Comment Mesurer L'Univers ? 🔭🌕☀️✨🌌

Summary

La vidéo explique comment les astrophysiciens mesurent les distances cosmiques à travers une échelle de méthodes, incluant la télémétrie laser pour la Lune, la méthode de parallaxe pour les étoiles et les planètes, et l'utilisation de chandelles standards comme les Céphéides et les supernovas de type 1a. Elle souligne également l'importance de la constante de Hubble dans la mesure de l'expansion de l'Univers et aborde la tension actuelle entre les mesures de cette constante.

Takeaways

• 🌌 L'astrophysique utilise plusieurs méthodes pour mesurer les distances cosmiques, formant ce qu'on appelle l'échelle des distances cosmiques.
• 🌙 La distance de la Terre à la Lune est mesurée par télémétrie laser, en utilisant le temps de voyage de la lumière et des réflecteurs laissés par des missions lunaires.
• 🔍 La méthode de la parallaxe, utilisée depuis l'Antiquité, repose sur l'effet de parallaxe pour mesurer les distances aux astres, en observant les positions apparentes的变化.
• 🌠 L'effet de parallaxe est très faible pour les étoiles, mais peut être mesuré en utilisant la base de la distance Terre-Soleil pour obtenir des angles plus grands.
• 🚀 La troisième loi de Kepler permet de relier la distance d'une planète à son orbite autour du Soleil, ce qui a été utilisé pour estimer la distance du Soleil à la Terre.
• 🌟 Les Céphéides, des étoiles dont la luminosité oscille régulièrement, ont été utilisées par Henrietta Leavitt pour établir une relation entre leur période d'oscillation et leur luminosité intrinsèque.
• 💡 Les supernovas de type 1a, qui爆炸d'une manière standardisée, servent de « chandelle standard » pour mesurer les distances des galaxies lointaines.
• 📈 La loi de Hubble décrit l'expansion de l'Univers, où la vitesse d'éloignement d'une galaxie est proportionnelle à sa distance, avec la constante de Hubble comme coefficient de proportionnalité.
• 🤔 Une tension existe entre les mesures de la constante de Hubble par différentes méthodes, ce qui pourrait indiquer que l'une des mesures est légèrement incorrecte.
• 🛰️ Les satellites spatiaux comme Hipparcos et Gaïa ont permis de mesurer des parallaxes avec une précision beaucoup plus grande que celle possible depuis le sol.
• 🌌 Les distances cosmiques peuvent être mesurées jusqu'aux confins de l'Univers visible grâce à la combinaison et le calibrage successif de différentes méthodes.

Q & A

Comment on mesure la distance des étoiles et des galaxies à des milliers, voire milliards d'années-lumière ?

On utilise une série de méthodes qui forment ce qu'on appelle l'échelle des distances cosmiques, se basant les unes sur les autres. Chaque méthode doit être mise au point et calibrée en utilisant la précédente, de la même manière qu'on grimperait successivement sur les différents barreaux d'une échelle.

Quelle est la méthode utilisée aujourd'hui pour mesurer la distance de la Terre à la Lune ?

On utilise la télémétrie laser, qui consiste à tirer un laser depuis la Terre et à mesurer le temps que met la lumière pour faire l'aller-retour. Grâce aux réflecteurs laissés sur la Lune lors de différentes missions lunaires, on peut renvoyer une partie de la lumière et ainsi mesurer la distance avec précision.

Comment Hipparque a-t-il estimé la distance de la Lune au IIe siècle avant J.C. ?

Hipparque a utilisé la méthode de la parallaxe, qui repose sur un principe géométrique. En observant la position apparente de la Lune par rapport aux étoiles en arrière-plan depuis différents endroits sur Terre, il a pu mesurer le déplacement apparent de l'arrière-plan (effet de parallaxe) et en déduire la distance de la Terre à la Lune en utilisant un peu de trigonométrie.

Qu'est-ce que la troisième loi de Kepler et comment elle a été utilisée pour mesurer la distance du Soleil à la Terre ?

La troisième loi de Kepler établit une relation entre la distance d'une planète à une étoile et la période de son orbite. Plus précisément, la distance au cube est proportionnelle à la période au carré. Edmond Halley a utilisé cette loi pour estimer la distance du Soleil à la Terre en observant le transit de Vénus et en utilisant la méthode de la parallaxe pour mesurer la distance Terre-Vénus.

Quelle est la méthode utilisée pour mesurer la distance entre la Terre et les étoiles de la Voie lactée ?

Pour mesurer la distance des étoiles, on utilise encore la méthode de la parallaxe, mais en utilisant l'orbite de la Terre autour du Soleil comme base pour les mesures. On observe une même étoile à 6 mois d'intervalles pour mesurer son angle de parallaxe, ce qui permet d'estimer sa distance.

Qu'est-ce qu'une « chandelle standard » en astronomie ?

Une « chandelle standard » est un objet astrophysique dont on connaît la luminosité intrinsèque. En comparant sa luminosité apparente à sa luminosité intrinsèque, on peut utiliser une chandelle standard pour estimer sa distance. Cela permet de contourner le problème de ne pas connaître la véritable luminosité des étoiles observées.

Qui est Henrietta Leavitt et comment son travail a-t-il contribué à la mesure des distances cosmiques ?

Henrietta Leavitt était une astrophysicienne qui a travaillé au début du XXème siècle à Harvard. Elle a étudié les étoiles appelées Céphéides et a découvert une relation entre leur période d'oscillation et leur luminosité apparente. Cette découverte a permis de calibrer la relation période-luminosité et d'utiliser les Céphéides comme chandelles standards pour mesurer les distances de milliers d'années-lumière dans l'Univers.

Quelle est la distance approximative de la galaxie M101 en utilisant la méthode des Céphéides ?

La galaxie M101 est située à environ 20 millions d'années-lumière de nous. Cette estimation est obtenue en utilisant la méthode des Céphéides comme chandelles standards, ce qui permet de mesurer les distances de galaxies situées à des millions d'années-lumière.

Comment les supernovas de type 1a sont-elles utilisées pour mesurer les distances cosmiques ?

Les supernovas de type 1a sont utilisées comme chandelles standards car leur luminosité intrinsèque est toujours la même. On peut donc mesurer leur luminosité apparente et, en connaissant leur luminosité intrinsèque, on peut estimer leur distance. Cette méthode permet de mesurer les distances de galaxies très lointaines, jusqu'à plusieurs milliards d'années-lumière.

Quelle est la loi de Hubble et comment est-elle utilisée pour mesurer les distances dans l'Univers ?

La loi de Hubble décrit la relation entre la vitesse d'éloignement d'une galaxie et sa distance. Plus une galaxie est lointaine, plus elle s'éloigne rapidement. Cette loi permet de mesurer les distances des galaxies en utilisant le décalage de fréquence de la lumière observée (effet Doppler) pour déterminer la vitesse d'éloignement, et en utilisant la constante de Hubble pour relier cette vitesse à la distance.

Quel est le conflit actuel en cosmologie concernant la mesure de la constante de Hubble ?

Il existe actuellement un conflit entre deux mesures de la constante de Hubble. D'un côté, la mesure basée sur les supernovas donne environ 73 km/s/Mpc, tandis que la mesure basée sur le rayonnement fossile donne environ 67 km/s/Mpc. Ces deux résultats sont incompatibles, ce qui indique que l'une des deux mesures pourrait être incorrecte. Les cosmologistes étudient ce problème, qui est devenu un sujet chaud en cosmologie.

Quelle est la galaxie la plus lointaine connue à ce jour et comment sa distance a-t-elle été déterminée ?

La galaxie la plus lointaine connue à ce jour est GN-z11. Sa distance a été déterminée en utilisant la loi de Hubble et en mesurant le décalage de fréquence de la lumière émise par la galaxie. La lumière observée a voyagé 13,4 milliards d'années avant de nous parvenir, mais en raison de l'expansion de l'Univers, la galaxie est aujourd'hui à environ 32 milliards d'années-lumière.