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Hubble découvre un cimetière de planètes


Le télescope spatial Hubble a découvert les restes rocheux de matière planétaire dispersés dans les atmosphères de deux naines blanches dans l'amas d'étoiles Hyades. Cela suggère que ces deux étoiles ont peut-être eu autrefois leurs propres systèmes planétaires qui, à un moment donné, ont connu un destin sombre.

Jay Farihi de l'Université de Cambridge et son équipe ont utilisé le spectrographe d'origines cosmiques (COS) de Hubble pour détecter la faible signature du carbone et du silicium dans les deux naines blanches. Le rapport des deux éléments suggère que ces étoiles "mortes" consomment des matériaux rocheux d'une composition chimique similaire à celle de la Terre.

"La seule chose que la technique de pollution des naines blanches nous donne et que nous n'obtiendrons avec aucune autre technique de détection de planètes est la chimie des planètes solides", a déclaré Farihi. « Sur la base du rapport silicium/carbone dans notre étude, par exemple, nous pouvons en fait dire que ce matériau est essentiellement semblable à la Terre. »

Les naines blanches se forment après que des étoiles comme notre soleil ont épuisé tout leur carburant, se sont développées comme une géante rouge et ont détruit une nébuleuse planétaire. La naine blanche qui reste peut survivre encore des milliards d'années. Au stade de la géante rouge, tout système planétaire qui était autrefois en orbite autour de l'étoile sera gravement perturbé. Les contraintes de marée extrêmes de la naine blanche nouvellement formée déchirent tout corps en orbite, le réduisant en poussière.

L'importance de cette dernière découverte est qu'en analysant la lumière des naines blanches, nous ne sommes pas seulement en mesure de voir des preuves des systèmes planétaires autour des étoiles dans les amas d'étoiles, nous examinons également l'avenir de notre système solaire. Dans quelques milliards d'années, notre propre Soleil deviendra une naine blanche, et la Terre, ainsi que les autres planètes de notre système solaire, rejoindront leur propre cimetière planétaire.


    Le premier objet de la ceinture de Kuiper à être découvert était Pluton, en 1930. Il faudra encore 62 ans avant que le second ne soit connu. Cela a beaucoup à voir avec le fait que les KBO sont assez éloignés de la Terre et généralement assez sombres. Pluton a une surface réfléchissante plutôt brillante, comparée à de nombreux autres KBO, ainsi que sa grande taille. Ces qualités ont rendu Pluton plus facile à détecter avec les télescopes disponibles au début du 20e siècle. À l'époque, les scientifiques n'avaient pas encore développé d'idées sur le système solaire extérieur suggérant que Pluton pourrait avoir beaucoup de compagnie. Ainsi, malgré son orbite étrangement elliptique et inclinée, il était logique à l'époque de considérer Pluton comme une planète.

    La ceinture de Kuiper porte le nom de l'astronome Gerard Kuiper, qui a publié un article scientifique en 1951 qui spéculait sur les objets au-delà de Pluton. Les travaux de Kuiper n'ont pas réellement prédit les populations d'objets que nous observons dans la région qui porte son nom, ni, surtout, leur relation avec Neptune. Mais lui et ses idées étaient bien connues des astronomes à tel point que l'idée générale de la ceinture en vint à lui être attribuée. L'astronome Kenneth Edgeworth a également brièvement mentionné des objets au-delà de Pluton dans des articles qu'il a publiés dans les années 1940, et ainsi la région est parfois appelée la ceinture Edgeworth-Kuiper. D'autres astronomes ont également émis l'hypothèse qu'il pourrait y avoir des corps glacés non découverts au-delà de Neptune, mais aucun n'a été confirmé avant 1992.

    Au début des années 1990, les scientifiques avaient accès à de nouveaux outils qui n'étaient pas disponibles pour le découvreur de Pluton, Clyde Tombaugh, dans les années 1930. En 1992, les astronomes David Jewitt et Jane Luu ont attaché une caméra CCD à un grand télescope (2,2 mètres) sur le Mauna Kea à Hawaï et ont rapidement détecté un objet, qui a été désigné 1992 QB1 et plus tard nommé Albion. De nombreuses autres découvertes ont rapidement suivi, avec quelques milliers de KBO détectés au cours du prochain quart de siècle.

    Le premier vaisseau spatial à entrer dans la région de la ceinture de Kuiper était le vaisseau spatial Pioneer 10 de la NASA, lorsqu'il est entré dans l'espace au-delà de l'orbite de Neptune en 1983. Mais la première visite d'un objet dans la ceinture de Kuiper a eu lieu en juillet 2015, lorsque la NASA a Le vaisseau spatial New Horizons des années 39 a survolé Pluton et ses lunes. New Horizons devrait survoler un autre KBO – 2014 MU69 (surnommé "Ultima Thule" par la mission) au début de 2019.

    On pense que deux lunes des planètes géantes sont potentiellement des objets originaires de la ceinture de Kuiper qui ont été capturés il y a longtemps. Triton, la plus grande lune de Neptune, a été visitée par le vaisseau spatial Voyager 2 de la NASA en 1989, tandis que Phoebe, une petite lune extérieure de Saturne, a été visitée par le vaisseau spatial Cassini de la NASA en 2004. Ces deux objets potentiels capturés de la ceinture de Kuiper orbitent autour de leurs planètes. dans une direction opposée aux autres lunes et à la rotation de la planète, ce qui indique fortement qu'il s'agissait probablement d'objets capturés qui se sont éloignés trop près des planètes.


    Rock star de la grande science

    En 2014, le télescope spatial Hubble a revisité l'une de ses images les plus emblématiques et les plus populaires : les piliers de la création de la nébuleuse de l'Aigle. Avec ces nouvelles images, un meilleur contraste et une vue plus claire permettent aux astronomes d'étudier l'évolution de la structure des piliers au fil du temps. NASA, ESA/Hubble

    Lancé à bord de la navette Discovery il y a 25 ans ce 24 avril, le télescope spatial a révolutionné l'astronomie optique et, ce faisant, est entré dans la conscience du public en tant que rock star de Big Science, ses images spectaculaires ornant tout, des manuels scolaires aux couvertures d'albums, jaquettes de livres, calendriers et timbres-poste.

    Alors que d'autres télescopes au sol, actuels et prévus, beaucoup plus grands repoussent les frontières de l'astronomie toujours plus loin, le perchoir du télescope spatial au-dessus de l'atmosphère lui confère toujours un avantage sans précédent.

    Et tandis que Hubble partage le crédit avec les observatoires au sol pour certaines de ses réalisations majeures, il est et reste à la pointe de l'astronomie moderne un quart de siècle après son lancement.

    "Cela vient d'apporter ces énormes contributions. . Cela a réécrit une grande partie de ce que nous savons", a déclaré l'astronome de Hubble Adam Riess, qui a partagé le prix Nobel de physique 2011 pour ses travaux vérifiant l'existence de l'énergie noire.

    Mario Livio, un astrophysicien qui travaille avec Riess au Space Telescope Science Institute sur le campus de l'Université Johns Hopkins à Baltimore, a déclaré: "Il n'y a essentiellement aucun domaine de l'astronomie et de l'astrophysique où Hubble n'a pas contribué quelque chose d'assez important."


    L'image la plus importante jamais prise par le télescope spatial Hubble de la NASA

    Plus tard ce mois-ci, le télescope spatial Hubble célébrera son 30e anniversaire.

    Plus que tout autre observatoire de l'histoire, Hubble a révélé à quoi ressemble l'Univers.

    Lors de son lancement, un problème avec l'optique de son miroir n'a produit que des images imparfaites.

    Fin 1993, un nouvel équipement de correction de défauts a été installé, ainsi qu'une caméra améliorée : WFPC2.

    L'année suivante, les scientifiques se lancent dans une campagne d'observation risquée : le Hubble Deep Field.

    Ils ont examiné une région du ciel qui était apparemment vide : sans étoiles ni galaxies brillantes et proches.

    Pendant dix jours consécutifs, sur plusieurs longueurs d'onde, Hubble a observé la même parcelle de rien, collectant un photon à la fois.

    Lorsque toutes les données ont été collectées, c'est ce qu'ils ont vu.

    2 000 milliards. (R. WILLIAMS (STSCI), L'ÉQUIPE DE HUBBLE DEEP FIELD ET LA NASA)

    Là où rien n'était connu auparavant, des milliers de nouvelles galaxies lointaines et faibles ont été révélées.

    Ces images de Hubble Deep Field ont révolutionné notre vision de l'Univers.

    Les futures campagnes d'observation et les instruments supérieurs ultérieurs ont permis de mieux se concentrer sur l'Univers.

    Des levés profonds et à large champ, comme les champs frontaliers de Hubble, ont révélé des amas de galaxies lointains et massifs.

    Les champs Ultra-Deep et eXtreme Deep ont dépassé le champ profond Hubble d'origine.

    55 000 jusqu'à environ à

    130 000 au fur et à mesure que l'Univers est révélé. (ÉQUIPES HUDF09 ET HXDF12 / E. SIEGEL (TRAITEMENT))

    Des secrets encore plus lointains et plus faibles existent.

    De futures missions, comme WFIRST et LUVOIR, les révéleront.

    Mostly Mute Monday raconte une histoire astronomique en images, visuels et pas plus de 200 mots. Parlez moins souriez plus.


    Quand Hubble n'a rien regardé pendant 100 heures

    En 1995, l'astronome Bob Williams a voulu pointer le télescope spatial Hubble vers une partie du ciel remplie d'absolument rien de remarquable. Pendant 100 heures.

    C'était une idée terrible, lui ont dit ses collègues, et une perte de temps précieux au télescope. Les gens tueraient pendant ce laps de temps avec l'outil le plus tranchant du hangar, ont-ils dit, et en plus, les galaxies lointaines que Williams espérait voir ne seraient en aucun cas suffisamment brillantes pour que Hubble puisse les détecter.

    De plus, un autre échec de Hubble serait un cauchemar de relations publiques. Les perceptions du projet, qui avait déjà coûté plusieurs milliards de dollars, étaient assez sombres. Peu de temps auparavant, les astronautes avaient traîné Hubble dans la soute de la navette spatiale Endeavour et corrigé un défaut désastreux dans la vision du précieux télescope. Après le correctif, l'œil auparavant aveugle dans le ciel pouvait enfin voir les étoiles comme plus que des points de lumière flous. Et maintenant, enfin, il était temps de commencer à effacer les frustrations des premières années de Hubble.

    Sauf que ne rien fixer et sortir vide ne semblait pas être la meilleure façon de le faire.

    Mais Williams n'a pas été découragé. Et, pour être honnête, peu importait combien ses collègues protestaient. En tant que directeur du Space Telescope Science Institute, il disposait personnellement d'un certain temps de Hubble. « Le comité d'attribution du télescope n'aurait jamais approuvé un projet aussi long et risqué », explique-t-il. "Mais en tant que réalisateur, j'avais 10% du temps du télescope et je pouvais faire ce que je voulais."

    Wiliams soupçonnait que le regard d'un milliard d'années-lumière pourrait capturer des éons d'évolution galactique dans une seule image et découvrir certaines des galaxies les plus faibles et les plus éloignées jamais vues. Et pour lui, les observations potentielles étaient si importantes et si fondamentales pour comprendre comment l'univers a évolué que l'expérience était une évidence, au diable les conséquences.

    « La découverte scientifique nécessite des risques », déclare Williams. "Et j'étais à un moment de ma carrière où j'ai dit:" Si c'est si mauvais, je démissionnerai. Je vais tomber sur mon épée.

    Alors, avec son travail peut-être en jeu, Williams est parti, a constitué une petite équipe de post-doctorants et a fait exactement comme il l'avait prévu. Pendant 100 heures, entre le 18 et le 28 décembre, Hubble a regardé un morceau de ciel près de la poignée de la Grande Ourse qui n'était qu'environ 1/30e de la largeur de la pleine lune. Au total, le télescope a pris 342 photos de la région, dont chacune a été exposée entre 25 et 45 minutes. Les images ont été traitées et combinées, puis colorées, et 17 jours plus tard, rendues publiques.

    Il s'est avéré que "rien" n'était en fait bourré de galaxies. Plus de 3 000 d'entre eux se sont répandus, certains vieux d'environ 12 milliards d'années. Spirales, elliptiques, irrégulières - rouges, blanches, bleues et jaunes - les taches de lumière qui ont jailli de l'image composite finale ont fendu l'univers d'une manière que les scientifiques n'auraient jamais pu imaginer.


    La distance à la nébuleuse d'Andromède

    En 1929, Hubble publia son article d'époque sur M31, la grande nébuleuse d'Andromède. Sur la base de 350 plaques photographiques prises au mont Wilson, son étude a fourni la preuve que M31 est un système stellaire géant comme la Voie lactée.

    Parce que M31 est beaucoup plus grand que le champ de vision des télescopes de 152 et 254 cm (60 et 100 pouces) du mont Wilson, Hubble s'est concentré sur quatre régions, centrées sur le noyau et à différentes distances le long de l'axe principal. La superficie totale étudiée représentait moins de la moitié de la taille de la galaxie, et les autres régions inexplorées sont restées largement inconnues pendant 50 ans. (Des études optiques complètes modernes de M31 n'ont été menées que depuis 1980 environ.)

    Hubble a souligné une caractéristique importante et déroutante de la résolvabilité de M31. Ses régions centrales, y compris le noyau et le renflement nucléaire diffus, n'étaient pas bien résolues en étoiles, une des raisons pour lesquelles la vraie nature de M31 était auparavant insaisissable. Cependant, les parties extérieures le long des bras spiraux en particulier ont été résolues en essaims d'étoiles faibles, vues superposées sur un fond de lumière structuré. La compréhension actuelle de ce fait est que les galaxies spirales ont généralement des renflements centraux composés exclusivement de très vieilles étoiles, dont les plus brillantes sont trop faibles pour être visibles sur les plaques de Hubble. Ce n'est qu'en 1944 que l'astronome d'origine allemande Walter Baade a finalement résolu le renflement de M31. À l'aide de plaques sensibles au rouge et de très longues poses, il a réussi à détecter les géantes rouges les plus brillantes de cette ancienne population. Dans les bras, il existe de nombreuses étoiles jeunes, brillantes et bleues chaudes, et celles-ci sont facilement résolues. Les plus brillants sont si lumineux qu'ils peuvent être vus même avec des télescopes de taille moyenne.

    La plus importante des découvertes de Hubble était celle de la population de variables Céphéides de M31. Quarante des 50 variables détectées se sont avérées être des Céphéides ordinaires avec des périodes allant de 10 à 48 jours. Une relation claire a été trouvée entre leurs périodes et luminosités, et la pente de la relation d'accord avec celles des Nuages ​​de Magellan et NGC 6822. La comparaison de Hubble a indiqué que M31 doit être 8,5 fois plus éloigné que le Petit Nuage de Magellan (SMC), qui serait impliquent une distance de deux millions d'années-lumière si la distance SMC moderne était utilisée (la valeur de 1929 utilisée par Hubble était environ deux fois trop petite). De toute évidence, M31 doit être une grande galaxie lointaine.

    Les autres caractéristiques annoncées dans l'article de Hubble étaient la population de M31 de variables brillantes, irrégulières et variant lentement. L'une des irrégulières était extrêmement brillante, elle fait partie des étoiles les plus lumineuses de la galaxie et est un prototype d'une classe d'étoiles à haute luminosité maintenant appelées variables de Hubble-Sandage, que l'on trouve dans de nombreuses galaxies géantes. Quatre-vingt-cinq novae, se comportant toutes de manière très similaire à celles de la Voie lactée, ont également été analysées. Hubble a estimé que le taux d'occurrence réel de novae dans M31 doit être d'environ 30 par an, un chiffre qui a ensuite été confirmé par l'astronome américain Halton C. Arp lors d'une recherche systématique.

    Hubble a trouvé de nombreux amas d'étoiles dans M31, en particulier des amas globulaires, dont il a finalement catalogué 140. Il a fait valoir l'argument selon lequel M31 était une galaxie similaire à la Voie lactée en calculant sa masse et sa densité de masse. En utilisant les vitesses qui avaient été mesurées pour les parties internes de M31 par des travaux spectrographiques, il a calculé (sur la base de la distance dérivée des Céphéides) que la masse de M31 doit être environ 3,5 milliards de fois celle du Soleil. Aujourd'hui, les astronomes disposent de bien meilleures données, qui indiquent que la véritable masse totale de la galaxie doit être au moins 100 fois supérieure à la valeur de Hubble, mais même cette valeur montrait clairement que M31 est un immense système d'étoiles. De plus, les estimations de Hubble sur les densités d'étoiles ont démontré que les étoiles dans les zones du bras extérieur de M31 sont réparties avec à peu près la même densité que dans le système de la Voie lactée à proximité du Soleil.


    Qui a vraiment découvert l'univers en expansion ?

    L'expansion (ou la contraction) de l'espace est une conséquence nécessaire dans un Univers qui contient . [+] masses. Mais le taux d'expansion et son comportement au fil du temps dépendent quantitativement de ce qu'il y a dans votre Univers.

    L'un des faits les plus époustouflants de notre existence est que l'espace lui-même - le tissu même de l'Univers lui-même - ne reste pas le même. Les masses se courbent et se déforment, les masses en mouvement changent de nature, les ondulations traversent le cosmos à la vitesse de la lumière. L'espace et le temps n'étaient pas des propriétés distinctes et immuables de l'Univers, mais sont liés ensemble en une seule entité connue sous le nom d'espace-temps.

    L'une des plus grandes surprises cosmiques est survenue dans les années 1920, lorsqu'un certain nombre de scientifiques ont avancé une idée radicalement nouvelle : que l'espace pourrait fondamentalement changer en s'étendant ou en se contractant avec le temps. Ce n'était pas une théorie de la tarte dans le ciel, mais était largement étayée par les données, qui montraient que plus une galaxie était éloignée, plus elle semblait s'éloigner rapidement de nous. Pour être compatible avec la relativité générale d'Einstein, cela signifiait que l'Univers devait être en expansion. Depuis 1929, nous n'avons jamais regardé en arrière.

    Comment la matière (en haut), le rayonnement (au milieu) et une constante cosmologique (en bas) évoluent tous avec le temps dans . [+] un Univers en expansion. Notez, à droite, comment le taux d'expansion change dans le cas d'une constante cosmologique (ce qui est effectivement ce qu'il fait pendant l'inflation, ou en présence d'une constante cosmologique), le taux d'expansion ne baisse pas du tout, conduisant à une expansion exponentielle .

    E. Siegel / Au-delà de la Galaxie

    Pendant des générations, cette règle simple - selon laquelle la vitesse moyenne à laquelle un objet distant semblait s'éloigner de nous était proportionnelle à sa distance par rapport à nous - était connue sous le nom de loi de Hubble, d'après Edwin Hubble. La constante qui relie la vitesse de récession à la distance apparente, encore aujourd'hui, est connue sous le nom de constante de Hubble.

    Mais le problème, en termes d'histoire, est qu'Edwin Hubble lui-même n'a pas été le premier à comprendre cela. Bien que Hubble ait publié un article extraordinaire en 1929 détaillant la relation décalage vers le rouge-distance et la constante de proportionnalité qui les relie, les scientifiques belges Georges Lemaître, travaillant avec seulement une fraction des données de Hubble, avaient fait la même chose deux ans auparavant. En conséquence, les astronomes appellent maintenant cette relation la loi de Hubble-Lemaître. Mais l'histoire derrière qui a découvert l'Univers en expansion est encore plus obscure.

    Les mathématiques régissant la relativité générale sont assez compliquées, et la relativité générale elle-même. [+] offre de nombreuses solutions possibles à ses équations. Mais ce n'est qu'en précisant les conditions qui décrivent notre Univers, et en comparant les prédictions théoriques avec nos mesures et observations, que nous pouvons arriver à une théorie physique.

    Vous pouvez commencer par Albert Einstein, qui a présenté pour la première fois sa théorie de la relativité générale en 1915. La théorie de la gravité d'Einstein réduite aux lois de Newton lorsque les distances étaient grandes et les masses petites, et fournissait des prédictions uniques qui concordaient avec les expériences et les observations - contrairement à Newton – alors qu'ils ne l'étaient pas. L'orbite de la planète Mercure a été le premier puzzle à céder, suivi de la prédiction de la lumière des étoiles courbée lors d'une éclipse solaire. Là où Newton a échoué, Einstein a réussi.

    Pourtant, Einstein s'est rendu compte que sa théorie prédisait qu'un univers statique était instable et qu'il devait s'étendre ou se contracter. Plutôt que d'accepter cette prédiction robuste, Einstein l'a plutôt rejetée, supposant que l'Univers doit être statique. Au lieu de cela, il a introduit sa constante cosmologique pour compenser, ce qui a conduit à ce qu'il a appelé plus tard sa « plus grande erreur » dans toute la physique.

    Noté pour la première fois par Vesto Slipher, plus une galaxie est éloignée, en moyenne, plus elle est observée rapidement. [+] s'éloigne de nous. Pendant des années, cette explication défiait, jusqu'à ce que les observations de Hubble nous permettent de recoller les morceaux : l'Univers était en expansion.

    Vesto Slipher, (1917) : Proc. Amer. Phil. Soc., 56, 403

    Même avant Einstein, il y avait les observations de Vesto Slipher, qui ont joué un rôle dans la découverte réelle de l'expansion de l'espace. Au début des années 1900, Slipher observait ce qu'on appelait alors des « nébuleuses spirales » avec un nouvel appareil sur son télescope : un spectrographe. En divisant la lumière de ces galaxies en leurs longueurs d'onde individuelles, il a pu identifier les raies spectrales provenant des atomes à l'intérieur.

    Puisque nous savions comment les atomes fonctionnaient, nous pouvions mesurer un décalage systématique de ces raies vers différentes longueurs d'onde : des plus rouges si elles s'éloignaient de nous, plus bleues si elles se rapprochaient de nous. Ces spirales avaient des vitesses trop élevées pour être liées à notre propre galaxie, la plupart étaient décalées vers le rouge, certaines se déplaçaient beaucoup plus rapidement que d'autres. Ses résultats impliquaient que ces nébuleuses étaient leurs propres galaxies et s'éloignaient pour la plupart de nous. Mais Slipher n'a jamais reconstitué tout le puzzle.

    Destins possibles de l'Univers en expansion. Remarquez les différences des différents modèles dans le passé. [+] seul un Univers avec de l'énergie noire correspond à nos observations, et la solution dominée par l'énergie noire est venue de de Sitter en 1917.

    La perspective cosmique / Jeffrey O. Bennett, Megan O. Donahue, Nicholas Schneider et Mark Voit

    La prochaine personne à apporter une contribution significative fut Willem de Sitter, qui en 1917 montra que si vous imaginiez un Univers relativiste général dominé par la constante cosmologique d'Einstein, il s'élargirait. Ce qui était plus alarmant, c'était les propriétés de l'expansion : elle serait implacable, continue pour toujours et exponentielle, ce qui signifie que plus un objet est éloigné de nous, plus vite il sera repoussé loin de nous.

    Bien qu'il n'y ait pas encore de preuves d'observation suffisantes pour prouver que l'Univers était en expansion, de Sitter a montré que la Relativité Générale, même telle qu'Einstein l'imaginait, devrait conduire à une expansion. (Et peut-être plus remarquablement, le type d'expansion décrit par de Sitter semble être présent dans notre Univers aujourd'hui : sous la forme d'énergie noire.)

    La première équation de Friedmann, telle qu'elle est conventionnellement écrite aujourd'hui (en notation moderne), où la gauche . Le côté [+] détaille le taux d'expansion de Hubble et l'évolution de l'espace-temps, et le côté droit comprend toutes les différentes formes de matière et d'énergie, ainsi que la courbure spatiale. Cela a été appelé l'équation la plus importante de toute la cosmologie et a été dérivée par Friedmann sous sa forme essentiellement moderne en 1922.

    En 1922, le physicien Alexander Friedmann a publié une publication incroyable : résoudre la Relativité Générale pour le cas d'un Univers réaliste. Pour la première fois, il y avait une solution pour un Univers uniformément rempli de « trucs ». Ce truc pourrait être de la matière, un rayonnement, une courbure spatiale, une constante cosmologique ou toute autre chose imaginable.

    Ce qu'il a découvert, c'est que, dans tous les cas, l'Univers doit être soit en expansion, soit en contraction. Si votre univers est rempli de choses - ou même s'il était complètement vide, a montré Friedmann - un univers statique était instable. Compte tenu des observations de Slipher et des récents arguments d'Heber Curtis lors du Grand Débat de 1920, un Univers en expansion avait un soutien à la fois théorique et observationnel.

    Cette image de 1887 de la Grande Nébuleuse à Andromède a été la première à montrer la structure armée en spirale. [+] de la grande galaxie la plus proche de la Voie lactée. Le fait qu'il apparaisse si complètement blanc est dû au fait que cela a simplement été pris dans une lumière non filtrée, plutôt que de regarder en rouge, vert et bleu, puis d'ajouter ces couleurs ensemble. Toutes les caractéristiques identifiables à partir de cette image sont inchangées au cours des 131 années écoulées depuis sa création, bien qu'il existe des étoiles variables et des événements transitoires, comme des novae et des supernovae, qui se produisent apparemment au hasard.

    Cependant, tout a basculé il y a 95 ans : quand Edwin Hubble a fait peut-être l'observation la plus importante de toute l'histoire de l'astronomie. Il cherchait des flambées d'étoiles, qu'il croyait être des novae, dans la grande nébuleuse d'Andromède. La photographie de 1887 avait révélé la structure en spirale d'Andromède, et Hubble mesurait ces novae pour tenter de comprendre la distance à Andromède. Il en trouva un, puis un deuxième, puis un troisième.

    Et puis le remarquable s'est produit : il en a trouvé un quatrième, exactement au même endroit que le premier. Sachant qu'il était impossible pour une nova de se recharger si rapidement, il a barré avec enthousiasme le "N" pour nova et a écrit "VAR!" au stylo rouge et en majuscules. Grâce aux travaux antérieurs d'Henrietta Leavitt sur les étoiles variables, il a pu calculer une distance jusqu'à Andromède, concluant qu'elle était bien plus éloignée que tout ce qui se trouvait dans la Voie lactée. C'était sa propre galaxie. Ainsi étaient toutes les spirales.

    C'était l'élément clé de la preuve pour tout assembler et déverrouiller l'Univers en expansion.

    La découverte par Hubble d'une variable céphéide dans la galaxie d'Andromède, M31, nous a ouvert l'Univers, . [+] nous donnant les preuves d'observation dont nous avions besoin pour les galaxies au-delà de la Voie lactée et menant à l'Univers en expansion.

    E. Hubble, NASA, ESA, R. Gendler, Z. Levay et l'équipe Hubble Heritage

    Hubble, avec son assistant, Milton Humason, a ensuite collecté plus de données sur les étoiles variables dans les galaxies spirales, leur permettant de déterminer la distance de ces objets. À la fin des années 1920, ils possédaient suffisamment de galaxies pour que tout scientifique ayant prêté suffisamment d'attention à tout le travail effectué et synthétisé les éléments de preuve appropriés aurait pu établir la relation entre la distance et le décalage vers le rouge pour les galaxies. Vous ou moi, si nous avions su tout cela à l'époque, aurions pu conclure que l'Univers lui-même était en expansion.

    Historiquement, Georges Lemaître a été le premier à y arriver, en 1927. Mais sa publication était en français et dans une revue obscure peu de gens l'ont découvert à l'époque. Le scientifique américain Howard Robertson a également rassemblé les pièces de manière indépendante en 1928, concluant que l'Univers était en expansion et calculant un taux d'expansion primitif. Mais, assis sur une plus grande suite de données, Hubble a publié son travail révolutionnaire en 1929, obtenant la part du lion du crédit.

    Les observations originales de 1929 de l'expansion de Hubble de l'Univers, suivies par la suite . [+] des observations plus détaillées, mais aussi incertaines. Le graphique de Hubble montre clairement la relation redshift-distance avec des données supérieures à celles de ses prédécesseurs et concurrents, les équivalents modernes vont beaucoup plus loin.

    Robert P. Kirshner (à droite), Edwin Hubble (à gauche)

    Récemment, ce qui était connu pendant des générations sous le nom de « loi de Hubble » a maintenant été rebaptisé loi de Hubble-Lemaître. Mais le but ne devrait pas être de donner du crédit à des individus qui sont morts depuis des générations, mais plutôt que tout le monde comprenne comment nous connaissons les règles qui régissent l'Univers, et ce qu'elles sont. Pour ma part, je serais tout aussi heureux de supprimer tous les noms de toutes les lois physiques et de simplement les désigner comme ce qu'elles sont : la relation décalage vers le rouge-distance. Ce n'est pas le travail d'une ou deux personnes qui a conduit à cette percée dans la découverte de l'Univers en expansion, mais de tous les scientifiques que j'ai nommés ici et de bien d'autres également. En fin de compte, c'est notre connaissance fondamentale du fonctionnement de l'Univers qui compte, et c'est l'héritage ultime de la recherche scientifique. Tout le reste n'est qu'un témoignage de la faiblesse bien trop humaine de s'emparer en vain de la gloire.


    De grandes quantités de données

    Les images de Hubble ont aidé à déterminer l'âge de l'univers, dont le taux d'expansion des étoiles pulsantes suggère qu'il est de 13 à 14 milliards d'années.

    Hubble a également capturé des images de nombreuses galaxies anciennes, à tous les stades d'évolution, et permet ainsi aux scientifiques de se replonger dans les jours passés d'un univers jeune et en développement.

    Le télescope a également contribué à la découverte de l'énergie noire, une force peu connue mais omniprésente qui agit contre la gravité et contribue à l'expansion continue de l'univers.

    Hubble mesure également les atmosphères des planètes en dehors de notre propre système solaire, en explorant leurs compositions et en construisant des données qui pourraient un jour aider à la recherche de vie extraterrestre.

    Malgré ses nombreuses réalisations, Hubble approche probablement de la fin de sa vie. Le télescope doit subir sa dernière révision périodique en mai 2009. Son successeur, le télescope spatial James Webb, devrait être lancé en 2013.

    Le nouvel instrument orbitera beaucoup plus loin de la Terre (940 000 miles/1,5 million de kilomètres) – pour mieux scruter plus loin à travers la poussière de l'espace dans les premières formations d'étoiles, de systèmes solaires et de galaxies.


    Redshift et la loi de Hubble

    Pour les objets très éloignés (au-delà d'environ 1 milliard d'années-lumière), aucune des méthodes ci-dessus ne fonctionne. Les scientifiques doivent passer de l'observation directe à l'utilisation d'observations en conjonction avec une théorie. La théorie utilisée pour déterminer ces très grandes distances dans l'univers est basée sur la découverte par Edwin Hubble que l'univers est en expansion.

    En 1929, Edwin Hubble annonça que presque toutes les galaxies semblaient s'éloigner de nous. En fait, il a découvert que l'univers était en expansion - toutes les galaxies s'éloignant les unes des autres. Ce phénomène a été observé comme un décalage vers le rouge du spectre d'une galaxie. Ce décalage vers le rouge semblait être plus important pour les galaxies faibles, vraisemblablement plus éloignées. Ainsi, plus une galaxie est éloignée, plus elle s'éloigne rapidement de la Terre. Vous pouvez voir cette tendance dans les données de Hubble présentées dans les images ci-dessus. La vitesse d'une galaxie pourrait être exprimée mathématiquement comme

    où v est la vitesse radiale vers l'extérieur de la galaxie, d est la distance de la galaxie à la Terre et H est la constante de proportionnalité appelée constante de Hubble.

    La valeur exacte de la constante de Hubble est encore quelque peu incertaine, mais on pense généralement qu'elle est d'environ 65 kilomètres par seconde pour chaque mégaparsec de distance. (Un mégaparsec est donné par 1 Mpc = 3 x 10 6 années-lumière). Cela signifie qu'une galaxie distante de 1 mégaparsec s'éloignera de nous à une vitesse de 65 km/sec, tandis qu'une autre galaxie distante de 100 mégaparsecs reculera à 100 fois cette vitesse. Donc, essentiellement, la constante de Hubble reflète la vitesse à laquelle l'univers s'étend.

    Ainsi, pour déterminer la distance d'un objet, il suffit de connaître sa vitesse. La vitesse est mesurable grâce au décalage Doppler. En prenant le spectre d'un objet distant, comme une galaxie, les astronomes peuvent voir un décalage dans les raies de son spectre et à partir de ce décalage déterminer sa vitesse. En mettant cette vitesse dans l'équation de Hubble, ils déterminent la distance. A noter que cette méthode de détermination des distances est basée sur l'observation (le déplacement du spectre) et sur une théorie (loi de Hubble). Si la théorie n'est pas correcte, les distances ainsi déterminées sont toutes absurdes. La plupart des astronomes pensent que la loi de Hubble est cependant vraie pour une large gamme de distances dans l'univers.

    Il est à noter qu'à très grande échelle, la théorie d'Einstein prédit des écarts par rapport à une loi de Hubble strictement linéaire. La quantité de départ, et le type, dépend de la valeur de la masse totale de l'univers. De cette façon, un graphique de la vitesse de récession (ou décalage vers le rouge) en fonction de la distance, qui est une ligne droite à de petites distances, peut nous renseigner sur la quantité totale de matière dans l'univers et peut fournir des informations cruciales sur la mystérieuse matière noire.


    Un début minuscule et chaud

    Quand l'univers a commencé, il faisait juste chaud, minuscule particules melanger avec léger et énergie. Cela ne ressemblait en rien à ce que nous voyons maintenant. Au fur et à mesure que tout s'étendait et prenait plus de place, il s'est refroidi.

    Les minuscules particules se sont regroupées. ils ont formé atomes. Puis ces atomes se sont regroupés. Au fil du temps, les atomes se sont réunis pour former étoiles et galaxies.

    Les premières étoiles ont créé des atomes et des groupes d'atomes plus gros. Cela a conduit à la naissance de plus d'étoiles. Au même moment, les galaxies s'écrasaient et se regroupaient. Alors que de nouvelles étoiles naissaient et mouraient, des choses comme astéroïdes, comètes, planètes, et trous noirs formé!


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