Oral physique: Comment a t-on compris que l'univers etait en expansion

« Grâce a quelles lois de physique à ton compris que l’univers était en expansion? Bonjour, je m’appelle Timéo Prsoper, j’ai 18 ans, et je suis un élève au lycée Toulouse Lautrec a Toulouse.

Aujourd’hui, je vais vous parler de l’univers et plus précisément, comment à t-on compris que l’univers était en expansion.

Pour mieuc centrer mon étude, j’ai décidé d’étudier plus précisement notre voie lactée et la galaxie Omega Centauri ( NGC 5139) car c’est un francais (Messier) qui l’a découverte Avant de commencer réellement, commençons par un petit exemple pour montrer que l’univers est bel est bien en expansion.

Dans notre exemple, l’univers sera un ballon gonflable.

On marque avec un stylo un point quelconque sur la surface et on trace un petit cercle autour, en marquant deux points sur le cercle.

On gonfle le ballon progressivement. À mesure que le cercle grandit, la distance au centre grandit, de même que la distance entre les deux points du cercle.

Cela s’applique quel que soit le point initial choisi.

Pour avoir une image d’un univers en expansion, il suffit de généraliser le cas d’une surface au cas d’un volume.

Chaque point « voit » les autres points s’éloigner de lui comme s’il était le centre de l’expansion. À la suite de la publication de la théorie d’Einstein, de nombreux scientifiques essaient de l’appliquer à différentes situations physiques.

Parmi celles-ci, une situation extrême : puisque la relativité générale est la théorie à utiliser pour les corps les plus massifs, pourquoi ne pas l’appliquer au plus massif de tous : l’Univers tout entier ? Les premières tentatives de ce genre sont l’œuvre du chanoine belge Georges Lemaître.

En utilisant quelques hypothèses simplificatrices, ce dernier applique la théorie d'Einstein et aboutit à une conclusion a priori choquante : d’après les équations, l’Univers pourrait être en expansion du fait de la dilatation de l’Espace-Temps ! En 1929, l’astronome américain Edwin Hubble montre que l’Univers est bel et bien en expansion.

Pour cela, il observe les galaxies les plus proches de la nôtre avec un télescope.

Mais comme il est impossible de visualiser directement leur mouvement, Hubble a recours à une mesure bien particulière : l’effet Doppler de la lumière qu’elles émettent.

L’effet Doppler peut être observé au passage d’une voiture de pompiers : quand la voiture s’approche, le son de la sirène paraît plus aigu et, quand elle s’éloigne de nous, il semble plus grave.

La lumière étant une onde, tout comme le son, elle est sujette à un phénomène analogue : une galaxie qui s’éloigne émet une lumière qui nous paraît plus rouge ; une galaxie qui s’approche émet une lumière qui semble plus bleue. Si les galaxies (y compris la nôtre) étaient juste en mouvement quelconque les unes par rapport aux autres, comme des enfants dans une cour d’école, il devrait y en avoir une partie qui s’éloigne de nous et une partie qui s’approche. Mais si elles s’éloignent toutes, c’est qu’il se passe une chose différente : c’est l’ensemble de l’Univers qui est en expansion. Effet Doppler classique Lorsqu'un objet en mouvement par rapport à vous émet une onde, définie par une longueur d'onde, le déplacement de l'objet induit une dilatation ou une compression de l'onde, si l'objet s'éloigne ou se rapproche de vous.

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De là, un décalage la de longueur d'onde, ou, ce qui est équivalent, de la fréquence de.... »