L’astronomie et les timbres (3ème partie) par Alain Legrand (N°528, décembre 2009) (Article de Philatélie Populaire)

Les étoiles ne sont pas isolées, elles font toutes parties de galaxies. Celles-ci sont plus ou moins grosses et peuvent réunir de quelques dizaine de millions à des milliers de milliards (1012) d’étoiles Elles ont des forment variés, allant des spirales (celles représentés sur les timbres par souci esthétique) aux lenticulaires ou aux elliptiques. Elles changent de forme au cours de leur vie au rythme des collisions (voir des fusions) avec leurs voisines.

Sur le haut du bloc de Palau ci dessus, montrant Hubble et le télescope spatial portant son nom, on voit le schéma des différents types de galaxies, dans une vision d’évolution (elliptiques vers spirales) qui a été infirmé depuis.

Les étoiles ne sont pas réparties uniformément répartie dedans. Il existe des amas globulaires en leur sein. Par contre, toutes possèdent un bulbe central plus densément peuplé.

La notre, la Voie lactée, est une galaxie géante, entourée d’une dizaine de galaxies satellites, dont les deux nuages de Magellan (ci dessous sur timbres de St Hélène)

Les galaxies sont elle-même membres d’amas de galaxies. Notre « groupe local » est lui constitué des deux galaxies géantes que sont la Voie lactée et Andromède et de tous leurs satellites. Ce groupe serait lui-même un satellite de l’amas de la Vierge qui contient plusieurs centaines de galaxies géantes. Tout ce monde, forme un superamas, la plus grande structure connue actuellement.

Les galaxies ne sont donc pas isolées dans l’espaces, mais interagissent entre elles. Les collisions ne sont pas rares, mais courantes dans leur évolution. D’ailleurs la Voie Lactée « fonce » sur sa voisine Andromède qu’elle « rencontrera » dans quelques milliards d’années. Il n’en résultera rien de spectaculaire. La densité d’étoile est faible dans une galaxie. Elles s’interpénètreront et se sépareront, laissant comme seule trace une déformation de leurs bras spiraux.

Certaines galaxies ont un centre qui émet de grandes quantités de lumière et envoient dans l’espace environnant de puissants jets de matières sur des milliers d’années lumières. Ces galaxies, dites à noyau actif, portent aussi le nom de leur découvreur, Seyfert (sur le timbre d’Angleterre ci dessous issu du bloc paru dans le N°527, on distingue le jet qui se transforme en lobe à grande distance. )

Quasar, trous noirs…

Mais il existe des « monstres », dont la région centrale émet plus que la Voie Lactée toute entière. C’est le même phénomène que celui des galaxies de Seyfert mais en beaucoup plus puissant. On a put déterminer que l’objet qui émet avec cette force est plus petit que notre système solaire. On les a baptisé quasar (Quasi Stellar radio source, quasi-étoile radio émettrice en français) car ils ont été découverts en premier par les radiotélescopes. Seule explication pour cette machine infernale : un trou noir géant au centre d’une galaxie qui « mange » le gaz environnant. Celui-ci en tombant s’échauffe et libère cette grande quantité de rayonnement. La masse du trou noir central est estimée à quelques millions de masses solaires à 18 milliards pour le massif répertorié.

Toutes les galaxies semblent héberger en leur centre un trou noir géant, mais, comme dans la Voie Lactée (où il est estimé à 2 millions de masses solaires), il n’y a pas toujours de gaz qui s’y précipite, donc pas d’émission de lumière. Le trou noir semble alors dormir et attendre, comme celui de la Voie lactée.

Cette vue d’artiste, sur le bloc ci-dessus, n’a rien à voir avec ce que nous pourrions apercevoir car un trou noir, par définition, ne se voit pas. Il absorbe tout y compris la lumière. De plus ce schéma, pourtant très utilisé, le représente dans l’espace-temps à 4 dimension et la distorsion a lieu le long de l’axe temporel et non dans l’espace.

L’étude des trous noirs est toujours en chantier, d’autant plus que nous n’en avons pas encore détecté avec certitude.Dans les années 1990, S. Hawkins a montré qu’ils s’évaporent lentement et surtout possèdent des propriétés thermodynamiques que l’on attendait pas : une entropie (mesure du désordre) et une température.

La « fuite » des galaxies

C’est l’une des grandes découvertes du 20ème siècle attribuée à Edwin Hubble, grâce au fabuleux télescope du Mont Palomar, en Californie (toujours cette dualité découverte – instruments), mais prédite par l’abbé belge Georges Lemaître, le père de l’expansion de l’univers. Les galaxies se fuient les unes les autres et ce proportionnellement à leur distance. C’est la relativité d’Einstein qui donne l’explication : l’univers n’est pas statique, il est en expansion. Ce ne sont pas les galaxies qui se déplacent mais l’espace lui-même qui se dilate.

La Cosmologie

C’est le domaine de l’infiniment grand, la compréhension de l’univers dans son ensemble, de ses origines et de son devenir. Un travail très théorique et spéculatif, peu représenté en philatélie car les chercheurs sont toujours vivants et le sujet peu propice à la représentation. La théorie actuelle est celle du « Big-bang », corroborée par la découverte de l’expansion de l’univers et du rayonnement fossile de l’univers. Elle a été émise la première fois par Georges Lemaître, un abbé jésuite belge : Non seulement l’univers se dilate, mais il a été tout petit et infiniment dense et… il a un début ! L’univers a perdu son éternité !

Ce « début » a réveillé les créationnistes, mais comme l’a expliqué Lemaître lui même, c’est une vision incorrecte, car l’univers et donc la géométrie qui le décrit, n’existent pas au moment de la « création » ! Donc nos connaissances sont insuffisantes pour ne serait-ce qu’appréhender le phénomène. Il ne faut pas oublier qu’en mathématiques, un univers peut être borné sans que cette borne existe pour autant. De plus, le temps, n’est pas présent en tant que tel, mais se différentie de l’espace dans les tous débuts. Ce sont des concepts révolutionnaires, encore mal assimilés par nos esprits.

La preuve finale du « Big Bang » fut la découverte du fond cosmologique diffus, prédit par Gamow, ce sont des photons émis lorsque l’univers avait 400 000 ans moment où sa température est tombé sous le seuil d’absorption des photons par les autres particules. Ils sont un vestige de cet instant là, leur température est de 3K (-270°), comme indiqué sur ce timbre de Suède (ci-dessous).

Structure à grande échelle de l’univers

Les amas galaxies ne sont pas répartis uniformément, mais s’arrangent autour d’immenses cellules vides dont ils occupent les bords, comme le montre ce timbre d’Estonie (ci-dessous).

Et ensuite ? Toujours plus loin et plus grand !

Mais pour comprendre l’univers dans sa globalité, il va falloir intégrer…l’infiniment petit, décrit par la mécanique quantique. L’astronomie actuelle repose sur la théorie de la relativité. Or celle-ci est incompatible avec l’autre grande théorie universelle : celle des quantas découverte aussi dans les années 1920, mais moins intuitive et moins bien comprise. La réunion des deux est le défi de la physique du 21ème siècle et révolutionnera certainement aussi l’astronomie. De plus, avec la mise en orbite d’observatoires de plus en plus efficaces, gageons que de nouvelles découvertes ne tarderont pas. Pour finir, N’oublions pas aussi le plaisir simple des nuits d’été quand passent les étoiles filantes. Ou bien, de celui d’un beau ciel étoilé par une nuit dégagée, qui suffit à nous émerveiller.

De nombreux ouvrages de vulgarisation scientifique existent. Côté philatélie, je vous conseille le site internet de Edward A. Locke, en Anglais, pas complet, mais un index utile ((http://www.spaceandastronomystamps.com/).