Comment sait-on que l’Univers est en expansion ?

En 1929, l'astronome américain Edwin Hubble annonce que les galaxies s’éloignent les unes des autres à une vitesse proportionnelle à la distance qui les sépare. Autrement dit, plus une galaxie est loin de nous, plus elle semble s'éloigner rapidement.

Cette découverte par l'observation implique que l'univers soit en expansion avec une vitesse de fuite évaluée aujourd'hui à environ 74 kilomètres par seconde et par mégaparsec.

Toutefois, George Lemaître, un prêtre et physicien belge, avait prédit théoriquement cette loi de récession des galaxies, c'est à dire le fait qu'elle s'éloigne les unes des autres, dès 1927, c'est-à-dire deux années auparavant. Mais sa publication en français était passée inaperçue !

Comment cette expansion a-t-elle été mise en évidence ?

Grâce à l'effet Doppler. Cet effet prédit que le mouvement d’un corps affecte les ondes lumineuses, ou sonores, qu’il émet. Ce phénomène est par exemple observable lorsqu’une ambulance vous dépasse. La sirène est plus aiguë lorsqu'elle se rapproche et plus grave lorsqu'elle s’éloigne. Dans une échographie Doppler, l'image du sang qui s'éloigne de la sonde à ultrasons est colorée en rouge et celui qui s'en rapproche en bleu.

De la même façon, pour évaluer la vitesse d'éloignement d'une galaxie, les astronomes mesurent le décalage vers la couleur rouge de la lumière qu'elle émet, grâce aux techniques spectroscopiques.

Dans le détail, la lumière observée est décomposée en ses différentes longueurs d'onde ou couleurs à l'aide d'un spectromètre, puis les raies caractéristiques des différents éléments chimiques sont identifiées. Ensuite le décalage spectral vers le rouge est évalué en comparant la longueur d'onde observée pour un atome sur cette galaxie avec celle du même atome sur terre. On parvient de la sorte à mesurer le décalage vers le rouge.

C'est ainsi que l'on a observé un décalage vers le rouge chez les objets astronomiques lointains. Et donc leur éloignement, témoin de l'expansion de l'univers.

Et il y a même encore plus étonnant ! Des observations plus récentes sur des supernovæ ont permis à trois lauréats du prix Nobel de physique 2011 de prouver que l'expansion de l'univers se poursuit, mais qu'elle s'accélère aussi !

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