Quelle est la taille de l’univers ?  Henrietta Leavitt a conduit Edwin Hubble à une réponse meilleure et plus large.

Au début des années 1900, l’univers semblait être un endroit beaucoup, beaucoup plus petit. À l’époque, les astronomes croyaient que la galaxie de la Voie lactée était tout ce qu’il y avait. Ils ne savaient pas qu’il y avait des milliards d’autres galaxies ; ils ne savaient pas à quel point nous sommes petits.

Ils ne le savaient pas parce qu’ils ne pouvaient pas mesurer les distances jusqu’aux étoiles lointaines. Pourquoi? Il y avait un problème assez simple en astronomie : une étoile brillante et lointaine ressemble presque à une étoile faible qui est proche.

C’est la même chose ici sur Terre. Imaginez que vous êtes sur la plage la nuit et que vous voyez deux phares briller au loin, mais l’un semble plus brillant que l’autre. Si tu savais les deux phares utilisaient la même ampoule, vous pourriez conclure que le gradateur de lumière est plus éloigné. Mais il est également possible que le gradateur de lumière provienne simplement d’une ampoule de faible puissance, peut-être plus proche de vous.

Les scientifiques avaient besoin d’un moyen de découvrir la luminosité intrinsèque des étoiles – pour déterminer leur puissance, pour ainsi dire. C’est à ce moment-là qu’Henrietta Leavitt, une « informatique » née dans le Massachusetts qui travaillait à l’observatoire du Harvard College, est arrivée. En 1908, elle publie une découverte qui peut sembler petite mais qui est l’une des plus importantes de l’histoire de l’astronomie. Il a ouvert l’univers.

Amanda Northrop/Vox

Les lumières clignotantes fournissent un critère pour mesurer l’univers

Avant Henrietta Leavitt, de nombreux astronomes regardaient les étoiles dans ce qu’on appelle aujourd’hui la galaxie d’Andromède – à quelque 2,5 millions d’années-lumière – et pensaient à tort qu’elles faisaient partie de notre propre galaxie de la Voie lactée (qui n’a qu’un diamètre d’environ 100 000 années-lumière). ).

Ces étoiles d’Andromède étaient des ordres de grandeur plus éloignés. Les scientifiques ne le savaient tout simplement pas.

À l’époque, les astronomes avaient méthodes pour déterminer les distances aux étoiles, mais elles ne fonctionnaient que pour les étoiles relativement proches de la Terre. La découverte de Leavitt – reliant le pouls d’un type d’étoile à leur luminosité réelle, comme décrit dans le graphique ci-dessus – a été la clé pour mesurer des objets de plus en plus loin dans l’espace.

Si les astronomes voulaient mesurer des choses lointaines, a montré la découverte de Leavitt, ils n’avaient qu’à rechercher les céphéides. Sa formule a conduit les astronomes à tracer les distances relatives aux étoiles : ils pouvaient l’utiliser pour comparer deux étoiles et déterminer laquelle était la plus proche.

Il a fallu un peu plus de travail à d’autres scientifiques pour calibrer cette mesure, pour y mettre des chiffres concrets. Mais une fois qu’ils l’ont fait et qu’ils ont commencé à mesurer avec, le cosmos a grandi et grandi.

Leavitt a ouvert la voie à Edwin Hubble pour découvrir des galaxies au-delà de la nôtre

Quinze ans après la découverte d’Henrietta Leavitt, les éminents astronomes Harlow Shapley et Heber Curtis étaient enfermés dans un débat houleux.

Curtis croyait qu’Andromède était une galaxie séparée, très loin de la Voie lactée. À l’époque, c’était une idée farfelue. Shapley représentait le point de vue le plus courant – qu’Andromède n’était qu’une région brumeuse et nuageuse au sein de notre galaxie, qu’il avait récemment estimée à environ 300 000 années-lumière de diamètre. C’était aussi la taille supposée de l’univers entier.

Si Curtis avait raison, cela signifierait que l’univers était le double ou le triple de la taille estimée par Shapley – au moins.

Pour trancher le débat, Edwin Hubble – l’homonyme du célèbre télescope spatial – a recherché des étoiles céphéides à Andromède. Nuit après nuit, il photographie Andromède à la recherche de céphéides. En octobre 1923, il en trouva un, clignant des yeux dans l’un des bras spiraux d’Andromède. Une autre semaine d’observations lui a permis de suivre la formule de Leavitt et de déterminer sa distance.

Hubble l’a estimé à environ un million d’années-lumière de la Terre, bien au-delà des limites de l’univers de Shapley. (Hubble était un peu off: Andromède est plus proche de 2,5 millions d’années-lumière.) Après avoir lu la découverte de Hubble, Shapley aurait déclaré: « Voici la lettre qui a détruit mon univers. »

Il s’agit d’une image de l’étoile céphéide Hubble observée à Andromède, appelée « variable numéro un » – ou V1 – capturé par le télescope homonyme de Hubble en 2011. V1 a été appelé « l’étoile la plus importante de l’histoire de la cosmologie ».
NASA, ESA et Hubble Heritage Team

Les scientifiques ont continué à s’appuyer sur la règle de Leavitt pour mesurer l’univers. Et au fur et à mesure qu’ils utilisaient ces outils de mesure, leur compréhension de l’univers a évolué. Ils ont réalisé qu’elle était bien plus grande qu’on ne le pensait auparavant, qu’il y a des milliards de galaxies et qu’elle s’étend : ces galaxies s’éloignent de plus en plus les unes des autres.

Les astronomes ont également réalisé que l’univers avait un commencement. Si les galaxies s’éloignent les unes des autres maintenant, cela signifie qu’elles étaient plus proches les unes des autres dans le passé, ce qui a conduit les scientifiques à l’idée du Big Bang.

Cela les a également amenés à se rendre compte que l’univers pourrait éventuellement se terminer.

L’épisode de cette semaine de Inexplicable, le podcast de Vox sur les questions sans réponse en science, raconte cette histoire et plus encore.

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