L’univers est tout. Il inclut tout l’espace, et toute la matière et l’énergie que l’espace contient. Cela inclut même le temps lui-même et, bien sûr, cela vous inclut.

La Terre et la Lune font partie de l’univers, tout comme les autres planètes et leurs dizaines de lunes. Avec les astéroïdes et les comètes, les planètes orbitent autour du Soleil. Le Soleil est l’une des centaines de milliards d’étoiles de la Voie Lactée, et la plupart de ces étoiles ont leurs propres planètes, appelées exoplanètes.

La Voie Lactée n’est qu’une des milliards de galaxies de l’univers observable — toutes, y compris la nôtre, auraient des trous noirs supermassifs en leur centre. Toutes les étoiles de toutes les galaxies et toutes les autres choses que les astronomes ne peuvent même pas observer font toutes partie de l’univers. C’est, simplement, tout.

La nébuleuse de formation d’étoiles W51 est l’une des plus grandes « usines d’étoiles » de la Voie Lactée. Des « usines à étoiles » comme celle-ci peuvent fonctionner pendant des millions d’années. La région rouge caverneuse sur le côté droit de W51 est plus ancienne, évidente dans la façon dont elle a déjà été découpée par les vents de générations d’étoiles massives (celles d’au moins 10 fois la masse de notre Soleil). La poussière et le gaz dans la région sont encore plus balayés lorsque ces étoiles meurent et explosent sous forme de supernovas. Sur le côté gauche plus jeune de la nébuleuse, de nombreuses étoiles commencent tout juste à évacuer le gaz et la poussière. Crédit: NASA / JPL-Caltech

Bien que l’univers puisse sembler un endroit étrange, il n’en est pas un lointain. Où que vous soyez en ce moment, l’espace n’est qu’à 100 kilomètres (62 miles). De jour comme de nuit, que vous soyez à l’intérieur ou à l’extérieur, endormi, déjeunant ou somnolant en classe, l’espace est à quelques dizaines de kilomètres au-dessus de votre tête. C’est en dessous de toi aussi. À environ 8 000 miles (12 800 kilomètres) sous vos pieds — de l’autre côté de la Terre — se cache le vide impitoyable et le rayonnement de l’espace.

En fait, vous êtes techniquement dans l’espace en ce moment. Les humains disent « dehors dans l’espace » comme s’il était là et que nous étions ici, comme si la Terre était séparée du reste de l’univers. Mais la Terre est une planète, et elle est dans l’espace et fait partie de l’univers comme les autres planètes. Il se trouve que les choses vivent ici et que l’environnement près de la surface de cette planète particulière est hospitalier pour la vie telle que nous la connaissons. La Terre est une exception minuscule et fragile dans le cosmos. Pour les humains et les autres êtres vivants sur notre planète, pratiquement tout le cosmos est un environnement hostile et impitoyable.

Cette image en couleur vraie montre l’Amérique du Nord et l’Amérique du Sud telles qu’elles apparaîtraient depuis l’espace à 22 000 miles (35 000 km) au-dessus de la Terre. L’image est une combinaison de données provenant de deux satellites. L’instrument MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) à bord du satellite Terra de la NASA a recueilli les données de surface terrestre pendant 16 jours, tandis que le Satellite Géostationnaire Opérationnel Environnemental (GOES) de la NOAA a produit un instantané des nuages de la Terre et de la Lune. Image créée par Reto Stöckli, Nazmi El Saleous et Marit Jentoft-Nilsen, NASA GSFC

Quel âge a la Terre?

Quel âge a la Terre?

Notre planète, la Terre, est une oasis non seulement dans l’espace, mais dans le temps. Cela peut sembler permanent, mais la planète entière est une chose éphémère dans la durée de vie de l’univers. Pendant près des deux tiers du temps depuis le début de l’univers, la Terre n’existait même pas. Il ne durera pas non plus éternellement dans son état actuel. Dans plusieurs milliards d’années, le Soleil se dilatera, avalant Mercure et Vénus et remplissant le ciel terrestre. Il pourrait même s’étendre assez grand pour avaler la Terre elle-même. C’est difficile d’en être certain. Après tout, les humains ne font que commencer à déchiffrer le cosmos.

Alors que le futur lointain est difficile à prédire avec précision, le passé lointain l’est un peu moins. En étudiant la désintégration radioactive des isotopes sur Terre et dans les astéroïdes, les scientifiques ont appris que notre planète et le système solaire se sont formés il y a environ 4,6 milliards d’années.

Quel âge a l’univers ?

Quel âge a l’univers ?

L’univers, quant à lui, semble avoir environ 13,8 milliards d’années. Les scientifiques sont arrivés à ce nombre en mesurant l’âge des étoiles les plus anciennes et la vitesse à laquelle l’univers se développe. Ils ont également mesuré l’expansion en observant le décalage Doppler de la lumière des galaxies, qui se déplacent presque toutes loin de nous et les unes des autres. Plus les galaxies sont éloignées, plus elles s’éloignent rapidement. On pourrait s’attendre à ce que la gravité ralentisse le mouvement des galaxies les unes des autres, mais au lieu de cela, elles s’accélèrent et les scientifiques ne savent pas pourquoi. Dans un avenir lointain, les galaxies seront si éloignées que leur lumière ne sera pas visible de la Terre.

Autrement dit, la matière, l’énergie et tout ce qui se trouvait dans l’univers (y compris l’espace lui-même) étaient plus compacts samedi dernier qu’aujourd’hui.

Autrement dit, la matière, l’énergie et tout ce qui se trouvait dans l’univers (y compris l’espace lui-même) étaient plus compacts samedi dernier qu’aujourd’hui. La même chose peut être dite à tout moment dans le passé — l’année dernière, il y a un million d’années, il y a un milliard d’années. Mais le passé ne dure pas éternellement.

En mesurant la vitesse des galaxies et leurs distances avec nous, les scientifiques ont découvert que si nous pouvions remonter assez loin, avant que les galaxies ne se forment ou que les étoiles ne commencent à fusionner l’hydrogène en hélium, les choses étaient si proches les unes des autres et chaudes que les atomes ne pouvaient pas se former et que les photons n’avaient nulle part où aller. Un peu plus loin dans le temps, tout était au même endroit. Ou vraiment l’univers entier (pas seulement la matière qu’il contient) était un seul endroit.

Ne passez pas trop de temps à envisager une mission pour visiter l’endroit où l’univers est né, cependant, car une personne ne peut pas visiter l’endroit où le Big Bang s’est produit. Ce n’est pas que l’univers était un espace sombre et vide et qu’une explosion s’y est produite d’où toute la matière a surgi. L’univers n’existait pas. L’espace n’existait pas. Le temps fait partie de l’univers et il n’existait donc pas. Le temps a également commencé avec le big bang. L’espace lui-même s’est étendu d’un point unique à l’énorme cosmos à mesure que l’univers s’étendait au fil du temps.

De quoi est fait l’univers ?

De quoi est fait l’univers ?

L’univers contient toute l’énergie et la matière qu’il y a. Une grande partie de la matière observable dans l’univers prend la forme d’atomes individuels d’hydrogène, qui est l’élément atomique le plus simple, composé uniquement d’un proton et d’un électron (si l’atome contient également un neutron, on l’appelle plutôt deutérium). Deux atomes ou plus partageant des électrons est une molécule. Beaucoup de milliards d’atomes ensemble est une particule de poussière. Fumez quelques tonnes de carbone, de silice, d’oxygène, de glace et de certains métaux ensemble, et vous avez un astéroïde. Ou collectez 333 000 masses terrestres d’hydrogène et d’hélium ensemble, et vous avez une étoile semblable au Soleil.

Cette image spectaculaire de l’instrument SPHERE du Très Grand télescope de l’ESO est la première image claire d’une planète prise en train de se former autour de l’étoile naine PDS 70. La planète se détache clairement, visible comme un point lumineux à droite du centre de l’image, qui est noirci par le masque coronographe utilisé pour bloquer la lumière aveuglante de l’étoile centrale. Crédit : ESO/ A. Müller et al.

Par souci de praticité, les humains classent les amas de matière en fonction de leurs attributs. Galaxies, amas d’étoiles, planètes, planètes naines, planètes voyous, lunes, anneaux, boucles, comètes, météorites, ratons laveurs — ce sont toutes des collections de matière présentant des caractéristiques différentes les unes des autres mais obéissant aux mêmes lois naturelles.

Les scientifiques ont commencé à dénombrer ces amas de matière et les nombres qui en résultent sont assez sauvages. Notre galaxie d’origine, la Voie lactée, contient au moins 100 milliards d’étoiles et l’univers observable contient au moins 100 milliards de galaxies. Si les galaxies avaient toutes la même taille, cela nous donnerait 10 mille milliards de milliards d’étoiles (ou 10 sextillions) dans l’univers observable.

Mais l’univers semble aussi contenir un tas de matière et d’énergie que nous ne pouvons pas voir ou observer directement. Toutes les étoiles, planètes, comètes, loutres de mer, trous noirs et bousiers représentent ensemble moins de 5% de la substance de l’univers. Environ 27% du reste est de la matière noire et 68% de l’énergie noire, dont aucun n’est même compris à distance. L’univers tel que nous le comprenons ne fonctionnerait pas si la matière noire et l’énergie noire n’existaient pas, et ils sont étiquetés « sombres » parce que les scientifiques ne semblent pas les observer directement. Du moins pas encore.

Deux vues de Hubble de l’amas de galaxies massives Cl 0024+17 (ZwCl 0024+1652) sont montrées. À gauche se trouve la vue en lumière visible avec des arcs bleus bizarres apparaissant parmi les galaxies jaunâtres. Ce sont les images grossies et déformées de galaxies situées loin derrière l’amas. Leur lumière est courbée et amplifiée par l’immense gravité de l’amas dans un processus appelé lentille gravitationnelle. À droite, un ombrage bleu a été ajouté pour indiquer l’emplacement de la matière invisible appelée matière noire qui est mathématiquement nécessaire pour tenir compte de la nature et de l’emplacement des galaxies à lentille gravitationnelle qui sont vues. Crédits: NASA, ESA, M.J. Jee et H. Ford (Université Johns Hopkins)

Comment notre vision de l’univers a-t-elle changé au fil du temps ?

Comment notre vision de l’univers a-t-elle changé au fil du temps ?

La compréhension humaine de ce qu’est l’univers, de son fonctionnement et de son ampleur a changé au fil des âges. Pendant d’innombrables vies, les humains n’avaient que peu ou pas de moyens de comprendre l’univers. Nos lointains ancêtres se sont plutôt appuyés sur le mythe pour expliquer les origines de tout. Parce que nos ancêtres les ont inventés eux-mêmes, les mythes reflètent les préoccupations, les espoirs, les aspirations ou les peurs de l’homme plutôt que la nature de la réalité.

Il y a plusieurs siècles, cependant, les humains ont commencé à appliquer les mathématiques, l’écriture et de nouveaux principes d’investigation à la recherche de connaissances. Ces principes ont été affinés au fil du temps, tout comme les outils scientifiques, révélant finalement des indices sur la nature de l’univers. Il y a seulement quelques centaines d’années, lorsque les gens ont commencé à enquêter systématiquement sur la nature des choses, le mot « scientifique » n’existait même pas (les chercheurs ont plutôt été appelés « philosophes naturels » pendant un certain temps). Depuis lors, notre connaissance de l’univers a fait un bond en avant à plusieurs reprises. Ce n’est qu’il y a environ un siècle que les astronomes ont observé pour la première fois des galaxies au-delà de la nôtre, et seulement un demi-siècle s’est écoulé depuis que les humains ont commencé à envoyer des vaisseaux spatiaux vers d’autres mondes.

En l’espace d’une seule vie humaine, des sondes spatiales se sont rendues dans le système solaire externe et ont renvoyé les premières images de près des quatre planètes géantes les plus extérieures et de leurs innombrables lunes; des rovers ont parcouru la surface de Mars pour la première fois; les humains ont construit une station spatiale en orbite terrestre avec équipage permanent; et les premiers grands télescopes spatiaux ont livré des vues à couper le souffle de parties plus éloignées du cosmos que jamais auparavant. Rien qu’au début du 21e siècle, les astronomes ont découvert des milliers de planètes autour d’autres étoiles, détecté des ondes gravitationnelles pour la première fois et produit la première image d’un trou noir.

En utilisant le télescope Event Horizon, les scientifiques ont obtenu une image du trou noir au centre de la galaxie M87. Crédit: Event Horizon Telescope collaboration et al. En savoir plus sur les trous noirs

Grâce à la technologie et aux connaissances en constante évolution, et à l’imagination qui ne manque pas, les humains continuent de dévoiler les secrets du cosmos. De nouvelles idées et des notions inspirées aident à cette poursuite et en découlent également. Nous n’avons pas encore envoyé de sonde spatiale, même au plus proche des milliards et des milliards d’autres étoiles de la galaxie. Les humains n’ont même pas exploré tous les mondes de notre propre système solaire. En bref, la majeure partie de l’univers qui peut être connu reste inconnue.

L’univers a près de 14 milliards d’années, notre système solaire en a 4.Vieille de 6 milliards d’années, la vie sur Terre existe depuis peut-être 3,8 milliards d’années, et les humains n’existent que depuis quelques centaines de milliers d’années. En d’autres termes, l’univers a existé environ 56 000 fois plus longtemps que notre espèce. Par cette mesure, presque tout ce qui s’est passé l’a fait avant l’existence des humains. Donc, bien sûr, nous avons des tas de questions — dans un sens cosmique, nous venons d’arriver ici.

Nos premières décennies d’exploration de notre propre système solaire ne sont qu’un début. À partir d’ici, une seule vie humaine à partir de maintenant, notre compréhension de l’univers et de notre place dans celui-ci aura sans aucun doute grandi et évolué d’une manière que nous ne pouvons qu’imaginer aujourd’hui.

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