de matière noire ou d'énergie sombre (fiche 4). Cette quantité de matière ordinaire était celle qu’on avait prédite si l’hypothèse de l’inflation, une période très brève d’expansion démesurément rapide de l’Univers juste après le big bang, était vraie. Ces mesures qui détectent les petites variations des microondes du rayonnement de fond cosmologique (RFC) ont une résolution de 0,1°. On pense que ces fluctuations ont été créées par les ondes sonores qui se déplaçaient dans l’Univers au début de son expansion. On voit sur cette photo le récepteur du DASI (Degree Angular Scale Interferometer) qui enregistre les données du RFC. Des résultats semblables ont été obtenus dimanche (29 avril 2001) par les équipes BOOMERanG et MAXIMA. (Credit & Copyright: DASI, CARA, NSF) 1 mai 2001 |
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La flèche dans l'image du bas à gauche indique la position d'une étoile qui a explosé dans une galaxie située à plus de 10 milliards d’années-lumière de la Terre. C'est le cliché de la plus lointaine supernova observée à ce jour. Cette ancienne explosion stellaire a été découverte sur la portion de l'image «Champ profond de Hubble» que l'on voit dans le panneau supérieur par la soustraction numérique de l'image d'après l'explosion à celle qui la précédait. Déjà hors de l'ordinaire, car elle est la plus lointaine supernova découverte, la mesure de son intensité lumineuse a de plus montré très clairement que notre Univers est vraiment étrange : il défie la gravité, car son expansion se fait à un rythme qui accélère. Cette force inconnue qui s'oppose à la gravité a reçu le nom d'«énergie sombre» ou encore «énergie noire». La nature fondamentale de l'énergie sombre est totalement inconnue et ce mystère est sans doute le plus grand défi de la cosmologie en ce début du 21e siècle. (Credit: Adam Riess (STScI) et al., NASA) 4 avril 2001 |
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À quelle distance est cette galaxie? Les cosmologistes travaillent ardemment pour le découvrir. La galaxie spirale NGC 4414 contient plusieurs étoiles variables de type céphéide. La période de la variation de l'intensité lumineuse des céphéides permet de déterminer la distance (fiche 3 et 4) qui nous en sépare, une importante découverte d'Henrietta Leavitt. En mesurant la distance qui nous sépare de galaxies comme NGC 4414, des astronomes ont récemment annoncé qu'ils ont obtenu une valeur plus précise du taux d'expansion de l'Univers. Mais, le débat sur ce sujet est loin d'être clos, car un autre groupe d'astronomes ont aussi publié récemment des résultats basés sur une toute nouvelle méthode qui donne un taux d'expansion moins élevé. NGC 4414 présente les caractéristiques habituelles d'une galaxie spirale : des rubans épais de poussière, une région centrale riche en vieilles étoiles rouges et des bras spiraux parsemés de jeunes étoiles bleues. Mais, même ce que l'on pense bien connu présente parfois des surprises comme une étoile variable bleue récemment découverte dans NGC 4414. (Credit: W. Freedman (Carnigie Obs.) , L. Frattare (STScI) et al., & the Hubble Heritage Team (AURA/ STScI/ NASA)) 9 juin 1999 |
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NGC 4603 est une galaxie spirale avec de magnifiques bras et des rubans complexes de poussière. NGC 4603 est à 106,8 millions d’années-lumière de nous en direction de la constellation du Centaure. La précision de la mesure de cette distance vient de la méthode de calibration basée sur les étoiles variables de type céphéide qu'elle renferme. Les céphéides à cette distance sont cependant peu brillante et donc difficiles à détecter. C'est grâce à l'extraordinaire vision du télescope Hubble que les astronomes ont pu dénicher 36 céphéides dans cette lointaine galaxie, en fait la plus lointaine galaxie dans laquelle on a isolé des céphéides. Les astronomes qui ont utilisé le télescope spatial pendant huit années pour la chasse aux céphéides dans des galaxies plus rapprochées que NGC 4603 ont récemment annoncé qu'ils ont complété leur étude pour obtenir une valeur plus précise du paramètre de Hubble, un paramètre qui représente le taux d'expansion de l'Univers. Ils ont obtenu une valeur de 70 kilomètres par seconde par mégaparsec avec une précision de 10 %. Cela signifie que la vitesse de récession des galaxies augmente de 260 000 km/h pour chaque augmentation 3,3 millions d’années-lumière en distance. La mesure plus précise du paramètre d'Hubble était d'ailleurs l'une des principales tâches qu'on avait attribuées au télescope spatial lors de son lancement en 1990. (Credit: Jeffrey Newman (UC Berkeley), NASA) 27 mai 1999 |
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Le mois dernier, lors du débat de la nature de l'Univers tenu au Smithsonian Institution, les éminents cosmologues James Peebles de l'Université de Princeton et Michael Turner de l'université de Chicago ont examiné la possibilité que les nouvelles données astronomiques indiquent enfin le type d'univers dans lequel nous vivons. Le schéma utilisé par Turner que montre cette photo va dans le sens d'une période d'inflation rapide juste après sa naissance et d'une expansion maintenant poussée par une sorte d'énergie sombre. Peeble a été un peu plus prudent. Ne doutant pas un instant de l'évidence du Big Bang, il pense que la géométrie et le devenir de l'Univers ne sont pas encore connus. Mais, les deux cosmologues sont d'accord pour affirmer qu'il faudra davantage de précision dans les données futures pour que les astrophysiciens puissent déterminer la géométrie de l'Univers. Tourné vers le conférencier, Margaret J. Geller de Harvard-Smithsonian agissait comme modérateur. Cet événement a été commandité par le Smithsonian Institution, le National Science Foundation, la NASA, l'université technologique du Michigan, et par l'URSA (Universities Space Research Association) (Credit: R. J. Nemiroff, (Michigan Tech.) J. T. Bonnell (USRA) et al., Smithsonian, NSF, NASA Photograph by W. Pereira) 4 novembre 1998 |
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Une donnée intéressante concernant l'expansion de l'Univers se cache dans cet enchevêtrement de quasars et de galaxies. La lueur diffuse à gauche de cette image est une galaxie elliptique très normale. Un quasar tout aussi normal est situé directement à l'arrière de cette galaxie. Mais, comme le quasar est directement derrière la galaxie, la gravité de celle-ci dévie la lumière comme le ferait une lentille et produit ainsi quatre images brillantes du même quasar. Lorsqu'on enlève numériquement les images du quasar, on obtient une image déformée de sa galaxie hôte, image que l'on présente dans le cadre de droite. Les rayons lumineux des images du quasar ont suivi des chemins différents pour nous parvenir et donc ils ont pris plus ou moins de temps à nous parvenir. Chaque image contient donc des informations sur le quasar à diverses époques dans le passé, lesquelles sont influencées par le taux d'expansion de l'Univers. En supposant que la matière sombre dans la galaxie elliptique suit les traces de la matière visible, on obtient pour le taux d'expansion que l'on peut caractériser par la constante de Hubble une valeur près de 65 km/s/Mpc, ce qui s'approche de la valeur déterminée par d'autres méthodes. L'analyse de cette image fournit cependant peu d'information sur la géométrie globale de l'Univers. (Credit: C. Impey (U. Arizona) et al., CASTLES Survey, NICMOS, HST, NASA) 2 novembre 1998 |
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Pourquoi cet amas galactique est-il si rouge? Les amas près de la Voie lactée arborent des galaxies aux couleurs variées, du jaune au bleu, mais pas celui-ci. Ce rouge provient de la distance à laquelle cet amas se trouve de nous. Il est si loin (décalage doppler ~ 1) que l'expansion de l'Univers a étiré significativement sa lumière. La longueur d'onde a ainsi augmenté et c'est ce qui donne cette couleur rouge à sa lumière. Cet amas (HST 035528+09435) est l'un des plus «rouges» observés par Hubble dans son étude dite Medium Deep Survey. (Credit: E. J. Ostrander et al. (Carnegie Mellon U.), WFPC2, HST, NASA) 8 septembre 1998 |
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Les présentes théories prédisent que cet amas de galaxies ne devrait pas exister. Chaque tache floue de cette image en fausses couleurs provenant du télescope Hubble de la région centrale d'un amas galactique récemment découvert est une galaxie dont la masse est voisine de celle de la Voie lactée. Cet amas galactique, l'un des plus massifs connus, contient des milliers de galaxies et il s'étend sur quelques millions d’années-lumière. Mais, il est aussi à environ 8 milliards d’années-lumière de nous et il s'est donc formé alors que l'Univers n'avait pas encore la moitié de son présent âge. Si la masse totale de l'Univers est grande, les théories cosmologiques modernes prédisent que des amas aussi massifs que ceux qui sont près de nous n'auraient pas dû exister si tôt. Une explication possible repose sur la masse de l'Univers qui ne serait pas assez grande pour arrêter son expansion, ce qui est en contradiction avec les opinions des cosmologistes. (Credit: M. Donahue (STScI) et al., NASA) 21 août 1998 |
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Il y a deux semaines, lors d'une réunion tenue en Californie, les résultats non publiés présentés indiquent que la majeure partie de l'énergie de notre Univers ne vient pas des étoiles et des galaxies, mais qu'elle est liée à l'espace lui-même. Les nouvelles observations de supernovae éloignées impliquent une constante cosmologique positive. L'hypothèse de l'existence de cette constante qu'on appelle familièrement lambda n'est pas nouvelle puisqu'elle a été introduite en février 1917 par Einstein dans son modèle de l'Univers afin de le rendre statique. En compagnie d'autres paramètres, elle a ensuite été utilisée dans divers modèles élaborés, mais son existence embarrasse les cosmologistes, car on ne sait pas à quoi cette constante correspond. Mais, ce qui est remarquable dans ces nouveaux résultats est la méthode rigoureuse d'observation et la réputation enviable des scientifiques qui les ont obtenus. L'image de cette supernova, qui s'est produite dans une galaxie dont le décalage vers le rouge est de 0,5, vient de ce groupe de scientifiques. Cependant, deux groupes indépendants étudient les supernovae éloignées. Les derniers résultats obtenus par l'autre groupe penchent plutôt pour une constante cosmologique nulle. On attend avec impatience dans le monde de la cosmologie d'autres résultats. (Credit: P. Garnavich (CfA) et al., WFPC2, HST, NASA) 2 mars 1998 |
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En mesurant la vitesse des galaxies par rapport à nous, les astronomes du 20e siècle ont découvert un fait stupéfiant : l'Univers est en expansion. Est-ce que cette expansion continuera pour toujours ou s'arrêtera-t-elle? Puisque la lumière se propage à une certaine vitesse, l'observation des galaxies distantes nous fournit un moyen de regarder dans le passé de l'Univers. Ces trois images prises par le télescope Hubble présentent quelques-unes des supernovae les plus éloignées que nous pouvons observer. Ces explosions stellaires sont vieilles de 5 à 7 milliards d'années, à une époque où le Soleil n'existait pas. Les études récentes de la magnitude et de la vitesse de récession associées à ces supernovae montrent que le taux d'expansion de l'Univers ne ralentit pas, mais qu'au contraire il augmente. Il semble bien que l'expansion de l'Univers s'accélère. (Credit: P. Garnavich (CfA), High-z Supernova Search Team, NASA) 14 janvier 1998 |
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La constante de Hubble et l'expansion de l'Univers (II). Au début de ce siècle, la découverte de l'expansion de l'Univers a révolutionné la pensée humaine au sujet du cosmos. L'astronome américaine Edwin Hubble a joué un rôle majeur dans cette importante découverte qui nous a laissé sa célèbre constante de Hubble. Ce nombre décrit le taux actuel d'expansion de l'Univers en reliant la distance des galaxies éloignées à leur vitesse de récession (vitesse de récession d'une galaxie= constante de Hubble multipliée par la distance de la galaxie). Deux groupes d'astronomes qui essaient de mesurer cette constante avec précision en utilisant le télescope spatial Hubble continuent de rapporter des résultats contradictoires. Un groupe, dirigé par Allan Sandage, mesure la distance qui nous sépare d'une galaxie en utilisant des étoiles variables de type céphéide et des supernovae dans des galaxies lointaines comme la galaxie spirale de l'image (NGC 4639) qui fait partie de l'amas de la Vierge. Cette galaxie est la plus éloignée dont la distance a été déterminée par la méthode des céphéides (fiche 3 et 4) et une supernova bien étudiée s'y est produite en 1990. Leur résultat conduit à une valeur faible de la constante de Hubble : 55 kilomètres par seconde par mégaparsec. Cela signifie qu'une galaxie située à un mégaparsec de nous (à 3,26 millions d’années-lumière) semble fuir à une vitesse de 55 km/s. Le groupe d'astronomes dirigé par Wendy Freedman qui utilise aussi des données recueillies par le télescope spatial Hubble a obtenu une valeur passablement plus élevée. La valeur de la constante de Hubble a récemment fait l'objet d'un débat intitulé «The Scale of the Universe 1996: The Value of Hubble's Constant». (Credit A. Sandage (Carnegie Observatories) et. al. and NASA) 14 mai 1996 |
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La constante de Hubble et l'expansion de l'Univers (I). Notre Univers est en expansion. Plus une galaxie est éloignée de la Voie lactée, plus elle s'en éloigne rapidement. Quel est le taux de cette expansion? Depuis quand l'Univers prend-il de l'expansion? Est-ce que cette expansion se poursuivra éternellement ou cessera-t-elle? Deux groupes d'astronomes cherchent ardemment des réponses à ces questions en utilisant le télescope spatial Hubble. Ces deux équipes ont publié récemment des résultats contradictoires de la valeur de la constante de Hubble, un nombre qui représente le taux de l'expansion de l'Univers. Wendy Freedman et son équipe ont utilisé des étoiles variables céphéides (fiche 3 et 4) pour mesurer la distance de certaines galaxies, comme NGC 1365 de cette image, une galaxie spirale de l'amas galactique du Fourneau. Le carré superposé à la photo prise depuis la Terre (à gauche) indique la région où Freedman et son équipe ont localisé une cinquantaine de céphéides. Leurs mesures de la distance et de la vitesse de récession de NGC 1365 conduisent à une valeur d'environ 80 kilomètres par seconde par mégaparsec. Cela signifie qu'une galaxie située à un mégaparsec de nous (à 3,26 millions d’années-lumière) semble fuir à une vitesse de 80 km/s. Une valeur passablement plus faible a été obtenue par l'astronome Allan Sandage et son équipe. La valeur de la constante de Hubble a récemment fait l'objet d'un débat intitulé «The Scale of the Universe 1996: The Value of Hubble's Constant». (Credit W. Freedman (Carnegie Observatories), HST Key Project Team, and NASA) 13 mai 1996 |
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Est-ce que cette étoile clignotante peut nous révéler le taux d'expansion de l'Univers? Plusieurs astronomes pensent qu'elle peut aussi nous permettre de connaître l'âge de l'Univers. Cette étoile est une céphéide située dans la galaxie spirale M100. C'est une étoile variable dont l'éclat passe d'un maximum à un minimum en quelques jours parce que son atmosphère se contracte et prend ensuite de l'expansion. Henrietta Leavitt a découvert que la luminosité d'une céphéide est directement proportionnelle à la période de variation de leur éclat (fiche 3). Connaissant leur éclat et leur luminosité, on peut alors calculer leur distance de la galaxie dans laquelle elle se trouve. Les distances calculées pour plusieurs galaxies peuvent alors être mises en corrélation avec leur vitesse de récession que l'on obtient en mesurant leur décalage vers le rouge. On obtient alors la valeur de la constante de Hubble qui devrait être la même pour toutes les galaxies. Cette constante nous permet de déterminer le taux d'expansion de l'Univers. Mais, la valeur de cette constante n'est pas encore connue et elle fera l'objet du débat «The Scale of the Universe» qui aura lieu à Washington DC en avril 1996. (Credit: NASA, HST, W. Freedman (CIW), R. Kennicutt (U. Arizona), J. Mould (ANU)) 10 janvier 1966 |
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La distance qui nous sépare de la grande galaxie spirale M100 est la cause d'un débat houleux parmi les astronomes. Plusieurs sont en effet d'avis que la distance de M100 calculée grâce aux observations récentes du télescope spatial Hubble calibre correctement le taux d'expansion de l'Univers. Cependant, d'autres croient que cette mesure de la distance est trompeuse. Ce taux d'expansion est habituellement exprimé par la constante de Hubble, un facteur provenant de la division de la vitesse de récession d'une galaxie par la distance qui nous en sépare. Des débats sur la valeur de cette constante ont eu lieu depuis la première mesure réalisée en 1929 par Edwin Hubble. Elle fera l'objet d'un autre débat intitulé «The Scale of the Universe» en avril 1996 à Washington DC. (Credit: NASA, HST, W. Freedman (CIW), R. Kennicutt (U. Arizona), J. Mould (ANU)) 9 janvier 1996 |