Origine et validité : « [...] 100 milliards de galaxies composées de 100 milliards d’étoiles » ?

[Geb]

Bonsoir à tous,

De quand date l’estimation bien connue : « […] 100 milliards de galaxies composées de 100 milliards d’étoiles » ?

L’utilisation la plus ancienne de cette expression que j’ai été en mesure de retrouver est dans un article du physicien américain Lee Alvin DuBridge (1901-1994), publié dans l'édition de décembre 1962 du magazine de vulgarisation scientifique américain Engineering and Science :

The Values of Science (DuBridge, 1962,)

Today we see a universe stretching out billions of light years in all directions. It is composed of 100 billion or more galaxies, like our own Milky Way. Each galaxy is composed of 100 billion stars, more or less like our sun. And all of these galaxies are rushing madly away from each other with speeds up to half the velocity of light, as though they were the fragments of a colossal explosion which took place 10 or 15 or 20 or more billion years ago.

À la lecture d'une autre publication (Sadeh, 1967), je comprends (au bas de la page 5) qu’il serait apparemment possible de faire un tel calcul avec les tableaux 1 et 3 d’une publication d’Allan Rex Sandage (1926-2010) :

We calculated, using Tables 1 and 3 of Sandage's paper of 1961, how many galaxies there are in truncated cone with an opening angle a/d.

La publication susmentionnée est la suivante (tirée de la liste de références bibliographiques de Sadeh, 1967) :

The ability of the 200-inch telescope to discriminate between selected world models (Allan Sandage, mars 1961)

Quelqu’un de plus doué que moi en maths pourrait-il m'expliquer le calcul pour obtenir l’approximation numérique de DuBridge (1962) à partir des données chiffrées (tableaux 1 et 3) de Sandage (1961) ?

Aussi, en mars 1961, le télescope le plus performant était celui du Mont Palomar, à une époque à laquelle l'âge de l'Univers observable (et donc sa taille) était estimée avec une fourchette beaucoup moins précise qu'aujourd'hui : entre 10 et 20 milliards d'années, voire davantage, contre ~13,8 milliards d'années à l'heure actuelle. Mais étant donné que cette expression a passé le cap du demi siècle d'existence (au moins), je m'interroge sur le calcul d'une part (par pur intérêt historique), et sur la possibilité de réviser cette affirmation commune avec des données plus récentes (que je tâcherai de dénicher).

À tout hasard, je souhaiterais préciser d'emblée que je sais pertinemment qu'il s'agit d'une approximation à la louche. Aussi, j'imagine qu'un astronome, habitué aux grands nombres, n'a par conséquent peut-être jamais été, dans ce contexte, à un facteur deux près, voire à un ordre de grandeur près, quand il s'agit de vulgariser les données.

Merci d’avance.
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[Geb]

J'ai trouvé une mention antérieure à celle de DuBridge, par l'astronome Fritz D. Kahn de l'Université de Manchester, dans un livre qu'il a co-écrit, publié en 1960.

En effet, en page 108, dans un chapitre qu'il a écrit, on peut lire*:

The Formation of Stars by the Condensation of diffuse Matter (Kahn, 1960)

It is estimated that the Universe contains some 10¹¹ galaxies in all, with an average mass of the order of 10¹¹☉ each.

Cela veut dire qu'il faut sans doute chercher dans des publications antérieures à 1960 pour trouver comment on en est arrivé à ce résultat à l'époque.

Cordialement.

[Geb]

Je crois que j'ai probablement trouvé la première mention de la phrase qui fait l'objet de ce fil.

En 1933, Sir Arthur Stanley Eddington (1882-1944) écrivait déjà dans son livre « The Expanding Universe » :

The island systems are exceedingly numerous. From sample counts it is estimated that more than a million of them are within reach of our present telescopes. If the theory treated in this book is to be trusted, the total number of them must be of the order 100,000,000,000.
In order to fix in our minds the vastness of the system that we shall have to consider, I will give you a “celestial multiplication table”. We start with a star as the unit most familiar to us, a globe comparable to the sun. Then—

A hundred thousand million Stars make one Galaxy;
a hundred thousand million Galaxies make one Universe.

These figures may not be very trustworthy, but I think they give a correct impression.

Une réimpression de ce livre, datée de 1984, est disponible en aperçu sur Google Books (le passage susmentionné étant au bas de la page 4) :

The Expanding Universe (Eddington, 1933)

En 1933, le télescope le plus grand au monde était le télescope Hooker de 100 pouces (~2,5 mètres) de l'Observatoire du Mont Wilson, situé en Californie. Cela dit, ça ne nous dit toujours rien sur la méthode de calcul, ou sur les incertitudes de mesure. Il faudrait que je lise plus de publications venant de l'Observatoire du Mont Wilson dans la période 1917-1949 : la longue période durant laquelle Hooker est resté le plus grand télescope au monde. Je serais curieux de connaître le compte-rendu des « sample counts » dont parlait Eddington en 1933.

Dans l'édition de janvier 1960 de la revue Science Progress un certain William Wilson a commenté cette "impression" d'Eddington de la sorte :

De Sitter and the expanding Universe (Wilson, 1960)

Eddington once wrote: “A hundred thousand million Stars make one Galaxy; a hundred thousand million Galaxies make one Universe.” Today he would have probably written: “The mass of one Galaxy is about a hundred thousand million times that of an average star; the mass of one Universe is about a hundred thousand million times that of one Galaxy.” While this statement is probably not quite accurate it no doubt gives a correct idea.

Cordialement.