Au programme de ce chapitre
- I. Regarder loin, c'est regarder dans le passé
- II. Le modèle du Big Bang
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition L'année-lumière (al) est la distance parcourue par la lumière dans le vide en un an : 1 al = 3,00 × 108 m/s × 3,16 × 107 s ≈ 9,46 × 1015 m. Les astronomes utilisent aussi le mégaparsec : 1 Mpc ≈ 3,26 millions d'al.
Un exemple corrigé
Exemple La lumière du Soleil met environ 8 minutes pour nous parvenir ; celle de la galaxie d'Andromède, environ 2,5 millions d'années. Nous voyons donc Andromède telle qu'elle était il y a 2,5 millions d'années. Plus on observe loin, plus on voit l'Univers jeune.
Lexique
- année-lumière
- distance parcourue par la lumière en un an (≈ 9,46 × 10¹⁵ m)
- décalage vers le rouge
- augmentation de la longueur d'onde de la lumière d'une galaxie qui s'éloigne
- expansion
- dilatation de l'espace qui éloigne les galaxies les unes des autres
- rayonnement fossile
- rayonnement micro-onde venant de toutes les directions, trace de l'Univers primitif
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — croire que l'année-lumière est une unité de temps. L'année-lumière est une unité de distance : environ 9,46 × 1015 m. Dire « il y a 4 années-lumière » pour une durée est faux.
Piège — mélanger les unités dans la loi de Hubble-Lemaître. H₀ s'exprime en km/s par Mpc : la vitesse sort en km/s si la distance est en Mpc. Si tu mets d en mètres ou en années-lumière, convertis d'abord.
Attention Le Big Bang n'est pas une explosion dans un espace vide, à partir d'un centre : c'est l'espace lui-même qui se dilate, partout à la fois. Toutes les galaxies lointaines s'éloignent les unes des autres, sans centre privilégié, comme des raisins dans un cake qui gonfle au four.
L'astuce du prof
Astuce. Pour passer des Mpc aux années-lumière, multiplie par 3,26 millions. Ainsi 100 Mpc ≈ 326 millions d'années-lumière.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — L'étoile la plus proche
Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche du Soleil, est à 4,2 années-lumière. Exprime cette distance en mètres. Combien de temps sa lumière met-elle pour nous parvenir ?
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Distance : 4,2 × 9,46 × 1015 ≈ 4,0 × 1016 m. La lumière met par définition 4,2 ans pour parcourir 4,2 al : nous voyons Proxima telle qu'elle était il y a un peu plus de 4 ans.
Exercice 2 — La lumière de Jupiter
Jupiter est à environ 7,8 × 1011 m de la Terre au plus près. Combien de temps met la lumière qu'elle réfléchit pour nous parvenir ?
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Δt = d / c = 7,8 × 1011 / 3,00 × 108 = 2 600 s, soit environ 43 minutes. Quand tu observes Jupiter, tu la vois donc telle qu'elle était il y a trois quarts d'heure.