Parmi les maisons de votre quartier se trouve votre demeure. Parmi les villes de votre région, il y a la vôtre. Parmi tous les pays de la Terre, il y en a un qui est le vôtre. En regardant le système solaire, vous pouvez dire que la Terre est, parmi les huit planètes, votre maison. À cette échelle, si nous pouvions regarder d’un point de vue extérieur notre galaxie en entier, tenter de voir un être humain marcher dans la rue serait l’équivalent d’essayer de voir un atome se déplacer sur cette feuille. Pour concevoir l’Univers, il est important de faire un autre saut d’échelle. Vous devez plutôt considérer la Voie Lactée comme étant votre maison, et ce, parmi les centaines de milliards de galaxies présentes dans l’espace. L’Univers est terriblement vaste. Même en connaissant ses dimensions, on ne peut le visualiser entièrement, c’est au-delà de notre capacité mentale.
Depuis l’époque de Galilée, le ciel a été observé de nombreuses fois à l’aide de télescopes de plus en plus performants. À l’aube du XXe siècle, l’astronome Vesto Slipher fait une découverte mystifiante: toutes les galaxies semblent s’éloigner de nous. C’est comme si la Voie Lactée était le lieu d’une gigantesque explosion qui aurait expulsé toutes les autres loin de nous. Mais ce n’est pas tout: toutes ces galaxies s’éloignent également les unes des autres. En 1929, les scientifiques Edwin Hubble et Milton Humason découvrent que plus une galaxie est loin de nous, plus elle s’éloigne rapidement.
Avec ces observations, une conclusion n’a pas tardé à faire surface: l’Univers est en expansion! Cependant, ce ne sont pas vraiment les galaxies qui se déplacent dans l’espace pour créer un tel mouvement. Aussi curieux que cela puisse paraître, c’est l’espace lui-même qui est en expansion. Il s’étire comme un élastique, entraînant dans sa course les galaxies. Pour visualiser ce phénomène, imaginez un ballon tel que ceux utilisés lors d’anniversaires. Si vous faites des points avec un stylo sur le ballon dégonflé, vous allez voir tous ces points s’éloigner les uns des autres lorsque vous le gonflerez.
À ce stade, il est important de comprendre que nous ne sommes pas le centre de l’Univers juste parce que tout s’éloigne de nous. Si nous étions sur une autre galaxie, la Voie Lactée s’éloignerait de nous tout comme les
autres galaxies.
La découverte de Hubble s’explique bien avec l’idée d’un Univers en expansion. Si vous observez à la fois une première galaxie et une deuxième, plus éloignée que la première, vous allez tout d’abord voir la première s’éloigner de vous à cause de l’expansion. Mais puisque la deuxième galaxie, en plus de s’éloigner de vous, doit s’éloigner de la première, elle s’enfuira beaucoup plus rapidement que la première. Dans un sens, cette deuxième galaxie subit deux fois l’effet de l’expansion, c’est pour cela que sa vitesse d’éloignement est plus grande.
Cette expansion possède des conséquences intéressantes. Par exemple, elle change la couleur des galaxies. Pour comprendre cela, il est important d’avoir une idée de ce qu’est la lumière. Cette dernière est en fait une onde qui se propage dans l’espace, à la manière des vagues à la surface d’un lac, à une vitesse de 300 000 000 m/s. Malgré cette rapidité foudroyante, l’Univers est tellement grand que la lumière des galaxies les plus lointaines peut prendre des milliards d’années avant de parvenir jusqu’à nous. Ce que vous voyez aujourd’hui est donc une image vieille de plusieurs milliards d’années.
Lorsque vous regardez une onde qui défile de gauche à droite, vous regardez une ligne courbe qui monte et descend de façon régulière. C’est un peu comme regarder un skieur, vu de haut, qui fait du slalom. Cette courbe, en montant, atteint un point maximum avant de redescendre pour atteindre un point minimum, et le tout recommence. Cette distance entre deux maximums voisins est appellée longueur d’onde. Si une onde possède une plus petite longueur d’onde, c’est comme si le skieur avait soudainement plus de bâtons à contourner. C’est grâce à cette particularité de la lumière que vous voyez parfois du jaune, parfois du vert. Chaque couleur est une onde avec une longueur d’onde qui lui est propre. Toutes les couleurs de l’arc-en-ciel possèdent leur longueur d’onde. Le rouge possède la longueur d’onde la plus grande, alors que le bleu possède la plus courte.
Ainsi, durant son voyage dans l’espace, la lumière y dessine son trajet ondulé. Puisque l’expansion a pour effet d’éloigner tous les points de l’espace les uns des autres et que ce trajet est «incrusté» dans l’espace, l’onde sera elle aussi étirée. Ce faisant, la longueur d’onde deviendra plus grande, car les maximums de l’onde s’éloigneront les uns des autres. Vous pouvez refaire mentalement l’expérience du ballon d’anniversaire en dessinant une onde au lieu des points. Plus la lumière prendra du temps à vous atteindre, plus l’onde se fera étirer et, par conséquent, plus la longueur d’onde sera grande.
Donc, si une galaxie est très loin et que sa couleur intrinsèque est bleue (longueur d’onde courte), lorsque sa lumière arrivera à vos yeux, vous verrez une galaxie rouge!
