1er janvier 1925: le jour de la découverte de l'univers

La nébuleuse d'Andromède, photographiée à l'observatoire de Yerkes vers 1900. Pour nous, c'est une galaxie évidente. Elle a ensuite été décrite comme une "masse de gaz lumineux" d'origine inconnue.

Et quelle est la particularité de cette date? Le Nouvel An n'est qu'un retournement occasionnel du calendrier, mais il peut également servir de moment d'élévation, de mise à jour et de révision des idées. Cela s'est produit avec l'une des dates les plus inhabituelles de l'histoire des sciences, le 1er janvier 1925. Nous pouvons dire que rien de remarquable ne s'est produit alors, juste un rapport ordinaire lors d'une conférence scientifique. Ou il peut être célébré comme l'anniversaire de la cosmologie moderne, le moment où l'humanité a découvert l'Univers tel qu'il est.

Avant cela, les astronomes avaient une vision à courte vue et limitée de la réalité. Comme cela arrive souvent même avec les esprits les plus ingénieux, ils ont vu, mais ne comprenaient pas, ce qu'ils regardaient. Mais le fait clé était juste devant leurs yeux. Il y avait des nébuleuses spirales intéressantes dispersées dans le ciel, des tourbillons de lumière ressemblant à des sommets. La plus célèbre d'entre elles, la nébuleuse d'Andromède, était si brillante qu'elle pouvait facilement être vue la nuit. Mais la signification de ces objets omniprésents est restée un mystère.

Certains pensaient que les nébuleuses spirales étaient des systèmes stellaires énormes et éloignés, des «univers insulaires», comparables à notre galaxie de la Voie lactée. Beaucoup d'autres étaient convaincus qu'il ne s'agissait que de petits nuages ​​de gaz étroitement espacés. De leur point de vue, d'autres galaxies, si elles existaient, n'étaient pas visibles et étaient loin dans les profondeurs de l'espace. Ou peut-être qu'il n'y avait pas d'autres galaxies, mais il n'y avait qu'une seule Voie Lactée - un système qui déterminait l'Univers. Les différends entre les deux parties étaient si chauds qu'ils ont conduit au célèbre grand différend de 1920, qui s'est terminé par un tirage insatisfaisant.

L'idée correcte de notre place dans l'Univers n'est apparue que quelques années plus tard, dans le travail d'un des astronomes les plus célèbres: Edwin Powell Hubble. Depuis 1919, Hubble est devenu l'un des observateurs les plus patients et les plus scrupuleux de l'Observatoire Mount Wilson en Californie. Et l'observatoire lui-même est devenu l'avant-garde principale de la recherche astronomique, la maison du télescope Hooker de 100 pouces récemment créé - alors c'était le plus grand télescope du monde. C'était la combinaison parfaite du bon observateur au bon endroit au bon moment.

Hubble a été grandement aidé par une étude précédente de Vesto Melvin Sliferde l'Observatoire Lowell, l'un des héros méconnus de la cosmologie moderne. Slipher a découvert que de nombreuses nébuleuses en spirale se déplacent à des vitesses énormes, plus rapidement que toutes les étoiles connues, et qu'elles se déplacent principalement de nous. Pour Slifer, cette découverte était une preuve convaincante de l'indépendance de ces systèmes, tirée par des mécanismes inconnus opérant en dehors de la Voie lactée. Mais Slifer n'avait pas les ressources nécessaires pour prouver son interprétation. Il avait besoin d'un télescope géant, tel que le Hubble avait monté sur le mont Wilson. C'est là que notre histoire passe à la vitesse supérieure.


Edwin Hubble conduisant un télescope de 100 pouces au mont Wilson, vers 1922

Hubble a toujours fait attention aux théories et aux interprétations. Il a concentré son attention scientifique sur les nébuleuses spirales sans souligner la nécessité de prouver la théorie des «univers insulaires». Il a préféré attendre jusqu'à ce qu'il puisse présenter une confirmation ou une réfutation sans équivoque de cette théorie - selon ce que les preuves indiquent.

En 1922, une autre pièce importante du puzzle est apparue. Cette année-là, l'astronome suédois Knut Emil Lundmark a vu ce qu'il considérait comme des étoiles distinctes dans les bras de la nébuleuse spirale M33. Peu de temps après, John Duncan de l'Observatoire du Mont Wilson a repéré des points de lumière s'estompant et s'évasant dans la même nébuleuse. Serait-ce des étoiles variables, similaires à celles qui existent dans la Voie lactée, mais beaucoup plus faibles en raison de la grande distance qui les sépare?

Sentant que la réponse était proche, Hubble redoubla d'efforts. Il a passé des nuits dans sa chaise en bois préférée, contrôlant un télescope Hooker monté sur acier pour éliminer les effets de la rotation de la Terre. La tentative a réussi sous la forme d'images détaillées de la vitesse d'obturation de la nébuleuse d'Andromède. La lumière tachetée de la nébuleuse a commencé à se transformer en de nombreux points lumineux qui ne ressemblaient pas à du gaz, mais à un essaim géant d'étoiles.

La preuve finale est apparue en octobre 1923, lorsque Hubble a remarqué un scintillement caractéristique d'une étoile variable distincte de la classe des Céphéides dans l'un des bras d'Andromède. La luminosité apparente d'une telle étoile varie de façon prévisible et périodique, et sa propre luminosité dépend de la période des oscillations. Juste en mesurant le cycle de scintillement des étoiles de 31 jours, Hubble pouvait calculer la distance qui le séparait. Selon ses calculs, il s'est avéré 930 000 années-lumière - moins de la moitié de l'estimation d'aujourd'hui, mais pour l'heure c'est toujours un chiffre choquant. Cette distance situait Andromède, l'une des nébuleuses spirales les plus brillantes et peut-être les plus proches, bien au-delà de la Voie lactée.

En principe, c'est alors que le grand débat a été résolu. Les nébuleuses spirales étaient d'autres galaxies, et notre Voie Lactée n'était que l'un des avant-postes d'un Univers incroyablement vaste. Mais l'histoire ne s'arrête pas là.

Avec sa prudence habituelle, Hubble a commencé à chercher plus de preuves. En février suivant, il découvrit peut-être une autre céphéide à Andromède, plusieurs céphéides en M33 et, peut-être, trois autres nébuleuses. Et quand il n'y avait aucun doute, il a écrit à propos de cette nouvelle à son rival de longue date, Harlow Shapley, l'un des principaux partisans de l'idée de petites nébuleuses en spirale à proximité, afin de le taquiner. "Vous serez intéressé de savoir que j'ai trouvé Céphéid dans la nébuleuse d'Andromède", a commencé la lettre.

Shapley n'avait pas besoin de lire plus loin pour comprendre l'importance des mots de Hubble. "Cette lettre a détruit mon univers", a déclaré Cecilia Payne-Gaposchkin, Shapley Cecilia avec colère, en disant à Cecilia Payne-Gaposchkin, une candidate au doctorat à Harvard, qui était dans le laboratoire au moment où le message est arrivé de Hubble. Payne-Gaposhkina était une autre figure clé de l'astrophysique moderne. Par une coïncidence surprenante, son travail de pionnier sur le spectre stellaire s'est achevé le 1er janvier 1925!

Malgré l'excitation apparemment joyeuse des découvertes d'Andromède, Hubble hésitait toujours avec la publication des résultats. Malgré toute sa confiance ostentatoire, il était terriblement inquiet de l'annonce bruyante et prématurée de la découverte. Chaque fois, en allant de la réunion pour un dîner officiel à 17 h au monastère, le logement du mont Wilson, Hubble rencontra ses collègues astronomes. Tous n'ont pas accepté l'existence d'autres galaxies. En tant que scientifique prétentieux qui surveillait attentivement sa réputation, Hubble avait peur de ressembler à un imbécile.

Adrian van Maanen, un astronome hollandais joyeux et beau au mont Wilson, a soutenu énergiquement le contraire. Il était convaincu d'avoir observé la rotation de certaines nébuleuses spirales, ce qui n'était possible que si elles étaient suffisamment petites et situées suffisamment près. Hubble s'inquiétait de la présence d'un scientifique qui doutait dans ses rangs et a persisté jusqu'à ce qu'il gagne une confiance absolue dans les résultats. Van Maanen n'a pas compris où il avait tort et a refusé d'admettre l'erreur. Hubble a finalement révisé les archives photographiques de son collègue, et a annoncé que "les rotations précédemment trouvées étaient le résultat d'erreurs systématiques latentes et n'indiquaient pas le mouvement de nébuleuses, réel ou apparent". D'un point de vue académique, ce fut une réprimande très vive.


La seule étoile variable vue par Hubble dans la nébuleuse d'Andromède a changé notre compréhension globale de la taille de l'espace. À gauche, l'image qui a permis la découverte. À droite, la courbe de luminosité des étoiles.

Des informations sur la découverte de Hubble ont inévitablement été divulguées à la presse. En conséquence, la première annonce publique d'une percée astronomique était une petite note, tenue dans le New York Times le 23 novembre 1924. La découverte la plus importante au cours des trois derniers siècles liée à l'espace est sortie comme une nouvelle de tout un tas!

Et pourtant, Hubble s'est retenu de la publication officielle. L'éminent astronome Henry Norris Russell l'a persuadé de présenter ses découvertes lors d'une réunion dans la capitale de l'American Association of Scientific Achievements, qui a offert un prix de 1 000 $ pour le meilleur travail. Quand Hubble n'a jamais offert son travail, Russell a grogné: «Eh bien, c'est un âne. Un millier de dollars faciles entre ses mains, et il refuse de le prendre. " Et puis Russell a ouvert le courrier et a constaté que le travail de Hubble venait d'arriver.

Et ce n'est que maintenant que nous approchons d'une annonce publique étonnante. Le 1er janvier 1925, Hubble est isolé sur le mont Wilson et Russell lit son ouvrage révolutionnaire sur l'existence d'autres galaxies devant une foule enthousiaste. Hubble a remporté une partie du prix du meilleur travail. Elle a terminé le grand débat, et plus encore. Elle a considérablement augmenté la taille du célèbre univers de 100 000 fois. Elle a préparé le terrain pour l'ouverture d'un univers en expansion, et, par conséquent, le Big Bang original (qui était déjà indiqué par les vitesses enregistrées par Slifer). S'il est possible de fixer n'importe quelle date comme l'anniversaire de la cosmologie moderne, alors c'est elle.

Curieusement, c'est Shapley, et non Hubble, qui a suggéré que les astronomes adaptent leur nomenclature à une nouvelle réalité et appellent les systèmes stellaires externes des «galaxies». Hubble a toujours utilisé des vues conservatrices du monde, ce qu'il a réfuté. Il a également naturellement préféré être en désaccord avec les idées avancées par son rival, Shapley. Par conséquent, Edwin Hubble, un homme qui a prouvé que la Voie lactée n'est qu'une des innombrables galaxies, n'a cessé d'appeler ces objets "nébuleuses extra-galactiques".

Regardant les fluctuations cycliques de la luminosité des céphéides à Andromède, Hubble a élargi les possibilités de l'esprit humain d'une autre manière encore. Il nous a soulagés des craintes que les étoiles qui sont extrêmement éloignées de nous se comportent différemment de celles de notre quartier. Maintenant que les scientifiques pouvaient rechercher des étoiles dans d'autres galaxies, ils pouvaient déterminer la constance de l'univers dans l'espace et le temps.

Selon les estimations modernes, la galaxie d'Andromède est à 2,5 millions d'années-lumière de nous, c'est-à-dire que la lumière que nous voyons a commencé il y a 2,5 millions d'années. Il s'avère que nous voyons les étoiles de cette galaxie non seulement éloignées pendant 2,5 millions d'années-lumière, mais vivant également dans 2,5 millions d'années dans le passé. Cependant, ils ressemblent aux étoiles les plus proches de nous. Et quand Edwin Hubble et d'autres astronomes ont regardé encore plus loin, ils ont ajouté de plus en plus de preuves d'uniformité spatiale et temporelle. Dans tout l'espace et à travers le temps, les atomes semblent émettre la même lumière et les étoiles variables obéissent aux mêmes lois physiques.

Cette constance de la nature a donné une conviction à la recherche d'un ensemble de règles opérant à travers le cosmos. Ou, comme dirait Albert Einstein, cela a montré que Dieu ne change pas les règles du cosmos. C'était un sacré bon cadeau d'anniversaire pour l'esprit humain.

Source: https://habr.com/ru/post/fr401019/