Dans cette section, je tenterai de mettre en perspective les distances et dimensions de notre univers par rapport à nous, simple Terrien. Nous verrons que le petit monde que nous habitons, la Terre, est bien insignifiant à l’échelle astronomique. Paradoxalement, pour cette même raison, sa petitesse et sa rareté rendent notre planète d’autant plus précieuse et digne de bienveillance. Elle est l’unique « maison » de toute forme de vie connue. La seule bulle protectrice à des années-lumière à la ronde, littéralement. Et donc, la seule à notre portée, nous le verrons plus loin. Sachant cela, il est de notre responsabilité à tous d’en prendre le plus grand soin.

L’année-lumière

Qu’est-ce qu’une année-lumière (notée al) ? C’est une distance, celle parcourue par la lumière en une année. 🤓 La lumière voyageant à une vitesse finie (notée c), d’environ 300 millions de mètres par seconde dans le vide (299 792 458 m/s pour être exact), il suffit de prendre cette valeur et de :

• la diviser par 1 000 mètres (nombre de mètres dans 1 kilomètre),
• la multiplier par 3 600 (secondes dans 1 heure),
• puis par 24 (heures par jour),
• et enfin par 365.25 (jours par an)

pour obtenir la distance correspondante en kilomètres.

En effectuant le calcul, on obtient un peu moins de dix mille milliards de kilomètres (précisément 9 460 730 472 580,8 km, c’est-à-dire 9 461 milliards km). Il s’agit évidemment d’une distance énorme à l’échelle humaine, cependant en poursuivant votre lecture, vous verrez que ce n’est encore qu’une infime unité de mesure à l’échelle astronomique.

Autre unité utile, la distance moyenne entre le Soleil et la Terre, définie comme étant l’unité astronomique (notée ua), qui est d’environ 149,6 millions de kilomètres.

Les astronomes et astrophysiciens préfèrent souvent utiliser le parsec (noté pc) qui équivaut à environ 3,26 al. Cela leur permet d’utiliser plus directement les données expérimentales d’évaluation des distances. En multipliant une unité astronomique (1 ua) par un facteur géométrique (648 000 / π) on obtient précisément un parsec (1 pc). Plus de détails ici pour les intéressés. Très souvent, l’emploi du kiloparsec (1 000 pc ou kpc) et même du Megaparsec (un million de pc ou Mpc) est nécessaire pour quantifier les distances dans l’univers.

Ces grandeurs sont si immenses qu’elles sont difficiles à concevoir pour nous. Pour en comprendre la portée, nous examinerons plus loin l’exemple de notre plus proche voisine stellaire : Proxima Centauri. Mais d’abord, récapitulons les unités importantes avec leur équivalence en kilomètres :

Paramètre		Valeur
Vitesse de la lumière dans le vide	c	≈ 300 000 km par seconde	300 x 103 km/s
Année-lumière	al	≈ 10 000 milliards km	10 x 1012 km
Unité astronomique	ua	≈ 150 millions km	150 x 106 km
Parsec	pc	≈ 3,26 al ou 31 000 milliards km	31 x 1012 km

Fait intéressant, de ces données il est possible déduire que la lumière du Soleil met environ 8 minutes à parvenir à la Terre, près de 13 minutes pour atteindre Mars (située en moyenne à 228 millions de kilomètres du Soleil) et plus de 4 heures pour atteindre Pluton, la planète la plus éloignée du système solaire. C’est donc dire que la Terre et Mars sont à respectivement 8 et 13 minutes-lumière du Soleil et que Pluton est à 4 heures-lumière de ce dernier.

Voisine stellaire

Située à environ 4,28 al du système solaire (donc aussi de la Terre), il faudrait 4,28 ans pour atteindre notre voisine stellaire, Proxima Centauri à bord d’un vaisseau spatial se déplaçant à la vitesse de la lumière.

En 2021, un tel vaisseau n’existe pas ! Les moyens technologiques les plus récents sont mêmes loin de permettre de s’approcher ce type de vélocité. À l’heure actuelle, l’objet le plus rapide créé par l’homme est la sonde solaire Parker de la NASA. Cette dernière n’atteint cependant qu’une infime fraction de la vitesse de la lumière (environ 0,06%) avec un tout de même très respectable 692 000 km/h ! À cette vitesse, il faudrait à Parker environ 6 550 ans (80 générations humaines) pour parcourir les 40 208 milliards de km qui nous séparent de l’étoile la plus proche.

Précisons au passage qu’il y aurait entre 200 et 400 milliards d’étoiles comme Proxima Centauri dans notre galaxie uniquement. Et que le nombre de galaxies dans l’univers observable (et non, on ne le voit pas en entier) est estimé à 7 000 milliards, la plupart séparées les unes des autres par des centaines de millions d’années-lumière. Voilà qui permet de réaliser à quel point l’univers est grand… et par le fait même à quel point les « singes savants » de la Terre (les humains 🙈) sont petits.

L’héritage

La version en pleine définition de cette image (format PNG et TIFF) est disponible à partir du lien suivant : https://hubblesite.org/image/4492. Attention, les fichiers sont très lourds (672 Mo et 1,19 Go) et donc assez longs à télécharger.

La physique de l’infini

Pour ceux qui ont peine à s’imaginer, sachez également que ce n’est peut-être que le debut. Certains astrophysiciens étudient en effet très sérieusement la possibilité qu’il y ait d’autres univers que le nôtre. Notre réalité pourrait donc être constituée de multiples univers (parfois appelé multivers). Quoique non-démontrée pour l’instant, cette hypothèse découle d’une théorie de la physique (la théorie des cordes). Grosso-modo, cette dernière tente de concilier les lois de la nature de l’infiniment petit avec celles de l’infiniment grand en une seule et unique théorie unificatrice, le rêve inachevé d’Albert Einstein et d’autres grands physiciens du siècle dernier.

Actuellement, les deux grandes théories acceptées et expliquant les comportements de la matière à ces deux échelles : la mécanique quantique (niveau subatomique) et la relativité générale d’Einstein (gravitation intergalactique) sont en effet incompatibles. C’est-à-dire que l’une ne permet pas d’expliquer les comportements de la matière à l’échelle de l’autre et vice-versa. Il est donc possible (et même probable) que l’une d’elles ou les deux soient erronées ou incomplètes. Un autre sujet passionnant pour les astrophysiciens de demain !