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Les pionniers de l'astrophysique








L'antiquité et les premiers astrophysiciens


Claudius Ptolémaeus, plus connu sous le nom de Ptolémée (100-v, 170 ap J-C), pour concevoir un véritable modèle permettant de prédire des évennements. Le modèle des épicycles de Ptolémée, quoique très ingénieux, plaçait la terre au centre, et pour expliquer le mouvement rétrograde des planètes extérieurs, utilisait des "tiges" invisible, qui retenait la planète à un point fixe, Cliquez ici pour voir le schéma. C'est ce modèle qui survécu le plus longtemps à l'histoire, en fait, il fallu attendre Copernick, presque 1500 ans plus tard, pour élaborer une nouvelle théorie.




L'arrivée de Copernick


Le jeune Copernic a fait ses études dans plusieurs universités Européennes de l'époque, très renommées. Il a étudié le grecque, la médecine, les mathématiques et les sciences. En 1513, alors qu'il est en visite en Italie, Copernic écrit une lettre à un ami dans laquelle il énonce ce qui est maintenant considéré comme le modèle héliocentrique de Copernic. Hélios veut dire soleil en latin, ce qui veut dire que ce dernier place le soleil au centre de l'univers, plutôt que la terre, ce qui déplait bien sûr au clergé. En 1543, il écrit une version finale à sa théorie, De revolutionibus orbium coelestium. Copernick reçoit la première copie de son livre sur son lit de mort, en 1563.



Les observations de Tycho Brahé et les déductions de Kepler


Fils d'un musicien, Galilée devient très jeune un grand expérimentateur. On peut même lui attribuer le titre de premier expérimentateur, suivant une démarche scientifique. Ses découvertes en matières de physiques furent très importantes. Entre autres, il fonda les lois de la dynamique, il étudia les corps en chute libre, il découvrit les lois du pendule à 19 ans, énonça l'inertie et étudia le mouvement parabolique des projectiles. Mais se sont ses découvertes en astronomie qui ont boulversé le monde de l'époque. D'abord, il inventa une lunette d'approche en 1609, à l'aide de lentilles, qu'on appelle aujourd'hui, lunette de Galilée. Avec sa lunette, la plus puissante de l'époque, il observa les objets brillants du ciel. Il découvrit entre autres, les anneaux de Saturne, la rotation du soleil, et les quatres principaux satellites de Jupiter. Se sont ces petits objets qui lui permirent de croire que tout corps n'était pas obligatoirement en rotation autour de la terre, puisque des corps tournaient autour de Jupiter. Il venait donc d'appuyer Copernick dans sa théorie héliocentrique. Le tribunal, soutenant l'église, lui fit abjurer ses théories, et il fut isolé dans sa maison durant les dernières années de sa vie.



Les observations de Tycho Brahé et les déductions de Kepler


Tycho Brahé fut sans aucun doute l'astronome le plus précis de tout les temps. L'exactitude avec laquelle il prenait ses mesures avec les outils de l'époque ont fait de lui l'astronome privé du roi. Brahé était un personnage assez spécial. Il s'isola seul dans un chateau éloigné où il répéta ses observations sur les planêtes durant près de 40 ans!! De plus, il tenta de prouver le parralaxe des étoiles, ce qui consiste à mesuré la différence de distance relative entre les étoiles lorsque la terre passe d'un point éloigné de son orbite à l'autre point, six mois plus tard (voir graphique). Cependant, malgré la précision de ses observations, Brahé ne parvint pas à mettre au point une théorie solide. Son incapacité à faire des liens entre les différentes données qu'il avait recueuillie ne lui permirent pas de tirer de véritable conclusion sur notre système solaire. Toujours contestataire, il fut tué lors d'un repas d'honneur alors qu'il désirait quitter la table avant les autres, ce qui était considéré comme un sacrilège.





Johannes Kepler-Allemagne,1571-1630
Lorsque Tycho Brahé quitta son pays natale pour s'installer en Allemagne, Kepler devint son élève. À la mort de Brahé, Kepler découvrit les données compilés durant toutes ces années par Brahé. Il ne lui en fallait pas plus pour établir des liens entre ces découvertes, contrairement à Brahé, qui semblait ne pas vouloir croire que le soleil était en fait au centre. Ainsi, Kepler énonça ses trois lois, qui réinventèrent l'astrophysique. Ces lois lui permettaient de prédire avec certitudes le comportement des corps en mouvement, que ce soit les planètes, les lunes, où mêmes les comètes. Mais pour ce faire, il fallait que le soleil soit au centre de l'univers, idéologie qui n'était pas encore prête à être acceptée. À l'époque, on considéra donc les lois de Kepler comme de simple outils pour faciliter le travail des astrologues, plutôt que comme une théorie réfutant toute les croyances établies.



Les découvertes de Newton


Newton fut un théoricien brillant. Il énonça des théories sur l'origine des couleurs, sur la lumière, et sur la gravité. Ses modèles, quoique dépassés par la relativité d'Einstein, sont amplement suffisant pour nous permettre de bien comprendre notre monde. Newton développa le calcul différentiel, ce qui lui permit d'établir les équations qui lui permettaient de calculer la position des corps célestes et des objets en chute libre. Plutôt renfermé sur lui-même, il conserva pour lui ses méthodes de calcul différentiel et subtilisa certaines données d'un physicien rival, Hooke, avec qui il ne s'entendait pas, pour obtenir ses fameuses lois de Newton. À la mort de Hooke, Edmund Halley convaincu Newton de publier enfin ses travaux, qui révolutionnèrent la conception actuelle du monde à l'époque. En résumé, on peut dire de Newton qu'il fit faire un bond de titan à la science, qui n'avait pratiquement pas évolué depuis Aristote avant J-C...
L'arrivée d'Einstein et la relativité


Sans aucun doute pouvons nous considérer Einstein comme le génie du siècle. Non seulement ses théories, émisent en 1905, ont-elles permises de réunir toute les autres théories en physiques, mais elles sont, depuis près de 100 ans, celles qui planent toujours au dessus des autres. Aucun autre scientifique, outre ceux qui sont venues ajouter des éléments à la théorie, comme Hubble avec sa découverte de l'expansion, n'a pue élaborer une théorie aussi puissante. Alors que Newton a parvenue à expliquer à l'époque, la chute d'un corps à la surface de la terre, et par le fait même la rotation d'un corps autour d'un autre, il ne pouvait expliquer pourquoi certains d'entre eux avaient des orbites très excentriques (ex.Mercure et Pluton). C'est Einstein qui permit d'expliquer ces phénomènes. La relativité, en gros, c'est que l'univers est constitué de quatres dimensions. L'espace qui occupe les trois premières (Largeur, longueur et hauteur), et le temps. Ce qui arrive, c'est que tout corps possédant une certaines masse à pour effet de courber la forme de l'espace. Pour mieux se représenter cet univers à quatre dimensions, pensont, par analogie, à une tortue myope qui marcherait sur une feuille courber. Elle croirait avancer en ligne droite, alors qu'en fait elle tourne en rond. La lumière agit ainsi, les astéroïdes, les planètes, les étoiles, et les galaxies. Mais ce qui encore plus fort, c'est qu'au niveau atomique, on y trouve maintenant une explication, et le modèle est bon non seulement pour l'infiment petit, mais aussi pour l'infiniment grand. C'est donc la relativité qui domine notre univers actuel.


Selon les mathématiciens actuels, grace à des techniques de mesures poussées, en calculant la masse totale de l'univers et sa distribution dans l'espace, on arriverait à déterminer la courbure de l'espace-temps. Cette courbure serait celle qu'on aurait si la densité était plus faible que la densité critique.
Supposons que la densité critique soit de loin supérieur à la densité critique, on aurait une courbure extrèmement prononcé. Ce qui revient à dire qu'on pourrait se regarder le derrière de la tête simplement en fixant tout droit puisque la lumière subirait une trajectoire déformée. À l'inverse, on pourrait s'imaginer que la densité soit extrèmement faible, la courbure prendrait la forme d'une feuille de papier avec quelques bosses profondes là où il y aurait des masses imposantes, comme un trou noir géant par-exemple


Source : Astrophysique

 

 

 

 

 

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