Des galaxies externes en 1868
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Des galaxies externes en 1868



  1. #1
    nayx

    Talking Des galaxies externes en 1868


    ------

    Bonjour à tous,

    Je relis en ce moment ce bouquin assez génial «*La pluralité des mondes habités*» de Camille Flammarion (édition de 1868), et un passage m’interpelle, je recopie ici un extrait, pages 202-203, dans la partie «*Les Cieux - Nébuleuses*» :

    «*Disons maintenant que la plus grande partie des étoiles que nous voyons dans le Ciel, et notamment celles qui appartiennent à la Voie Lactée ou qui se trouvent dans les régions voisines, forment un même ensemble, un même groupe, désigné en astronomie stellaire sous le nom de nébuleuses. Notre Soleil,— et conséquemment la Terre avec les autres planètes,— appartient lui-même à cette énorme agglomération d’astres semblables à lui, agglomération dont les couches équatoriales se projettent dans notre ciel sous la forme d’une vaste traînée lumineuse faisant le tour de la sphère étoilée; […]
    Il y a dans le ciel un grand nombre de voies lactées semblables à la nôtre, éloignées à de telles distances, qu’elles deviennent imperceptibles à l’oeil nu. Si l’on demandait à quelle distance la nôtre devrait être transportée d’ici, pour nous offrir l’aspect d’une nébuleuse ordinaire (sous-tendant un angle de 10’), nous répondrions avec Arago qu’il faudrait l’éloigner à une distance égale à 334 fois sa longueur. Or cette longueur (mentionnée plus haut) [nda : il cite 52,4 milliards de lieues] est telle, que la lumière n’emploie pas moins de 15,000 ans à la traverser. A la distance de 334 fois cette dimension, notre nébuleuse serait vue de la Terre sous un angle de 10 minutes, et la lumière, emploierait à nous en arriver 334 fois 15,000 ans ou 5,010,000 années […] Tel est probablement l’éloignement de plusieurs amas d’étoiles que nous étudions dans le champ de nos télescopes.*»

    Nous sommes dans les années soixante du XIXe, je ne pensais pas qu’il pouvait y avoir des soupçons de galaxies externes à ce moment là. Je comprends bien qu’en extrapolant des modèles connus à ce moment cette idée ai pu se concevoir, mais juste en extrapolant ces chiffres sont quand même pas mal je trouve.

    C’est clair que je connais très mal l’histoire de l’astronomie et je rate sans doute des épisodes important, mais je pensais naïvement que cette conception s’était forgée avec E. Hubble et ses contemporains, quelques 50-60 ans plus tard.

    Par ailleurs en lisant Flammarion (c’est fabuleux, j’insiste ) on s’aperçoit bien qu’il a de grandes lacunes dans la compréhension des dernières théories de son époque, qu’il sait utiliser avec brio l’extrapolation pour donner de la consistance à son propos, et sans doute arrive-t’il à séduire un auditoire moins vulgarisé et mondain que la communauté scientifique. Son avis est donc tout orienté, mais d'où lui viennent ces remarques si justes ?

    Sauriez-vous m’éclairer un peu sur les connaissances à cette époque ?

    -----
    Dernière modification par nayx ; 21/11/2015 à 22h22.

  2. #2
    Geb

    Re : Des galaxies externes en 1868

    Bonsoir,

    Citation Envoyé par nayx Voir le message
    Sauriez-vous m’éclairer un peu sur les connaissances à cette époque ?
    En fait, on trouve déjà l'idée de galaxies externes chez Kant et l'idée de systèmes d'étoiles semblables à notre Galaxie a été reprise par le géographe et astronome allemand Alexandre von Humbolt en 1850. C'est von Humbolt qui a utilisé l'expression d' "Univers-île" pour qualifier de tels systèmes d'étoiles. L'expression a été reprise par Flammarion dans son livre "La pluralité des mondes habités" (1re édition : 1862).

    Cependant, ni Kant, ni von Humbolt, ni Flammarion n'ont fourni de preuves. Chez chacun d'eux, c'était juste une intuition, un pressentiment. Les premières preuves formelles sont apparues avec Vesto Slipher en 1914, puis Harlow Shapley en 1916. À ce sujet, Slipher a même écrit en 1917 : "It has for a long time been suggested that the spiral nebulae are stellar systems seen at great distances. This is the so-called “island universe” theory, which regards our stellar system and the Milky Way as a great spiral nebula which we see from within. This theory, it seems to me, gains favour in the present observations". Edwin Hubble a étudié les différents types de galaxies, même si la classification de Hubble est aujourd'hui attribuée à quelqu'un d'autre : John H. Reynolds (1874-1949).

    Mes sources :

    L'astronomie à travers les siècles. VI ― Le pays des Galaxies (Geneslay, 1968)
    Slipher and the Nature of the Nebulae (Freeman, 2013)
    Dismantling Hubble's Legacy? (Way, 2013)

    Bonne lecture !
    Dernière modification par Geb ; 21/11/2015 à 23h53.

  3. #3
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Des galaxies externes en 1868

    Reprise d'un des cours de Gilles Theureau, LPC2E Orléans

    Systèmes du monde et Voie Lactée : mythologies et spéculations philosophiques

    Dans l'Antiquité

    Anaxagore (500-428 BC) : "Quand le Soleil passe sous la Terre, il en projette l'ombre sur la voûte céleste et, dans cette ombre, nous distinguons un très grand nombre d'étoiles : c'est la Voie Lactée; si ailleurs nous en voyons moins, c'est que leur éclat est noyé dans la lumière du Soleil.

    Démocrite (400-370 BC) : Voie Lactée = innombrables petites étoiles, aspect brumeux car à grandes distances.

    Aristote (384-322 BC) : La Voie Lactée est irrégulière => elle appartient au monde sublunaire (car le monde supralunaire est parfait) => phénomène atmosphérique comme les étoiles filantes, les comètes.

    Macrobe (Vème siècle) : commentaire du Songe de Scipion de Cicéron

    Possidonius : c'est une émanation de la chaleur australe

    Diodore d'Alexandrie : c'est un sentier curviligne de feu

    Théophraste : c'est le point de suture des deux hémisphères

    Ptolémée (100-170 AC) ne donne pas de théorie physique, mais une description (forme et position / aux constellations)

    Au Moyen Âge

    Averroes (1126-1198)
    (commentaire d'Aristote)
    1) aucune preuve des propriétés ou de l'existence de l'exhalaison
    2) pas de parallaxe => au-delà de l'orbite lunaire
    3) pas de variation de la quantité d'exhalaison avec le temps => pas parmi les étoiles fixes: image formée par les rayons des petites étoiles

    Aboulfarag (1226-1286) (Aboulfaradi, Bar Hebraeus)
    Rassemblement de gaz et de poussières ou rassemblement très serré d'étoiles ? Rejet de la Voie Lactée au-delà de l'orbite de Saturne.

    XVIème et XVIIème siècles:

    Tycho Brahe (1546-1601) interprétation de l'étoile nouvelle de 1572. Relie les comètes à la Voie Lactée. La Voie Lactée est entre le système solaire et la sphère des fixes.

    Thomas Harriot (1609) observe la Voie Lactée avec une lunette.

    Galilée (1564-1642) le Messager Céleste (Siderus Nuncius, 1610)
    La Voie Lactée comme agglomérat d'étoiles, révélées par la lunette. "la Galaxie n'est rien d'autre qu'un amas d'étoiles innombrables"

    Kepler (1571-1630) suit Tycho, puis Galilée

    Etat des lieux au début du XVIIème siècle:
    La voie Lactée est constituée d'étoiles, mais y aurait-il un nombre infini d'étoiles ?
    Pourquoi les étoiles sont-elles concentrées dans la Voie Lactée ?
    Si les nébuleuses sont des conglomérats d'étoiles, sont-elles d'autres Voies Lactées?

    Avec le développement de la Physique "mathématique" newtonienne, jusqu'au milieu du XIXe, ces questions sont repoussées hors de la science "positive" (Auguste Comte)

    Gregory (1638-1675): Mesure de la distance de Sirius par la méthode de distance de Saturne au moment où Sirius apparaît avec le même éclat => Sirius est quelques 100 000 fois plus éloignée que le Soleil.

    Halley (1718) : découvre les mouvements propres stellaires (Aldebaran, Arcturus, Sirius). Pour Newton c'est la preuve que les étoiles s'attirent sous l'action de la gravité. "Afin que le système des fixes ne tombent pas les uns sur les autres, [Dieu] a placés ces systèmes à une immense distance les uns des autres"

    Bradley (1729) découvre l'aberration de la lumière => la Terre est en mouvement

    Swedenborg (1734) : utilise la théorie des tourbillons de Descartes: "les cieux sont constitués d'une sorte d'éther et animés de tourbillons dont les étoiles sont les centres; le Soleil est au centre d'un tourbillon qui entraîne les planètes dans son mouvement."
    La Voie Lactée est l'axe d'une sphère magnétique, et chaque étoile est le centre d'un tourbillon

    Thomas Wright (1750) An Original Theory of the Universe "Neuf lettres à un ami"

    - La multiplicité des mondes est une nécessité théologique : “La Création, donc l'univers, est infinie”
    - Arguments mathématiques et démonstrations rigoureuses + usage de l'analogie et de principes de symétrie (étoiles = soleils).
    - Mouvements dans le Système Solaire : les trajectoires des comètes sont confinées dans une sphère plutôt que dans un plan.
    - Existence de mouvements propres stellaires <--> analogie avec les systèmes planétaires
    - La situation de l'observateur à l'intérieur du système : toutes les étoiles appartiennent au même système: la Voie Lactée, il existe un ordre plus général que nous ne pouvons pas voir. Les étoiles gravitent et tournent autour d'un centre commun et la force centrifuge les empêche de s'agglomérer.
    - le Soleil n'est pas au centre de l'univers. Il exite un centre depuis le quel l'ordre et les mouvements des étoiles apparaissent plus réguliers et harmonieux
    Voie Lactée = vue en perspective depuis l'intérieur d'une coquille
    - Les étoiles suivent des orbites courbes.
    - Deux modèles proposés: système sphérique, anneaux
    - considérations sur l'Espace et le Temps.
    les dimensions du système stellaire: R(sphère) = 100.1012 miles, une révolution stellaire > 1 million d'années 10 000 000 soleils, 60 000 000 planètes. "L'Espace doit être étendu à tout l'infini, le Temps doit continuer de toute éternité"
    - Existence d'autres systèmes extérieurs : les nébuleuses

    Emmanuel Kant (1755) Histoire naturelle générale et théorie du ciel :
    Utilisation des seules lois de la mécanique newtonienne. L'instant initial est d'essence divine, donc hors de la science. L'univers est rempli d'une matière primitive chaotique qui se condense par gravitation à partir de fluctuation primordiales. Un centre de l'univers se constitue : la formation se fait du centre au bord, la matière primitive se divise en Voies Lactées, puis en systèmes stellaires, en planètes.

    Analogie avec le système planétaire (mauvaise lecture de Wright). Voie Lactée = disque plat vu de l'intérieur (influence de Maupertuis: Discours sur les différentes figures des astres)

    Les taches nébuleuses sont des systèmes d'étoiles (Univers-Île).

    Jean Henri Lambert (1761) Lettres Cosmologiques :
    La Galaxie est un système d'étoiles irrégulier, circulaire et plat constitué de sous- systèmes. Le Soleil est dans le sous- système d'Orion. Il existe un centre commun à toutes les galaxies

    Bilan sur les modèles de Swedenborg, Wright, Kant, Lambert:
    -peu de données observationnelles
    -basés sur des principes philosophiques et la spéculation
    - peu de mathématiques, géométrique mais pas de quantitatif
    - subjectifs

    William Herschel (1738-1822) : premières recherches “scientifiques” (observationnelles et quantitatives + souci de l'instrumentation). Teste les hypothèses spéculatives de ses prédécesseurs.

    Premiers articles 1784-1785 : la Voie Lactée comme strate d'étoiles fixes

    Résolution en étoiles reparties en amas ou strates (amas de la Vierge)

    Théorie des jauges :
    - Le rapport des magnitudes égale le rapport des distances.
    - Les étoiles sont identiques.
    - Le nb d'* dans un champ croît en r3.
    - Il n'y a pas d'extinction.
    - Les télescopes atteignent les limites.

    Laplace (1796-1814) Exposition du Système du Monde:
    L'univers peut être conçu comme la répétition indéfinie de systèmes structurés par la gravitation, soit qu'ils aient atteint la stabilité du système solaire, soit qu'ils soient dans un état antérieur de son histoire.
    - Les étoiles se groupent en grands systèmes en contenant des milliards.
    - La Voie Lactée est la forme que prend pour nous le groupe auquel appartient le Soleil et les plus brillantes étoiles.
    - La profondeur de la Voie Lactée est probablement supérieure à 1000 fois la distance de Sirius.
    - Il est probable que parmi les nébuleuses plusieurs soient des Voies Lactées vues de loin.
    - Il est difficile de concevoir des bornes à l'univers.

    Course aux parallaxes:
    Bessel (1784-1846) et Struve (1793-1858) recherche d'une précision astrométrique meilleure que quelques 0,1"

    W.Struve (1847) “Les études stellaires”
    Comparaison de la portée théorique du télescope d'Herschel et sa portée effective par dénombrement d'étoiles : il n'y a pas assez d'étoiles faibles dans les jauges d'Herschel si l'on suppose l'uniformité de la distribution des étoiles et des luminosité égales: 588 étoiles au lieu de 3000 dans le champ le plus profond !
    => l'intensité de la lumière décroît en plus grande proportion que la raison inverse des carrés des distances: il existe une perte de lumière de l'ordre de 1/100 pour une étoile de magnitude 1 (16 ly), soit ~2 mag/kpc (rem: cette perte ne dépend ni de la direction ni de la longueur d'onde)

    Abbe (1867) analyse du "General Catalogue" de J. Herschel.
    1) Les amas appartiennent à la Voie Lactée, mais sont plus proches de nous que les étoiles faibles.
    2) Les nébuleuses (résolues et irrésolues) sont situées en général à l'extérieur de la Voie Lactée.
    3) La Voie Lactée est essentiellement stellaire, même s'il existe qq nébuleuses irrésolues. Les nombreuses étoiles les empêchent de se condenser ou l'univers visible est moins étendu dans cette direction.
    4) L'univers visible est composé de systèmes: la Voie Lactée, les deux nuages de Magellan et les nébuleuses, eux- mêmes composés d'étoiles et de corps gazeux réguliers ou irréguliers.

    Proctor (1869) et Waters (1873)
    La Voie Lactée et les nébuleuses sont liées:
    1) les nébuleuses “évitent” la Voie Lactée => dans le classement de J. Herschel : amas, amas glob. résolus, amas glob. résolvables, nébuleuses résolvables, nébuleuses non- résolvable... on s'écarte graduellement de la Voie Lactée (parmi les non-résolues, seules les nébuleuses gazeuses appartiennent à la Voie Lactée).
    2) Nuages de Magellan : cohabitation d'étoiles et de matière nébulaire.
    3) L'argument d'une matière absorbante ne tient pas.

    les "trous" comme le Sac de Charbon sont la preuve qu'il s'agit d'une structure mince le long de la ligne de visée et non d'un disque ou d'un anneau vu par la tranche. Galaxie = projection sur le ciel d'un courant d'étoiles se déployant dans l'espace ainsi que d'étoiles isolées.

    Keeler (1900) collecte les images de 120 000 nébuleuses, la plupart sont spirales => renouveau de la théorie de Laplace

    Easton (1900)
    1) plus une partie de la Voie Lactée est brillante, plus elle est proche,
    2) l'extinction interstellaire est négligeable,
    3) l'analogie avec les nébuleuses spirales est pertinente, la Galaxie n'est pas annulaire mais spirale l'amas stellaire central se trouve dans le Cygne.

    Easton (1904): deux pops stellaires, deux types de nébuleuses, toutes font partie de la Voie Lactée.

    Easton (1913) (relevé photographique): une galaxie spirale entre M51 et M101, les Nuages de Magellan sont comparables au compagnon de M51

    Agnes Clercke (1905) "les nébuleuses ne sont pas des systèmes stellaires du même rang que la Voie Lactée"
    1) de part leur nature
    2) de part leur connexion à des étoiles particulières (novae)
    3) elle évitent "systématiquement" la Voie Lactée, donc elles en dépendent.

    Kapteyn (1908)
    Propose une relation statistique entre mvts propres et parallaxes qu'il raffine ensuite en introduisant le type spectral, la couleur et la fonction de luminosité des étoiles : il gagne un facteur 10 en distance (~ 3000 ly)

    Plus la magnitude apparente est élevée et plus le mouvement propre est petit, plus la probabilité que l'étoile soit lointaine est élevée

    Etude des mouvements propres de 2400 étoiles, réparties en 28 aires
    => deux courants d'étoiles vers deux points diamétralement opposés à deux degrés du plan Galactique: les directions d'Orion et du Sagittaire
    => deux nuages géants qui se traversent et sont entrain de se séparer ?
    = une manifestation locale de la rotation globale de la Galaxie


    Les mesures de distances:
    Parallaxe d'Andromède (Bohlin, 1907)... 19 ly !

    Filaments sombres dans les nébuleuses gazeuses (Wolf, 1912)
    => 33 000 ly pour M31, 94 000 ly pour M33, 172 000 ly pour M81

    Curtis (1920) 16 novae dans M31 => 1 Mly pour Andromède

    H.Leavitt (1912) relation Période - Luminosité des céphéides dans le petit nuage de Magellan

    Slipher (1912) mesure des redshift : mise en évidence d'une vitesse radiale de -300 km/s pour M31, puis des vitesses de 14 autres spirales (1914) + rotation => les spirales sont des objets très grands et très éloignés

    Eddington (1914)
    Modèle héliocentrique:
    - un amas central
    - une ceinture composée de grands amas
    Analogie avec les nébuleuses spirales.
    Il existe par endroits de la matière absorbante

    H.Shapley (1914, 1918) : calibration absolue de la relation Période - Luminosité étendue aux RR-lyrae

    Shapley (1915) il existe un écart dans la corrélation entre diamètres apparents et magnitudes apparentes des amas globulaires (classe homogène) => plus les amas sont distants plus ils sont grands :
    - ou les étoiles des amas distants sont intrinsèquement plus faibles
    - ou la lumière des étoiles des amas les plus distants est atténuée
    - ou les étoiles des amas les plus distants sont plus rouges
    - ou cela résulte d'une combinaison de ces divers effets
    il conclura que l'extinction est finalement négligeable

    Shapley (1918) Mesure de la distribution des amas globulaires : distribution asymétrique vers la direction du Sagittaire (l~ 325°), pas d'amas dans le plan Galactique. Le Soleil se trouve à 60 000 al du centre


    Le Grand Débat (1920) les nébuleuse sont elles à l'intérieure de la Galaxie ou d'autres galaxies? Shapley et Curtis invités à débattre devant l'Académie des Sciences. Débat non tranché.


    Shapley (1929): étude le l'indice de couleur des étoiles de M13: IC < 0, comme attendu s'il n'y avait pas ou peu d'extinction => l'extinction est faible, au pire elle est concentrée dans des régions bien délimitées


    Jeans (1917) Théorie nébulaire
    - la masse nébuleuse se contracte par gravité
    - forme sphérique initiale mais aplatissement par effets de marées => forme lenticulaire, bulbe central et bords effilés
    - de la matière éjectée par capillarité/ viscosité forme des étoiles dans des bras spiraux

    Hubble (1922) pense vérifier par l'observation la théorie nébulaire de Jeans: dans M87, il observe une chaîne de nébulosités qui s'étend depuis le noyau et forme des condensations quasi stellaires; des étoiles faibles s'amassent en périphérie (ce sont des amas globulaires !)

    (1923-1929): mesure des distance à partir de céphéides extragalactiques
    11 céphéides dans NGC6822 --> 0,7 Mly
    35 céphéides dans M33 --> 0,86 Mly
    40 céphéides dans M31 --> 0,9 Mly

    --> LES SPIRALES SONT BIEN AU-DELÀ DE LA VOIE LACTÉE
    Dernière modification par Gilgamesh ; 22/11/2015 à 10h02.
    Parcours Etranges

  4. #4
    nayx

    Re : Des galaxies externes en 1868

    Merci beaucoup Geb et Gilgamesh, ça me fait plein de lectures

    Il y a beaucoup de noms que je ne connaissais pas du tout et dont je suis en train de consulter les bibliographies, certains autres sont déjà plus familiers. En tout cas je crois un peu mieux comprendre les différentes visions qui pouvaient exister à ce moment. Flammarion est donc tombé juste, j'ai envie de dire pour une fois, puisque ses extrapolations arbitraires se sont presque toutes avérées fausses par la suite. A force d'affirmer plein de choses, il faut bien qu'une ou deux soient juste, ne serait-ce que par hasard

    Merci en particulier pour les liens sur "L'astronomie à travers les siècles" et le cours de Gilles Theureau (de cette année !).

  5. A voir en vidéo sur Futura

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