VOYAGE AUX CONFINS DE L UNIVERSL

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1 VOYAGE AUX CONFINS DE L UNIVERSL Fête de la Science 2005 Suzy Collin-Zahn LUTH, Observatoire de Paris-Meudon

2 DECOUVRONS D ABORDD LES DISTANCES DANS L UNIVERS

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4 Quand on sort du systeme solaire, les distances sont mesurées en «années-lumière»: c est la distance parcourue par la lumière en une année. A raison de km/sec: 1 AL = milliards de km = km Les astronomes mesurent également les distances en se servant du parsec: 1 pc = 3 AL

5 La plus proche étoile est située à 3 années-lumière, soit fois plus loin que les confins du Système solaire!

6 années-lumière Voici le Soleil Voici notre Galaxie, la «Voie Lactée» La Voie Lactée contient 200 milliards d étoiles

7 La sœur jumelle de notre galaxie : Andromède, se trouve à 2 millions d annéeslumière

8 années-lumière Les galaxies les plus proches de la nôtre

9 C est le «Groupe Local» de galaxies 1 million d années-lumière

10 Les galaxies commencent à se constituer en «amas de galaxies» 10 millions d années-lumière

11 1OO millions d années-lumière A cette échelle, on voit apparaitre les «super-amas»

12 1 milliard d années-lumière C est l Univers observable tout entier. Il contient au moins un milliard de galaxies

13 L Univers est fait de grands vides et de filaments formant une sorte de «filet cosmique» qui s est s formé après le Big-Bang.

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15 Pour observer des galaxies très lointaines (à plus de 10 milliards d années-lumière), on utilise le télescope spatial de Hubble (HST)

16 Il nous permet de regarder très loin on voit alors partout des galaxies

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18 Mais on peut faire mieux maintenant, avec les très grands télescopes au sol : les 4 télescopes (VLT) de l ESO, au Chili, seront équivalents à un télescope ayant un miroir de 1000 mètres carrés

19 Pose de 140h avec le télescope spatial Hubble Pose de 36h avec deux télescopes du VLT : il apparaît plus de galaxies qu avec le HST

20 » Et tout cela est «en expansion»

21 L EXPANSION DE L UNIVERSL

22 Hubble a découvert en 1933 que toutes les galaxies «fuient». Elles semblent s éloigner plus vite lorsqu elles sont plus loin de nous. Il l a fait 1. En mesurant les distances des galaxies c est très difficile! 2. En mesurant les vitesses avec lesquelles elles s éloignent de nous

23 Comment mesure-t-on les distances des galaxies? Par exemple, en mesurant l éclat apparent d une étoile faisant partie d une classe dont on connaît la puissance réelle, et en se servant de la loi: L éclat apparent varie comme l inverse du carré de la distance

24 De deux ampoules de même m puissance, celle qui est située 10 fois plus loin a un éclat 100 fois plus faible: on peut donc déduire sa distance de son éclat.

25 Comment mesure-t-on les vitesses d éloignement des galaxies? La lumière est une onde Longueur d onde On connait les longueurs d onde des raies spectrales (comme la raie «D» émise par une lampe à sodium)

26 Si une source de lumière s és éloigne de nous, la longueur d onde d des raies spectrales devient plus grande. C est le «décalage vers le rouge»,, en Anglais, le «redshift». Source au repos Source qui se rapproche Source qui s éloigne

27 Le même m phénomène est observé avec les ondes sonores Lorsqu une une voiture passe devant vous en klaxonnant, son qu'elle émet est plus aigu lorsqu'elle se rapproche (sa longueur d onde d est plus petite) et devient plus grave lorsqu'elle s'éloigne (sa longueur d onde d est plus grande) le Pourtant, la voiture n'a pas changé de vitesse. Cette variation du son émis s'explique par l'effet Doppler-Fizeau.

28 Regardez comment les raies H et K du Calcium se déplacent dans le spectre de ces amas de galaxies Distance en Annéeslumière Vitesse de fuite

29 Connaissant leurs distances et leurs vitesses, on trouve que les galaxies semblent s éloigner d autant plus vite qu elles sont plus loin de nous Vitesse de fuite des galaxies par rapport a nous

30 Cela ne signifie pas que nous sommes au centre de l Univers, mais que l Univers est en expansion même distribution de galaxies à deux instants Quel que soit le point considéré, les galaxies semblent toujours s en éloigner plus vite lorsqu elles sont plus loin

31 En fait, ce ne sont pas les galaxies qui fuient, C est l Univers l tout entier qui s expand: Les longueurs d onded grandissent car les ondes lumineuses sont «étirées» par l expansion l de l Univers, l d autant plus qu elles viennent de plus loin.

32 Il y a donc une limite au delà de laquelle nous ne pourrons jamais voir l Universl (crédit: Ludwig Celnikier)

33 L Univers devient plus grand à mesure que le temps passe Cela signifie aussi que l Univers a commencé son expansion à un moment précis il y a environ 14 milliards d années : c est le «BIG BANG»

34 Lorsque nous regardons loin dans l espace, nous regardons aussi loin dans le passé, juste après le Big Bang Ces galaxies ont envoyé leur lumière il y a 13 milliards d années. Nous ne saurons jamais si elles existent encore.

35 L Univers va-t-il continuer indéfiniment son expansion, ou bien se recontracter? C est une grande discussion actuellement! On penche pour cette solution Taille relative de l Univers 0 Milliards d années

36 FIN