Les distances dans l'Univers

Lorsqu'ils observent la voûte céleste, les astronomes s'intéressent à de nombreux objets : planètes, nébuleuses, galaxies, satellites, étoiles... Chaque objet céleste appartient à une catégorie bien précise en fonction de sa nature. Toutefois, alors que certains objets comme la Lune ou le Soleil nous paraissent assez proches de la Terre, tout le reste n'est pas forcément visible à l’œil nu. Cela engendre un problème de taille : la plupart des objets célestes connus à ce jour ne sont accessibles qu'à l'aide d'un télescope. Autrement dit, ces objets sont parfois très peu lumineux lorsqu'ils sont vus depuis la Terre. Plus contraignant encore, cela implique d'utiliser de grandes échelles de référence, notamment en terme de distance. C'est d'ailleurs pour cette raison que l'on parle d'années lumières et non-pas de kilomètres lorsque l'on évoque les distances dans l'univers. 

Utiliser l'année-lumière comme référence, qu'est-ce que ça signifie ?

Dans l'univers, les distances sont très grandes. De ce fait, pour les calculer, l'unité de mesure métrique n'est pas satisfaisante. Il importe donc d'employer une unité plus adaptée. Les astronomes se servent donc de l'année-lumière.

Une année-lumière correspond à la distance parcourue pendant un an, à la vitesse de la lumière (soit 299 792 458 mètres par seconde, c'est-à-dire environ 300 000 km/s). Cela représente une distance considérable ! Par exemple, il faut 8 minutes pour parcourir la distance Terre-Soleil (150 millions de kilomètres environ) à la vitesse de la lumière. L'étoile la plus proche de nous après le Soleil , Proxima Centauri, se trouve à 4,3 années-lumières de la Terre...

Pour donner un exemple d'un autre genre, si l'on parle d'une galaxie située à 10 000 années-lumière de la Terre, cela signifie qu'il nous faudrait 10 000 ans pour atteindre cette galaxie, à une vitesse de 300 000 km par seconde ! Les objets célestes que nous observons sont donc très éloignés de notre planète.

Suite à ce constat, une nouvelle question se pose : puisque les dimensions de l'univers sont gigantesques, comment peut-on se repérer dans l'espace ? Il est vrai que les objets célestes sont répartis de manière aléatoire alors que l'univers correspond à une échelle énorme. Face à cela, il est heureusement possible de s'y retrouver. En effet, l'univers s'organise selon plusieurs échelles :

→ Tout commence au centre du système solaire. Par définition, c'est là que l'on trouve notre Soleil. Autour de celui-ci, on compte huit planètes. Classées par ordre de distance (de la plus proche à la plus éloignée du Soleil), elles s'organisent de la manière suivante : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Vient ensuite Pluton qui est aujourd'hui considérée comme une planète naine. Notre système solaire est ensuite doté d'une ceinture d'astéroïdes appelée la ceinture de Kuiper. Enfin, à l'extrême bord du système solaire, le nuage d'Oort marque la dernière frontière de l'univers proche. 

→ Ensuite, il existe d'autres soleils. Le notre n'est pas unique : en réalité, on connaît environ 234 milliards de soleils ! Pour mieux comprendre, il faut savoir que les mots « soleil » et « étoile » désignent la même chose. De ce fait, les étoiles que l'on voit dans le ciel sont elles-aussi des soleils ! Ils ne nous éclairent pas autant que notre Soleil car ils sont très éloignés de la Terre.

→ Puisqu'il y a des milliards de Soleils, cela signifie qu'il existe aussi d'autres systèmes solaires. Parmi tous ces Soleils que nous voyons dans le ciel, certains d'entre eux ont probablement des planètes qui tournent autour d'eux. A l'heure actuelle, on estime en moyenne que 9 étoiles sur 10 possèdent une planète (minimum). Cela représente un très grand nombre de mondes potentiels ! Il s'agit ici des exoplanètes. 

→ Si l'on considérait précédemment qu'il existe 234 milliards d'étoiles, cela n'est pas tout à fait vrai. Plus précisément, toutes les étoiles observables depuis la Terre se situent dans notre galaxie (que l'on surnomme parfois la Voie Lactée). Dans chaque galaxie, les étoiles sont plus nombreuses au fur et à mesure que l'on s'approche du centre galactique. Les étoiles ne sont pas toujours équitablement réparties : les amas d'étoiles sont ainsi plus denses en étoiles qu'ailleurs. De même, c'est dans les nébuleuses que naissent les étoiles. En l'absence de nébuleuses, le nombre d'étoiles peut donc diminuer. 

→ Alors que l'on dénombre environ 234 milliards d'étoiles dans notre ciel, cela n'est donc valable que pour la Voie Lactée. Or, celle-ci n'est pas seule : il existe des milliards d'autres galaxies, elles-mêmes réparties dans des amas de galaxies ! Inutile de préciser que cela représente une quantité gigantesque d'étoiles dans l'univers... un tel nombre s'avère même inimaginable. 

En bref, l'univers peut être comparé à une gigantesque soupe dans laquelle on trouverait des grumeaux (ici, les galaxies). A ceci près que la soupe serait immense, et que les innombrables grumeaux seraient minuscules...

Et le reste ?

Une précision s'impose à propos des nébuleuses et des amas stellaires.

Les nébuleuses sont de gigantesques nuages de gaz et de poussière. On les trouve à l'intérieur des galaxies. C'est dans les nébuleuses que se forment les étoiles, via un processus physique-chimique.

Les amas stellaires, quant à eux, se trouvent eux-aussi à l'intérieur des galaxies. Ce sont en fait des étoiles dont le chemin se croise en un point donné, d'où l'impression pour nous de voir un « amas ». Puisque les étoiles avancent dans l'espace, les amas se forment et se déforment au fil des millions d'années.

Et les satellites naturels ?

Tout le monde connaît la Lune, celle qui tourne autour de la Terre, mais en réalité il en existe beaucoup d'autres. Par exemple, on dénombre environ 60 satellites naturels qui tournent autour de Jupiter. Mercure, elle, n'en possède pas. Les lunes sont des satellites naturels qui tournent autour d'une planète. Leur nombre varie d'une planète à l'autre. Il n'est pas obligatoire qu'une planète possède des satellites. Toujours est-il que ces objets restent assez proches de leur planète. La Lune par exemple se situe à environ 380 000 km de la Terre. 

Pour résumer :

L'univers est la plus grande échelle connue à ce jour.

Dans l'univers, on trouve des galaxies.

Dans les galaxies, on trouve des amas stellaires et des nébuleuses.

Dans les nébuleuses, on trouve des étoiles. Il y a aussi des étoiles en dehors des nébuleuses.

Autour des étoiles, on trouve des planètes.

Autour des planètes, on trouve parfois des satellites naturels.

Et autour de certaines lunes, on trouve parfois des modules lunaires, mais c'est une autre histoire...