Pendant longtemps, l’Univers s’est limité à un monde clos correspondant à notre système planétaire. L’échelle principale était alors la distance Terre-Soleil. « Mais, comme il est inenvisageable de déposer une chaîne d’arpenteurs entre le Soleil et nous, cette distance, que l’on dénommera plus tard “unité astronomique”, a dû être mesurée… à distance ! Ce fut une véritable épopée avec des dizaines d’astronomes envoyés aux quatre coins du globe. » Au IIIe siècle avant notre ère, l’astronome et mathématicien grec Aristarque a recours aux éclipses de Soleil et de Lune, ainsi qu’aux phases de la Lune. « Si ses résultats sont très imprécis – il estime le Soleil 60 fois plus proche qu’il ne l’est vraiment –, il se rend toutefois compte que le Soleil est plus grand que la Terre. Il en conclut que le Soleil est au centre du monde et que la Terre tourne autour. Il est le tout premier à avoir émis cette idée révolutionnaire, mais il n’a pas été entendu à l’époque. » La distance Terre-Soleil demeure très approximative pendant près de 2000 ans… Mais en septembre 1672 a lieu un événement rare : une grande opposition. Le Soleil, la Terre et Mars sont alors alignés dans cet ordre, et Mars est au plus proche de la Terre. Simultanément, les astronomes Richer et Cassini, respectivement à Cayenne (en Guyane française) et à Paris, mesurent précisément la position de la planète rouge par rapport à certaines étoiles. « La différence de position apparente de Mars due au positionnement très éloigné des deux observateurs a permis de déterminer l’angle de parallaxe, et d’ainsi calculer la distance entre Mars et la Terre. Et, grâce à la troisième loi de Kepler, la distance entre le Soleil et la Terre. Celle-ci est alors évaluée à 22 000 fois le rayon terrestre. Quant au rayon du Soleil, il est calculé comme étant 100 fois plus grand que celui de la Terre. Cela correspond à une incertitude d’environ 10 %, pas mal pour l’époque ! Les valeurs actuelles sont, en effet, de 23 455 et 109 fois », précise Yaël Nazé. En appliquant les lois de Kepler, la connaissance de la distance entre la Terre et le Soleil donne accès à la taille du système solaire, sans jamais avoir posé un pied ailleurs que sur Terre ! LA VOIE LACTÉE : UN GRAND DISQUE PLAT La révolution copernicienne, au XVIe siècle, a déplacé la Terre du centre du système solaire pour y placer le Soleil. Lequel est également devenu le centre de l’Univers. Il faudra plusieurs siècles pour remettre en question cette vision. Après avoir mesuré la Terre, puis les dimensions du système solaire, les astronomes ont poursuivi leur exploration du ciel, cherchant à estimer la distance qui nous sépare des étoiles. Quiconque lève les yeux au ciel par nuit noire dénuée de pollution lumineuse aperçoit une bande blanche traversant le ciel : c’est la Voie lactée. « Il a fallu attendre le XVIIIe siècle pour envisager cette bande comme une couche d’étoiles, notre galaxie, et qu’on en fasse partie. À l’aide de télescopes fabriqués par ses soins, l’astronome germano-britannique William Herschel réalise alors des comptages d’étoiles et propose la première carte de la Voie lactée, plaçant à tort le Soleil près de son centre. » Un siècle plus tard, cette idée était encore largement admise par les astronomes. Mais dans les années 1910, Henrietta Leavitt, astronome américaine, découvre une relation entre la période de clignotement d’une étoile céphéide – une étoile pulsante – et sa luminosité. Connue sous le nom de “relation période-luminosité”, elle permet de déterminer la distance de ces étoiles. « Cet outil sera utilisé par Harlow Shapley, astrophysicien américain, pour la galaxie. En étudiant la répartition et la distance des amas globulaires, il découvre que le Soleil n’est pas au centre de la Voie lactée, mais en périphérie ! Et que la galaxie est bien plus grande qu’on ne le pensait... Ces remises en question provoquent un grand débat en 1921, sans conclusion claire à l’époque. Ce n’est que plus tard, avec des données plus précises, qu’on confirmera cette vision », précise l’astrophysicienne. À noter que les catalogues stellaires restent toujours d’actualité. Le prochain, prévu pour 2026, sera réalisé notamment par Éric Gosset et Ludovic Delchambre, astrophysiciens à l’ULiège. Basé sur les données de la mission Gaïa de l’Agence spatiale européenne (ESA), il offrira une cartographie d’une précision exceptionnelle de la Voie lactée. La Voie lactée est-elle la seule galaxie de l’Univers ? Cette question s’est posée face à l’observation de nébuleuses spirales dont la nature, galactique ou extragalactique, restait incertaine. En étudiant les spectres lumineux de ces objets, l’astronome américain Vesto Slipher constate un décalage vers le rouge de leurs raies spectrales, signe de leur mouvement de fuite. Certains s’éloignent de nous avec des vitesses bien supérieures à celles observées au sein de la Voie lactée. Ces résultats ont apporté la preuve que ces nébuleuses étaient extragalactiques, renforçant l’idée que l’Univers 50 MAI-AOÛT 2025 I 291 I WWW.LQJ.ULIEGE.BE OMNI SCIENCES
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