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Crédit : NASA/Bill Dunford
Des générations innombrables ont levé les yeux vers le ciel nocturne pour observer ses étoiles scintillantes et ses lumières dansantes. Dans les endroits sombres et reculés, avant l’avènement des métropoles modernes d’aujourd’hui, le ciel nocturne chatoyant devait avoir l’air vraiment vivant.
Premiers jours (et premières nuits)
Les cultures indigènes du monde entier ont longtemps pratiqué l’observation astronomique à l’œil nu, repérant fréquemment des étoiles, des planètes et d’autres phénomènes célestes.
Ces communautés ont souvent utilisé leurs connaissances en astronomie pour :
- La navigation
- La mesure du temps
- La planification agricole
- Les pratiques spirituelles et religieuses
Un regard plus attentif sur le ciel
Les astronomes anciens du monde entier ont fait de nombreuses observations et prédictions précoces. Les archives historiques comprennent de nombreux tableaux d’étoiles, qui révèlent des efforts clairs pour cartographier le ciel nocturne et en apprendre davantage sur la mécanique de notre univers.
Certains exemples de premières découvertes comprennent :
Planètes contre étoiles
Les astronomes babyloniens des premier et deuxième millénaires avant notre ère ont suivi cinq points lumineux dans le ciel nocturne qui se déplaçaient différemment des autres étoiles. Ils en ont conclu que quelque chose de fondamentalement différent existait : ces cinq points lumineux n’étaient pas du tout des étoiles. Les historiens et les astronomes pensent aujourd’hui que les Babyloniens ont été parmi les premiers à reconnaître les planètes Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne, qui deviennent visibles à l’œil nu à différentes périodes de l’année.
Une Terre sphérique
Dès le 6e siècle avant notre ère, les philosophes de la Grèce antique ont documenté des preuves que la Terre était une sphère. Ils ont noté que le ciel nocturne avait un aspect différent lorsqu’il était vu de différents endroits sur la Terre, ce qui fait allusion à la surface incurvée de notre planète. Ils ont également observé l’ombre ronde de la Terre sur la Lune lors des éclipses lunaires. Ces philosophes étaient même capables de calculer la circonférence de la Terre avec une grande précision. Pour ce faire, ils ont mesuré la longueur de l’ombre projetée par un objet, exactement au même moment, à deux endroits différents. En tenant compte de la distance entre ces deux endroits et de la différence de longueur des ombres, ils ont calculé que la circonférence de la Terre était d’environ 46 250 kilomètres. C’est très proche de la valeur réelle de 40 075 kilomètres !
Supernovae brillantes
En l’an 185, des astronomes chinois sont devenus les premiers à documenter une supernova. Plusieurs explosions de supernova ont été observées depuis, dont une particulièrement brillante en l’an 1054, qui (à son apogée) était quatre fois plus brillante que la planète Vénus, l’un des objets les plus brillants du ciel nocturne. Certaines supernovae sont même suffisamment brillantes pour être visibles le jour !
Galaxies nuageuses
La notion que notre propre galaxie – la Voie lactée – n’est qu’une des trillions d’autres galaxies de l’univers ne date que d’un siècle environ. Avant cela, on pensait que les galaxies proches étaient des régions nuageuses de la Voie lactée. La première observation documentée de la galaxie voisine d’Andromède remonte à 964, lorsqu’un astronome perse la décrivit comme une « tache nébuleuse ». Pendant des siècles, elle était simplement connue dans les cartes stellaires sous le nom de « Petit nuage ».
L’astrolabe, tel que celui-ci développé en 1553 par l’horloger français Jean Naze, est un outil de navigation qui permet de déterminer l’heure locale et l’emplacement en latitude en fonction de la position des objets célestes. Bien que le Soleil soit le plus souvent utilisé, un total de 58 « étoiles de navigation » reconnues peuvent aider à calculer la position de l’utilisateur. Une méthode d’astronavigation utilise même l’angle de la Lune pour calculer l’heure, un élément d’information essentiel pour les marins pré-modernes voyageant sur des mers inconnues. (Crédit : Marie-Lan Nguyen)
La révolution copernicienne
Avant le 16e siècle, on pensait couramment que la Terre était au centre du système solaire, tous les autres objets célestes tournant autour d’elle. C’est ce qu’on appelle le modèle géocentrique. Cette théorie ne correspondait cependant pas à certaines observations déroutantes faites par les astronomes, comme la trajectoire des planètes qui semblaient reculer sur leur orbite.
Lorsque nous observons, depuis la Terre, les planètes autour du Soleil, elles ne semblent pas toujours se déplacer dans une seule direction dans notre ciel. Parfois, elles semblent faire une boucle en arrière pendant de courtes périodes de temps. C’est ce qu’on appelle le mouvement rétrograde et c’est l’une des principales preuves que le Soleil se trouve au centre du système solaire et que toutes les planètes tournent autour de lui.
En 1543, l’astronome polonais Nicolaus Copernic a proposé un modèle héliocentrique du système solaire dans lequel les planètes tournent autour du Soleil. Ce modèle expliquait la trajectoire inhabituelle des planètes que les astronomes avaient observée. La nouvelle théorie était l’une des nombreuses idées révolutionnaires sur l’astronomie qui ont émergé pendant la période de la Renaissance.
Le travail des astronomes Tycho Brahe et Johannes Kepler a conduit à une description précise des mouvements planétaires et a jeté les bases de la théorie de la gravitation d’Isaac Newton. Ces progrès ont considérablement amélioré la compréhension de l’univers par l’humanité. Leurs observations et leurs recherches ont été renforcées par l’invention du télescope au début du 17e siècle. L’astronome italien Galileo Galilei a popularisé l’utilisation des télescopes pour étudier et découvrir les objets célestes, notamment les quatre plus grosses lunes de Jupiter. En son honneur, elles sont connues sous le nom de lunes galiléennes.
Un univers de connaissances en expansion
Au cours des siècles suivants, les astronomes du monde entier ont formalisé l’étude du ciel en créant des catalogues détaillés d’étoiles, d’amas d’étoiles et de nébuleuses. Après avoir découvert Uranus en 1781, William Herschel ouvre de nouveaux champs de recherche en 1800 en découvrant le rayonnement infrarouge – un type de lumière non visible par l’œil humain.
D’autres ont profité des progrès rapides dans les domaines de l’optique et de l’imagerie. En 1923, Edwin Hubble a fondamentalement changé la vision scientifique de l’univers lorsqu’il a utilisé le télescope Hooker de 2,5 m de diamètre pour prouver que la nébuleuse d’Andromède s’étend au-delà de notre galaxie de la Voie lactée.
La découverte par Hubble de l’expansion continue de l’univers a également ouvert la voie à d’autres astronomes pour théoriser son origine. La théorie du big bang, d’abord proposée par Georges Lemaître, a ensuite été étayée par des preuves solides : la découverte du fond diffus cosmologique (CMB), un « bruit » faible laissé par l’explosion massive qui a donné naissance à tout ce qui existe dans l’univers. Le CMB a été découvert accidentellement par des radioastronomes cinq ans seulement avant l’alunissage d’Apollo 11 en 1969.
Les améliorations apportées au lancement et à la conception des satellites ont permis aux astronomes de recueillir encore plus de données sur les planètes de notre système solaire dans la seconde moitié du 20e siècle. Plusieurs campagnes de sondes spatiales robotisées, dont Mariner, Venera et Voyager, se sont aventurées plus loin que jamais auparavant.
Astronomie aujourd’hui
Le télescope spatial James Webb, fruit d’une collaboration entre la NASA, l’Agence spatiale canadienne et l’Agence spatiale européenne, est le télescope spatial le plus complexe et le plus puissant jamais construit. Il aidera les scientifiques à mieux comprendre l’univers depuis sa position dans l’espace. (Crédit : NASA)
Aujourd’hui, les astronomes collectent des données sur les objets célestes en utilisant d’énormes télescopes au sol ainsi que dans l’espace. Ces télescopes modernes équipés de miroirs massifs permettent aux astronomes de capter la lumière d’objets très peu lumineux et très éloignés. Des techniques spécialisées et des instruments scientifiques sensibles ont été développés pour étudier non seulement la lumière visible, mais aussi l’ensemble du spectre électromagnétique de la lumière, y compris la lumière infrarouge, les ondes radio et les rayons X.
De grands télescopes complexes et des techniques avancées ont même permis aux astronomes d’observer directement des phénomènes tels que les trous noirs, les exoplanètes lointaines et les ondes gravitationnelles.
Grâce à la taille même de son miroir doré de 6,5 mètres de diamètre, le télescope spatial James Webb est le plus grand télescope spatial jamais construit. Prévu pour être lancé en 2021, le Webb utilisera ses instruments de précision pour scruter les nuages de poussière cosmique afin de recueillir la lumière infrarouge d’étoiles et de galaxies lointaines, donnant ainsi aux astronomes canadiens un aperçu inédit des premiers instants de notre univers et de planètes jamais vues tournant autour d’autres étoiles.
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