Les amas de galaxies

Des équipes d'astronomes se sont lancées dans le recensement des galaxies. Armés de puissants ordinateurs capables d'analyser automatiquement les images du ciel, ils ont été capables de reconstituer l'univers tel qu'il nous apparaîtrait si nous pouvions sortir de notre Galaxie et contempler un " ciel de galaxies ".

Regardons ce ciel de galaxies. On voit immédiatement que les galaxies ne sont pas réparties de façon uniforme. Certaines régions paraissent presque vides. A l'inverse on trouve des groupements de galaxies en amas, en filaments. En particulier, on remarque une sorte de voie lactée de galaxies. C'est la trace d'un gros amas proche (quand je dis proche, c'est une façon de parler, car il est situé à 20 millions d'années-lumière), ce qu'on appelle le superamas local.
Cette alternance de vide et d'amas suggère que l'univers ressemble à une éponge, avec des régions vides et des régions denses.

On croit rêver. Chacun des points que vous voyez est une galaxie ; quand on se rappelle qu'une galaxie contient des centaines de milliards d'étoiles semblables à notre soleil, on ne peut que rester stupéfait de la richesse de l'univers. Et que dire des dimensions. La lumière que nous recevons de ces galaxies est partie, il y a 20, 100 millions d'années et même plus.

L'expansion de l'univers

Ce qui est extraordinaire, c'est que ce monde aux dimensions défiant l'imagination soit compréhensible par nous, petites créatures infimes, peuplant une planète infime, tournant autour d'une étoile minuscule, située dans la banlieue d'une galaxie perdue dans l'immensité du vide intergalactique.
Comme nous l'avions évoqué plus haut, ce sont les lois de la nature qui permettent de comprendre ce monde fabuleux qui nous entoure. Une de ces lois va nous permettre de mesurer les vitesses qui animent les galaxies. Comment ? C'est assez simple.

Vous avez tous remarqué que le son est modifié par la vitesse. Si vous croisez une voiture en train de klaxonner, vous constaterez que le son n'est pas le même quand la voiture s'approche de vous ou quand elle s'éloigne de vous. Simplement, en enregistrant le son, vous pourriez dire dans quel sens va la voiture et mieux, si vous mesurez la hauteur de ce son (est-il aigu ou non) vous pouvez connaître la vitesse. Et bien, c'est la même chose pour la lumière. Plus vite une galaxie se rapproche de nous et plus sa lumière est décalée vers le bleu. Si en revanche une galaxie nous fuit, sa lumière est décalée du côté du rouge (ce que les anglais appellent le redshift).

Les astronomes, vers les années 1930, constatèrent que toutes les galaxies semblaient fuir notre Galaxie, car toutes présentaient un "redshift", un décalage vers le rouge. L'astronome américain Hubble a même établi que plus la distance de la galaxie était grande et plus la fuite était rapide. C'est ce qu'on appelle la loi de Hubble.
Ces vitesses peuvent atteindre des valeurs extraordinaires, 1000 km/s, 10 000 km/s et même bien plus. Mais alors, si les galaxies se déplacent si vite pourquoi les voit-on toujours à la même position ? C'est très simple à comprendre.

Regarder un avion traverser le ciel dans la nuit. Il vole à 900 km/h et pourtant vous le voyez se déplacer lentement parce qu'il est très loin. Pour les galaxies qui sont très, très loin c'est le même phénomène. Elles sont si lointaines qu'elles semblent immobiles à tout jamais. La nature semble prendre un malin plaisir à nous faire tromper : tout semble immobile et pourtant toutes les galaxies nous fuient avec des vitesses vertigineuses.

Le Big-bang

Pourquoi serions-nous le centre de ce curieux mouvement de fuite ? La nature ne serait-elle pas en train de nous jouer un nouveau tour en nous faisant croire que nous sommes au centre du mouvement de fuite ? Pourquoi les galaxies nous fuiraient-elles, nous, alors que nous sommes si peu de chose. Pourquoi nous ? Serions-nous le centre de l'univers? Non, bien sûr. L'interprétation de ce phénomène est toute différente.
Chaque observateur de l'univers, où qu'il soit, a la même vision. C'est tout l'univers qui se dilate. Toutes les distances qui s'accroissent. Nous allons donner une image pour faire comprendre. Ce n'est qu'une image mais elle est assez proche de ce que les astrophysiciens décrivent par le calcul.

Prenons un ballon de baudruche, un ballon que l'on gonfle. Notre univers serait semblable à la surface du ballon ; je dis bien la surface du ballon. L'intérieur ou l'extérieur du ballon ne serait pas l'univers actuel mais ne serait que le passé ou le futur. Le présent serait la surface. Dans ce schéma, les galaxies et même les hommes (tout quoi !) seraient infiniment plats, sans épaisseur.
Si nous imaginons que le ballon est en train de se gonfler, chaque point de la surface verra les autres points le fuir. Il n'y aura pas de centre mais pourtant chacun aura l'impression d'être le centre d'un gigantesque mouvement de fuite. C'est bien l'impression que nous avons dans notre monde réel. De plus, il n'y a pas de limite.

Vous pouvez vous déplacer toujours droit devant vous (toujours sur la surface), vous ne trouverez pas le bord de l'univers, ni la fin. Notre univers ressemblerait donc à la surface de ce ballon en train de se dilater. C'est l'univers en expansion.
Ce schéma simpliste permet de comprendre autre chose. Plus nous regardons loin dans l'univers, plus nous voyons un univers jeune et concentré, car le temps que la lumière nous parvienne l'univers a vieilli et s'est dilaté.
Si nous regardons le plus loin possible, nous voyons, dans toutes les directions, les débuts de l'univers: les galaxies en train de naître et même la matière en train de se former à partir des particules élémentaires. On sait, grâce aux lois de la physique, que ces particules se combinent à une température de 4000 degrés. Les traces de ce rayonnement très chaud devraient être visibles, le premier cri de l'univers en train de naître.

Les Astronomes au moyen d'antennes réceptrices très sensibles analysèrent le ciel et y découvrirent le rayonnement attendu, exactement comme les astrophysiciens l'avaient prédit. Avec l'expansion de l'univers, c'était l'une des plus formidables découvertes expliquant l'univers fascinant que nous avons sous les yeux.

Mais l'aventure n'est pas terminée. La compréhension humaine ne semble pas avoir de limites. Comme s'étonnait A. Einstein, l'un des plus éminents physiciens de tous les temps, ce qui est incompréhensible est que le monde soit compréhensible.
Nous sommes revenus sous le ciel d'étoiles qui nous est familier. Mais nous savons désormais que derrière ces étoiles très proches se cache un gigantesque univers fait de milliards de galaxies, riches chacune de milliards d'étoiles. Notre univers est vraiment fantastique.