Au-delà de la Voie Lactée : les découvertes d'Edwin Hubble qui ont bouleversé l'Univers

Edwin Hubble a révolutionné l'astronomie en démontrant que l'univers est en expansion et en identifiant les galaxies au-delà de la Terre. voie LactéeSes recherches ont jeté les bases de la loi de Hubble, remodelant notre perspective cosmique. Son héritage perdure à travers le Le télescope spatial Hubble.

«Je savais que même si j’étais de second ou de troisième ordre, c’était l’astronomie qui comptait.

Cette phrase écrite par Edwin Hubble en repensant à sa jeunesse nous en dit long sur cet homme. Un homme qui a fini par rompre la promesse faite à son père et a suivi le chemin dicté par sa passion.

Grâce aux travaux de Hubble, notre perception de la place de l'homme dans l'Univers a changé à jamais : l'homme est à nouveau écarté du centre de l'Univers. Lorsque les scientifiques ont décidé de baptiser le télescope spatial du nom du fondateur de la cosmologie moderne, le choix n'aurait pas pu être plus approprié.

Un étudiant prometteur

Edwin Hubble est né dans le Missouri en 1889, fils d’un dirigeant d’une compagnie d’assurances, et a déménagé à Chicago neuf ans plus tard. Lors de la remise de son diplôme de lycée en 1906, le directeur lui a dit : « Edwin Hubble, je t’ai observé pendant quatre ans et je ne t’ai jamais vu étudier pendant dix minutes. » Il s’est arrêté, laissant le jeune Edwin sur des charbons ardents un moment de plus, avant de continuer : « Voici une bourse pour l’Université de Chicago. Université de Chicago.”

Cette bourse d'études secondaires fut également attribuée par erreur à un autre étudiant, de sorte que l'argent dut être divisé par deux et Edwin dut fournir le reste. Il paya ses dépenses en donnant des cours particuliers, en travaillant pendant l'été et, en deuxième année, en obtenant une bourse en physique et en travaillant comme assistant de laboratoire. Il obtint finalement un diplôme en mathématiques et en astronomie en 1910.

Portrait en studio d'Edwin Powell Hubble en 1931. Crédit : Johan Hagemeyer, Camera Portraits Carmel

Le boursier Rhodes

Grand et puissant, Hubble aimait le basket-ball et la boxe. La combinaison de ses prouesses athlétiques et de ses capacités académiques lui a valu une bourse Rhodes pour Oxford. Là, une promesse faite à son père mourant, qui n'a jamais accepté l'engouement d'Edwin pour l'astronomie, l'a conduit à étudier le droit plutôt que les sciences, bien qu'il ait également étudié la littérature et l'espagnol.

Il étudia le droit romain et anglais à Oxford et ne revint aux États-Unis qu'en 1913. Il y réussit l'examen du barreau et exerça le droit sans enthousiasme pendant un an dans le Kentucky, où vivait alors sa famille.

Le professeur et entraîneur de lycée bien-aimé

Il fut également embauché par le lycée de New Albany (New Albany, Indiana) à l’automne 1913 pour enseigner l’espagnol, la physique et les mathématiques, et pour entraîner l’équipe de basket-ball. Sa popularité en tant qu’enseignant est consignée dans l’annuaire scolaire qui lui est dédié : « À notre professeur bien-aimé d’espagnol et de physique, qui a été un ami fidèle pour nous pendant notre dernière année, toujours prêt à nous encourager et à nous aider à l’école et sur le terrain, nous, la classe de 1914, dédions avec amour ce livre. »

À la fin de l'année scolaire en mai 1914, Hubble décide de poursuivre sa première passion et retourne à l'université en tant qu'étudiant diplômé pour étudier davantage l'astronomie.

Un membre de l'équipage de la mission STS-125 à bord de la navette spatiale Atlantis a pris cette image fixe du télescope spatial Hubble alors que les deux engins spatiaux poursuivaient leur séparation relative le 19 mai 2009, après avoir été reliés l'un à l'autre pendant la majeure partie d'une semaine. Au cours de la semaine, cinq sorties dans l'espace ont été réalisées pour achever la dernière mission d'entretien de l'observatoire orbital. Crédit : NASA

Une nouvelle ère commence pour l'astronomie

Le célèbre astrophysicien britannique Stephen Hawking a écrit dans son livre Une brève histoire du temps que la découverte par Hubble de l'expansion de l'Univers était « l'une des grandes révolutions intellectuelles du XXe siècle ». Qui aurait pu deviner un tel avenir pour Edwin lorsqu'il a commencé son doctorat en astronomie à l'Université de Chicago en 1914 ?

La guerre retarde les débuts astronomiques du télescope Hubble

Au début de l’année 1917, alors qu’il terminait encore ses travaux pour son doctorat, Hubble fut invité par George Ellery Hale, fondateur de l’observatoire du mont Wilson, à Pasadena, en Californie, à rejoindre l’équipe de l’observatoire. C’était une belle opportunité, mais elle se présenta en avril d’une année terrible. Après avoir passé toute la nuit à terminer sa thèse de doctorat et à passer l’examen oral le lendemain matin, Hubble s’enrôla dans l’infanterie et télégraphia à Hale : « Je regrette de ne pouvoir accepter votre invitation. Je pars à la guerre. »

Il servit en France et revint ensuite aux États-Unis en 1919. Il se rendit immédiatement à l'observatoire du mont Wilson, où le major Hubble, fraîchement démobilisé, comme il se présentait invariablement, arriva, toujours en uniforme, mais prêt à commencer ses observations.

Hubble a eu la chance de se trouver au bon endroit au bon moment. Le mont Wilson était le centre des travaux d’observation sur lesquels reposait la nouvelle astrophysique, appelée plus tard cosmologie, et le télescope Hooker de 100 pouces, alors le plus puissant sur Terre, venait d’être achevé et installé après près d’une décennie de travail.

Sur la montagne, Hubble a rencontré son plus grand rival scientifique, Harlow Shapley, qui s'était déjà fait une réputation en mesurant la taille de la Voie lactée, notre propre galaxie. Shapley avait utilisé une méthode mise au point par Henrietta Leavitt à l'observatoire du Harvard College, qui s'appuyait sur le comportement des variations de lumière standardisées des étoiles brillantes, appelées variables céphéides, pour établir la distance d'un objet.

Son résultat, soit 300 000 années-lumière pour la largeur de la galaxie, était environ 10 fois supérieur à la valeur précédemment acceptée. Cependant, Shapley, comme la plupart des astronomes de l'époque, pensait toujours que la Voie lactée était tout ce qu'il y avait dans l'Univers. Malgré une suggestion faite par William Herschel au XVIIIe siècle, il partageait l'opinion acceptée selon laquelle toutes les nébuleuses étaient des objets relativement proches et de simples amas de poussière et de gaz dans le ciel.

Le tournant

Hubble a dû passer de nombreuses nuits glaciales assis devant le puissant télescope Hooker avant de pouvoir prouver que Shapley avait tort. En octobre 1923, il a repéré ce qu’il a d’abord cru être une étoile nova qui s’est embrasée de façon spectaculaire dans la « nébuleuse » M31 de la constellation d’Andromède. Après avoir examiné attentivement des plaques photographiques de la même zone prises auparavant par d’autres astronomes, dont Shapley, il s’est rendu compte qu’il s’agissait d’une étoile céphéide. Hubble a utilisé la méthode de Shapley pour mesurer la distance à la nouvelle céphéide. Il a alors pu placer M31 à un million d’années-lumière de distance, bien loin de la Voie lactée et donc d’une galaxie contenant des millions d’étoiles. L’Univers connu s’était considérablement étendu ce jour-là et, dans un sens, le cosmos lui-même avait été découvert !

Le New York Times de l'époque avait lui-même pris conscience de l'importance de cette découverte : « Les nébuleuses spirales sont des systèmes stellaires. Le docteur Hubbel (sic) confirme l'idée qu'il s'agit d'« univers-îles » similaires au nôtre. »

Juste le commencement

Cette découverte revêtit une importance capitale pour le monde de l'astronomie, mais Hubble n'avait pas encore accompli son plus grand exploit. Il commença à classer toutes les nébuleuses connues et à mesurer leur vitesse à partir du spectre de leur lumière émise. En 1929, il fit une autre découverte surprenante : toutes les galaxies semblaient s'éloigner de nous à une vitesse qui augmentait proportionnellement à leur distance par rapport à nous, une relation désormais connue sous le nom de loi de Hubble.

Cette découverte fut une avancée considérable pour l'astronomie de l'époque, car elle bouleversa la vision conventionnelle d'un Univers statique et démontra que l'Univers lui-même était en expansion. Plus d'une décennie plus tôt, Einstein lui-même s'était incliné devant la sagesse observationnelle de l'époque et avait corrigé ses équations, qui avaient initialement prédit un Univers en expansion. Hubble avait désormais démontré qu'Einstein avait raison dès le départ.

Le physicien, aujourd’hui âgé et mondialement connu, s’est rendu spécialement au Mont Wilson pour rendre visite à Hubble afin de lui exprimer sa gratitude. Il a qualifié le changement initial de ses équations préférées de « la plus grande erreur de ma vie ».

Une nouvelle guerre arrête à nouveau Hubble

Hubble travailla sans relâche au mont Wilson jusqu'à l'été 1942, date à laquelle il partit servir pendant la Seconde Guerre mondiale. Il reçut la médaille du mérite en 1946. Finalement, il retourna à son observatoire. Sa dernière grande contribution à l'astronomie fut un rôle central dans la conception et la construction du télescope Hale de 200 pouces sur le mont Palomar. Quatre fois plus puissant que le télescope Hooker, le télescope Hale allait être le plus grand télescope sur Terre pendant des décennies. En 1949, il fut honoré en étant autorisé à utiliser le télescope pour la première fois.

Pas de prix Nobel pour un astronome

Au cours de sa vie, Hubble avait tenté d'obtenir le prix Nobel, engageant même un agent publicitaire pour promouvoir sa cause à la fin des années 1940, mais tous ses efforts furent vains car il n'existait pas de catégorie pour l'astronomie. Hubble mourut en 1953 alors qu'il préparait plusieurs nuits d'observations, sa dernière grande ambition n'ayant pas été réalisée.

Il aurait été ravi d’apprendre que le télescope spatial porte son nom, afin que les astronomes puissent continuer à « espérer trouver quelque chose que nous n’attendions pas », comme il l’a déclaré en 1948 lors d’une émission de la BBC à Londres.