La loi de Hubble explique que la raison pour laquelle la plupart des galaxies s’éloignent les unes des autres est que l’univers entier est en expansion. Choisissez deux galaxies au hasard et il y a de fortes chances qu’elles s’éloignent l’une de l’autre.
Selon la Western Washington University, quand Edwin Hubble a découvert que l’univers est en expansion, il l’a expliqué en faisant une analogie avec un gâteau aux fruits cuit dans un four. Au fur et à mesure que le gâteau monte, tous les raisins secs s’éloignent. De la même manière, à mesure que l’univers s’étend, les galaxies qu’il contient s’éloignent.
Bien sûr, l’univers n’est pas aussi simple qu’un gâteau, et il a fallu des années de travail minutieux – à la fois théorique et observationnel – pour établir exactement ce qui se passe.
Mesurer la distance entre les galaxies
Pas plus tard qu’en 1920, des scientifiques tels que Harlow Shapley pensaient que les galaxies que nous voyons dans le ciel sont des objets beaucoup plus petits situés à la périphérie de notre propre galaxie, plutôt que des objets très éloignés de taille et de structure similaires à la Voie lactée.
Cette année-là a vu un “grand débat” sur le sujet entre Shapley et un autre astronome, Heber Curtis, qui tenait quelque chose de plus proche de la vision moderne, selon The Sky At Night Magazine. Mais l’issue de ce débat, tenu au Smithsonian Museum de Washington DC, n’a pas été concluante. À cette époque, les observations n’étaient tout simplement pas assez bonnes pour établir avec certitude les distances galactiques.
C’est Edwin Hubble qui a sorti l’impasse, lorsqu’il a réussi à mesurer la distance à la galaxie d’Andromède en 1924. Il l’a fait en observant un certain type d’étoile pulsante appelée variable céphéide, qui présente une relation étroite entre la luminosité intrinsèque et la fréquence de pulsation. .
Ainsi, connaître la fréquence vous indique la luminosité, et la comparer à la luminosité observée vous indique la distance. Lorsque Hubble a fait cela pour les céphéides dans la galaxie d’Andromède, il est devenu clair qu’il devait se trouver bien en dehors de la Voie lactée, selon l’Australian Telescope National Facility
C’était la première découverte de Hubble. La seconde a été encore plus marquante.
loi de Hubble
En plus de mesurer les distances avec d’autres galaxies, Hubble a également étudié leur “décalage vers le rouge”selon APS Physique. Il s’agit d’une propriété des spectres lumineux émis par les objets astronomiques qui résulte d’un phénomène appelé décalage Doppler, selon L’Agence spatiale européenne.
Pensez au bruit que fait un véhicule lorsqu’il passe devant vous. À mesure qu’il s’approche, le son est plus aigu, puis lorsqu’il s’éloigne, il est plus grave. Ce qui se passe, c’est que les ondes sonores sont regroupées lorsqu’elles se dirigent vers vous et étirées lorsqu’elles s’éloignent. C’est la même chose avec les ondes lumineuses, sauf que nous percevons la différence comme un changement de couleur au lieu de hauteur.
Les spectres astronomiques affichent généralement un motif de raies d’émission et d’absorption, qui sont produites à des longueurs d’onde bien définies. Mais si la source s’éloigne de nous, nous voyons ces raies décalées vers l’extrémité rouge du spectre – d’où le terme “décalage vers le rouge”.
La mesure de la quantité de ce décalage donne une bonne indication de la vitesse à laquelle l’objet s’éloigne de nous. La grande découverte de Hubble, en 1929, était que le décalage vers le rouge d’une galaxie est proportionnel à sa distance – un résultat maintenant connu sous le nom de “loi de Hubble”, selon Université de l’ouest de Washington. C’était extrêmement important pour deux raisons.
Premièrement, cela concordait avec les prédictions théoriques, faites à peu près à la même époque, selon lesquelles l’univers est dans un état constant d’expansion.
Deuxièmement, cela a donné aux astronomes une nouvelle façon de mesurer la distance aux galaxies qui étaient trop éloignées pour la méthode des céphéides, simplement en mesurant leur décalage vers le rouge, selon L’équipe Starchild de la NASA .
Amas de galaxies
Quand nous disons “l’univers est en expansion”, nous faisons référence au tissu de l’espace lui-même. Bien que cette expansion entraîne avec elle tous les objets matériels de l’univers, ceux-ci peuvent toujours interagir les uns avec les autres via la force de gravité, selon Scientific American. La gravité maintient les galaxies individuelles ensemble, et la même force peut également lier plusieurs galaxies ensemble dans des amas de galaxies, selon la NASA.
La Voie lactée, par exemple, fait partie d’un amas relativement petit appelé le groupe local, qui contient environ 85 galaxies liées gravitationnellement – la plupart d’entre elles très petites, selon Astronomy Magazine. La plus grande et la plus connue d’entre elles est la galaxie d’Andromède, qui se dirige en fait vers la Voie lactée – en d’autres termes, elle a un “décalage vers le bleu” plutôt qu’un décalage vers le rouge. Finalement, dans quelques milliards d’années, les deux s’écraseront l’un sur l’autre et fusionneront en une seule immense galaxie.
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