Le 4 juillet 1776, lorsque la Déclaration d’indépendance a été signée, l’univers connu était petit. Cinq planètes étaient reconnues (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne). Le modèle héliocentrique était établi. La Voie lactée n’était qu’une bande diffuse dans le ciel. Et pour autant que l’on sache, cette bande était l’univers tout entier.
Deux cent cinquante ans plus tard, nous savons que notre galaxie est l’une de milliards, que l’univers est en expansion depuis 13,8 milliards d’années et que 95 % de son contenu est invisible, matière sombre et énergie sombre que nous commençons à peine à comprendre. Le voyage de la première vue à la vue actuelle est une histoire de quatre révolutions conceptuelles, chacune dirigée ou fortement influencée par la science américaine.
Le Soleil : du charbon à la fusion
En 1863, Scientific American a publié un article réfutant une idée remarquablement persistante : que le Soleil était un morceau de charbon enflammé. Les chiffres rendaient la notion absurde, car s’il s’agissait de charbon, le Soleil ne durerait que 5 000 ans à son rythme d’émission d’énergie observé. Le magazine estimait la durée de vie du Soleil entre 100 et 400 millions d’années, encore courte, mais un pas dans la bonne direction.
La véritable réponse est venue en 1920, lorsque Arthur Eddington a suggéré que les étoiles sont alimentées par la fusion nucléaire, convertissant l’hydrogène en hélium. En 1938, Hans Bethe a élucidé la chaîne proton-proton et le cycle CNO, les mécanismes réels. Le Soleil ne brûlait pas ; il fusionnait. Cette fusion lui donnerait une durée de vie non pas de millions d’années, mais de milliards.
L’éther : un résultat nul qui a tout changé
En juillet 1887, dans un sous-sol à Cleveland, dans l’Ohio, Albert Michelson et Edward Morley ont mené une expérience qui est devenue « le résultat nul le plus important de la science ». Ils ont construit un interféromètre pour mesurer les différences de vitesse de la lumière en fonction de la direction du mouvement terrestre à travers l’hypothétique « éther luminifère », un milieu invisible censé remplir tout l’espace.
Ils n’ont trouvé aucune différence. L’éther n’existait pas.
Ce résultat nul a ouvert la voie à la relativité restreinte d’Einstein en 1905 et à la relativité générale en 1915, qui ont remplacé l’éther par une conception radicalement nouvelle de l’espace, du temps et de la gravité. L’expérience de Michelson-Morley, conçue et exécutée sur le sol américain, a été le fondement expérimental sur lequel la physique moderne a été construite.
La Voie lactée et au-delà
En 1785, William Herschel a cartographié la Voie lactée et a conclu qu’elle avait la forme d’un disque avec le système solaire en son centre. En 1918, Harlow Shapley a utilisé des observations d’amas globulaires pour montrer que le système solaire n’était pas du tout au centre, qu’il se trouvait à environ 27 000 années-lumière, une rétrogradation encore plus profonde que celle de Copernic.
Mais l’expansion la plus spectaculaire de l’univers connu est survenue en 1923, lorsque Edwin Hubble, utilisant le télescope Hooker de 100 pouces à l’observatoire du Mont Wilson en Californie, a imagé la nébuleuse d’Andromède et résolu des étoiles individuelles, y compris des variables céphéides qui lui ont permis de calculer sa distance. Andromède se trouvait à au moins un million d’années-lumière (plus tard précisé à 2,5 millions), bien au-delà des limites de la Voie lactée. C’était une galaxie distincte.
L’univers venait de grandir d’un facteur inimaginable. Tout ce qui se trouvait au-delà de la Voie lactée, chaque nébuleuse, chaque tache de lumière floue, était désormais compris comme une autre île d’étoiles.
De l’expansion à l’accélération
En 1929, Hubble a fait une autre découverte : les galaxies s’éloignaient de nous, et plus elles étaient loin, plus elles s’éloignaient vite. L’univers était en expansion. Einstein, qui avait introduit une « constante cosmologique » pour maintenir son modèle d’univers statique, l’a qualifiée de sa plus grande erreur.
Pendant 70 ans, les cosmologues ont supposé que l’expansion ralentissait sous l’effet de la gravité. En 1998, deux équipes internationales, toutes deux dirigées par des scientifiques américains (Saul Perlmutter, Adam Riess et Robert Kirshner), ont indépendamment découvert le contraire : l’expansion s’accélérait. Quelque chose poussait les galaxies à s’éloigner. Cette chose inconnue a été nommée énergie sombre.
Aujourd’hui, l’énergie sombre et la matière sombre représentent ensemble 95 % du contenu de l’univers. Nous connaissons leur existence par leurs effets gravitationnels, mais nous ne savons pas ce qu’elles sont.
Les 250 prochaines années
Quelle sera la vue en 2126, pour le 500e anniversaire de l’Amérique ? Le télescope spatial Hubble, le télescope spatial James Webb et le prochain télescope spatial Nancy Grace Roman devraient repousser plus loin la compréhension de la matière sombre et de l’énergie sombre. Si la tendance des 250 dernières années se maintient, la réponse sera humiliante : l’univers est encore plus étrange que nous le pensons.
Traduit par Lydie
Sources
- Lea R. « Space science has come a long way since July 4, 1776. Here’s a look back at the saga. » Space.com, 4 juillet 2026. https://www.space.com/astronomy/space-science-has-come-a-long-way-since-july-4-1776-heres-a-look-back-at-the-saga