Alors que les ingénieurs et les techniciens travaillent avec diligence pour diagnostiquer et développer une solution (au mieux) ou contourner (au pire) les récents problèmes de gyroscope dans le télescope spatial Hubble, cela nous donne un moment pour vérifier et réfléchir sur certains de ses plus grands exploits de science. Ne vous inquiétez pas, ce grand observatoire dans le ciel ne va nulle part de sitôt (autant que nous aimerions une mise à niveau ou un remplacement), nous pouvons donc espérer avec confiance de nombreuses années de grandeur astronomique. Mais le Hubble fonctionne depuis près de trois décennies maintenant; qu'est-ce que cela a contribué à la somme totale de la connaissance humaine de l'univers?
La réponse: beaucoup. Et aujourd'hui, je ne vais toucher qu’un des points forts.
Mesurer des distances lointaines à des choses lointaines dans l'espace n'est pas une tâche facile. Il s'avère que dire quelque chose de lapidaire comme «la galaxie d'Andromède est à environ 2,5 millions d'années-lumière» est en fait très difficile à travailler à l'arrière. Les mesures astronomiques modernes reposent sur un ensemble de techniques imbriquées qui se chevauchent et qui fonctionnent régulièrement vers l'extérieur sur des distances toujours plus grandes, de la Lune au bord de l'Univers observable.
L'un des principaux points d'ancrage de cette soi-disant «échelle de distance cosmique» (parce que c'est comme une échelle de distances vers le cosmos) est un étrange objet astronomique connu sous le nom de variables de Céphéide. Nommées d'après la constellation royale où elles ont été découvertes pour la première fois, ces étoiles ont une propriété très particulière et très utile: elles pulsent.
Au cours de quelques jours, ces étoiles deviendront progressivement plus brillantes et plus faibles, passant par un motif régulier, reproductible et fiable. Et au début des années 1900, une astronome merveilleusement douée du nom de Henrietta Swan Leavitt a découvert que ces variables de Céphéide ne sont pas simplement variables, mais elles sont variables. Il existe une relation très curieuse entre la vitesse à laquelle ces étoiles brillent / s'assombrissent et leur luminosité intrinsèque (dans le jargon astronomique, on parle de luminosité).
Et si vous savez à quel point quelque chose est brillant, vous pouvez calculer la distance. Pensez-y juste un peu avec moi pour réaliser à quel point c'est génial. Sortez ce soir et regardez une étoile au hasard. À quelle distance est-il? Faites une supposition aléatoire. Recherchez une étoile plus brillante. Cette étoile plus brillante est-elle plus brillante parce qu'elle est plus proche? Ou est-ce plus lumineux parce que… c'est juste, vous savez, plus lumineux? C'est un casse-tête difficile qui a troublé même des titans de la pensée comme Newton.
Mais si vous connaissiez la luminosité (la luminosité réelle) de ces étoiles, alors vous pourriez savoir avec certitude laquelle était la plus éloignée et laquelle était la plus proche. Pour chaque étoile, vous pouvez comparer son vrai luminosité à la luminosité que vous mesurez sur le ciel, faites un peu mais de trigonométrie au lycée, et vous saurez la distance à ces habitants stellaires.
C'est difficile à faire avec une vieille étoile, car il est difficile de connaître sa véritable luminosité. Mais heureusement, les Céphéides ne sont pas n'importe quelle vieille étoile. Parce que vous pouvez mesurer leur variation et que cette variation est directement liée à leur luminosité, vous pouvez déterminer leurs distances avec une facilité (relative).
C'est avec les Céphéides qu'Edwin Hubble a découvert pour la première fois que la galaxie d'Andromède est a) sa propre galaxie, et b) très loin, ouvrant notre premier grand saut dans la scène cosmologique plus large. Et maintenant, vous savez pourquoi Hubble (le télescope spatial) a été nommé d'après Hubble (la personne). Mais les Céphéides ne peuvent nous emmener jusqu'ici. Vous devez toujours observer une étoile individuelle et avoir un télescope suffisamment sensible pour enregistrer la variation dans le temps. Ce n'est pas un exploit facile et cela devient beaucoup plus difficile à mesure que vous avancez.
Pour atteindre les distances cosmologiques vraiment vastes que nous connaissons et aimons aujourd'hui, nous passons à d'autres techniques. Mais ces techniques (par exemple, en regardant certains types de supernovae) ne sont pas bonnes à proximité, donc les Céphéides fournissent le point d'ancrage crucial pour atteindre les… enfin, les étoiles.
Et c'est là que le Hubble a livré de grandes choses. Le Hubble est un grand télescope, ce qui signifie qu'il peut voir très loin les Céphéides. Et c'est dans l'espace, donc il n'a pas à se soucier de l'atmosphère embêtante de gâcher ses mesures. Grâce à ces avantages et à d'autres avancées, les astronomes ont pu déterminer les distances à trois douzaines de galaxies jusqu'à 65 millions d'années-lumière, avec plusieurs mesures de Céphéides par galaxie pour vraiment les verrouiller.
Ce résultat unique a cimenté notre compréhension des distances cosmiques, nous aidant à en apprendre davantage sur tout, de l'histoire de notre cosmos à la nature de l'énergie sombre. Et ce n'était qu'une petite tranche de ce qui a été réalisé avec le Hubble.
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