Avant 13,7 milliards d'années, l'Univers tel que nous le connaissons aujourd'hui n'existait pas. Il n'y avait ni atomes de matière, ni photons de lumière. Tout fut créé en une fraction de seconde. Au début, l'Univers était plus petit qu'un atome et extrêmement chaud. Avec le temps, sa taille a augmenté à un rythme effréné et sa température a diminué. L'expansion initiale très rapide est appelée Big Bang. Les premiers atomes apparaissent 3 minutes après sa naissance. Ces atomes deviendront des étoiles et des galaxies des centaines de millions d'années plus tard.

L'effondrement d'un nuage de gaz et de poussières sur lui-même a donné naissance au Système solaire. Une partie de la matière forme le Soleil qui commence ses réactions nucléaires tandis que l'autre partie (1%) forme un disque protoplanétaire autour de la jeune étoile. La matière du disque commence à connaître des perturbations dues à la gravité. Notre jeune système solaire entame la période d'agrégation de la matière. Durant cette période, sur différentes orbites, des petits corps rocheux se forment par agrégation et impacts avec d'autres corps rocheux. Ce processus donne naissance à des corps plus gros et plus massifs. A 150 millions de kilomètres de notre étoile, un petit corps de 12 000 kilomètres de diamètre se forme : notre planète, la Terre. Cette dernière est en fusion et son manteau pas encore totalement solidifié. Les astéroïdes et les comètes apporteront les métaux lourds (fer, nickel) ainsi que l'eau indispensable pour l'apparition de la vie un milliard d'année plus tard.

Crédit : NASA.

Ce disque de bronze (2 kg, 32 cm de diamètre) a été découvert en 1999 en Allemagne. C'est la plus vieille représentation connue de la voûte céleste. La Lune et les Pléiades y sont représentées par des incrustations d'or. Il est conservé au musée régional de la préhistoire de Halle (Allemagne) et fait partie du Programme Mémoires du monde de l'UNESCO.

Crédit : musée régional de la préhistoire de Halle.

Une tablette retrouvée en 1948 lors des fouilles de l'ancienne cité d'Ougarit (nord-ouest de la Syrie) décrit l'éclipse de soleil du 3 mai 1375 av. J.-C. On peut lire sur cette tablette « Le jour de la nouvelle Lune, dans le mois de Hiyar (mai), celui-ci s'est déshonoré. Le Soleil se coucha en plein jour, Rashap (Mars) était présent. ». Il s'agit de la première mention d'une éclipse totale de Soleil. Un calcul a permis de vérifier qu'une éclipse a bien eu lieu à cette date. Une étude par Jong et Soldt (1989) propose une nouvelle datation de l'événement qui correspondrait en réalité à l'éclipse du 5 mars 1223 av. J.-C.

Crédit : NASA.

Un saros est une période d'environ 18 ans au bout de laquelle la Lune, le Soleil et la Terre (mais également l’inclinaison de celle-ci sur le plan de l’écliptique) se retrouvent dans la même configuration géométrique, ou presque. Ainsi, les éclipses de Lune et de Soleil se répètent au bout d'un saros. En moyenne un saros comprend 84 éclipses, réparties en 42 éclipses de Soleil et 42 éclipses de Lune. Les Babyloniens auraient remarqué ce schéma de répétition dès 750 av. J.-C. et ainsi établit des prédictions sur les prochaines éclipses de Lune. Ils prédirent donc l'éclipse de Lune du 9 avril 730 av. J.-C. en précisant qu'elle serait invisible à Babylone. Plus tardivement, les Chinois et ensuite les Arabes ont aussi prédit des éclipses de Lune en utilisant le saros. Remarquons que le saros permet de prédire uniquement la date de l'éclipse, mais pas de déterminer le lieu où elle sera observable. C'est la raison pour laquelle les Babyloniens ne purent prédire que des éclipses de Lune. (image : répétitions d'éclipses de Soleil)

Crédit : NASA.

En 1972 a été découvert un ancien manuscrit appelé « Livre de Soie ». Il a été retrouvé lors de fouilles d'un tombeau sur le site de Mawangdui dans la région du Hunan en Chine. Sur ce manuscrit se trouvent des figures légendées qui s'apparenteraient à un catalogue de comètes. Elles seraient alors classées selon l'aspect aussi bien de leur noyau que de leur queue. S'il s'agit bien de cela, ce manuscrit constituerait le plus vieux catalogue d'objets célestes.

Crédit : livre copié sur soie, musée du Hunan.

Eratosthène a déduit la circonférence de la Terre par une méthode géométrique. Des ombres sont comparées à midi au solstice d'été en des lieux différents. A Syène, près du tropique du Cancer, le Soleil alors situé au zénith éclairait le fond d'un puits. A Alexandrie, plus au nord, un gnomon (objet vertical scellé dans le sol) projetait une ombre au sol, permettant de déduire l'angle du Soleil par rapport au zénith. A partir de ces deux mesures et connaissant la distance entre Syène et Alexandrie, il a calculé la circonférence terrestre : 39 400 km. Le résultat est très proche de la valeur connue aujourd'hui : 40 000 km.

Crédit : Raphael Javaux.

Les premiers astronomes à avoir mesuré la distance Terre-Lune sont probablement les astronomes de l’antiquité grecque. Aristarque de Samos calcula l’éloignement de la Lune en observant le passage de l’ombre de la Terre sur le disque lunaire lors d'éclipses. Il calcule ainsi que la distance Terre-Lune est de 19 fois le rayon terrestre. La réalité est d’environ 60 fois le rayon terrestre. Sa principale erreur porte sur la taille angulaire de la Lune (2 degrés au lieu de 0,5 degré). Hipparque, au IIe siècle av. J.-C. trouva environ 62 à 77 fois le rayon terrestre. Ces mesures, combinées à celle réalisée par Eratosthène permettent de calculer le distance Terre-Lune (en moyenne 384 400 km).

Crédit : manuscrit grec du Xe siècle, Vatican.gr.204.

Aucun texte d'Hipparque ne subsistant aujourd'hui, c'est principalement par l'Almageste de Ptolémée que nous est rapportée la découverte de la précession des équinoxes. L'axe des pôles de la Terre est incliné d'environ 23 degrés par rapport à l'axe de l'écliptique et subit une rotation sur lui-même selon une période de 26 000 ans. Cela modifie au cours du temps les coordonnées célestes des astres et induit donc une rotation apparente du zodiaque. C'est en comparant ses observations avec celles de ses prédécesseurs, deux siècles auparavant, qu'Hipparque aurait fait le constat de cette lente dérive.

Crédit : NASA.

C’est Jules César qui, en 46 av. J.-C., fit adopter le calendrier qui porte son nom en remplacement du calendrier romain républicain qui comportait 12 mois de 29 et 31 jours, soit 355 jours par an. Il y avait un mois intercalaire de 27 jours tous les deux ans, mais il était difficilement appliqué. Les mois juliens étaient alternativement de 31 et 30 jours excepté février qui n’en avait que 28. Quintilis, correspondant à juillet, fut renommé Iulius. Août fut renommé un peu plus tard par un autre consul, Auguste.

Crédit : musée départemental d'Arles, photographie : fr.zil.

Il faut attendre l'an 28 av. J.-C. pour que soient répertoriées systématiquement les taches solaires dans des registres. C'est en effet à cette période, sous la dynastie des Han, que les Chinois ont commencé à consigner les différents événements historiques. L'événement le plus connu est la tache du 10 mai 28 av. J.-C. : « Le jour de Ji Wei, le Soleil était jaune à son lever et une vapeur noire aussi grande qu'une pièce était observée en son centre ». Une tache solaire est une région de la surface du Soleil où le champ magnétique est particulièrement intense. La température de la tache est plus froide (3800 K) que le reste de la surface (5800 K). Leurs dimensions vont de quelques dizaines de kilomètres à une centaine de milliers de kilomètres.

Crédit : Maximus Photography.

L'Almageste est une œuvre de Claude Ptolémée qui constitue la somme des connaissances les plus avancées de l'Antiquité en mathématiques et en astronomie. Dans son œuvre, Ptolémée y propose une théorie géométrique pour décrire les mouvements des planètes, de la Lune et du Soleil. Cette théorie des épicycles et les tables astronomiques qui l'accompagnent sont une amélioration de l'œuvre d'Hipparque. L'Univers y est géocentrique. Elles resteront la référence pendant de nombreux siècles dans les mondes occidentaux et orientaux. L'ouvrage tomba dans l'oubli à la fin de la Renaissance quand le modèle héliocentrique de Copernic s'imposa malgré les réticences de l'Église. C'est aussi dans cet ouvrage que Ptolémée décrit les constellations (48 au total, principalement de l'hémisphère nord).

Crédit : manuscrit latin du XVe siècle, Vatican.lat.2055.

Les astronomes chinois désignaient par l'expression « étoile invitée » tous les phénomènes célestes transitoires (apparaissant et disparaissant) : explosions d'étoiles, météorites, comètes. En l'an 185, une de ces étoiles est apparue dans la constellation du Compas. Cet événement est consigné dans le livre de Hou Hanshu qui relate que l'objet est resté visible pendant plusieurs mois. Il s'agirait d'une supernova de type Ia dans laquelle, au sein d'un système binaire, une étoile géante transfère du gaz à une naine blanche qui la déstabilise et la conduit à imploser. On dit alors que la masse limite de Chandrasekhar est dépassée. Aujourd'hui, il semblerait que cet événement vieux de plus de 1800 ans soit associé avec le rémanent RCW86 (ici en image infrarouge par Spitzer et WISE).

Crédit : NASA, WISE, Spitzer, Chandra ; ESA, XMM.

Le Traité de l'astrolabe de Jean Philopon est le premier texte connu traitant de l'utilisation très complète et détaillée de cet instrument mais sa construction n'y est pas abordée. Cet ancien instrument astronomique avait des vocations multiples. Il permettait notamment de mesurer la hauteur des astres sur l'horizon mais aussi de lire l'heure en fonction de la position des étoiles ou du Soleil. Il semble qu'il soit parvenu très tôt à Byzance où il aurait été copié maintes fois avant d'être redécouvert au XIIIe siècle. Il n'existe pas aujourd'hui de manuscrit antérieur à cette période.

Crédit : Jacopo Koushan, photographie : Masoud Safarniya.

C'est en 964 que le scientifique perse Abd Al-Rahman Al‑Sufi décrit pour la première fois la constellation d'Andromède dans son Livre des étoiles fixes. Ce recueil illustré présente les 48 constellations connues en s'inspirant du système grec géocentrique de Ptolémée. Al-Sufi y mentionne ses critiques et apporte ses corrections. Lors de ses observations, il décrit Andromède comme un petit nuage. Dans son catalogue, Andromède y est représentée avec un poisson, élément emprunté au ciel des anciens nomades arabes.

Crédit : Etienne Marquet.

Cette supernova a été observée par les Chinois probablement en avril 1054. Elle a atteint sa luminosité maximum en juillet de la même année. Le phénomène était si brillant qu'elle fut visible pendant 23 jours en pleine journée et resta observable à l’œil nu pendant 2 ans. L’événement a été noté dans les recueils chinois sous le nom « étoile invitée ». De cette supernova, on observe aujourd'hui son rémanent, la nébuleuse du Crabe, au cœur de laquelle se trouve un pulsar (objet compact tournant très vite sur lui-même).

Crédit : NASA, Hubble.

La tapisserie de Bayeux (0,5 m par 60 m) est un ouvrage datant du XIe siècle. Elle relate les différents épisodes de l'accession au trône d'Angleterre du duc Guillaume de Normandie. La comète de Halley y est représentée par un passage supposé du 24 avril au 1 mai 1066. L'inscription latine « Isti mirant stella » (ceux qui admirent l'étoile) est brodée au-dessus de la comète et d'un groupe d'Anglais la montrant du doigt.

Crédit : musée de la tapisserie de Bayeux.

Dans le manuscrit Commentariolus distribué discrètement à des amis sûrs en 1513, Nicolas Copernic formule les principes de sa théorie héliocentrique du monde. Contrairement au système géocentrique d'Aristote, Copernic place le Soleil et non pas la Terre au centre du monde. Sa théorie du mouvement des astres n'est pas essentiellement différente de celle de Ptolémée (Almageste) : elle est aussi à base de cercles et de mouvements uniformes, et les arguments de Copernic contre Ptolémée sont davantage d'ordre philosophique que fondés sur l'observation. Il faut attendre Kepler et Galilée pour que ce modèle se répande.

Crédit : Harmonia Macrocosmica, Andreas Cellarius, 1708.

C’est le pape Grégoire XIII, qui, à la fin du XVIe siècle, adopta le calendrier préparé par Christophius Clavius (illustration), mathématicien allemand (1538-1612), pour compenser la dérive du calendrier julien causé par une mauvaise prise en compte de la durée réelle d'une année. La date de Pâques dérivait vers l’été, et avec elle tout le calendrier liturgique. Ainsi, le lendemain du 4 octobre 1582 fut le 15 octobre 1582 dans les états catholiques. Pour compenser l'avance du calendrier julien, un nouveau calcul des années bissextiles fut introduit (années divisibles par 4 mais pas par 100, ou alors divisible par 400).

Crédit : gravure du XVIe siècle, Francisco Villamena.

Giordano Bruno, né en janvier 1548 à Nola en Italie, était un frère dominicain et philosophe. Il a été le premier philosophe à soutenir Copernic et sa théorie de l'héliocentrisme selon laquelle toutes les planètes (y compris la Terre) tournent autour du Soleil. Ses idées vont plus loin que celles de Copernic, en effet il suppose que l'Univers est infini et sans centre et qu'il existerait une multitude de mondes semblables au système solaire. Avec ce modèle, la position de l'homme, auparavant centrale, change radicalement. Sa remise en cause de plusieurs dogmes théologiques (parmi lesquels le géocentrisme) le conduira à être accusé d'hérésie par l'Inquisition. Il est condamné à être brûlé vif au terme de huit années de procès ponctuées de nombreuses propositions de rétractation qu'il rejeta. Giordano Bruno est brûlé vif le 17 février 1600 sur la place du Campo de' Fiori à Rome et ses ouvrages furent interdits. Une statue à son effigie est érigée sur cette place en 1889.

Crédit : portrait de Giordano Bruno d’après une gravure du Livre du recteur, 1578, Université de Genève.

Galilée comprend en 1604 que la chute des corps dans un milieu ténu (idéalement un vide parfait) obéit à deux lois : le corps a une accélération constante et cette accélération est la même quels que soient le poids ou la composition du corps. Galilée met fin aux lois d'Aristote (vieilles de 2000 ans) qui stipulaient notamment que, dans un milieu donné, un corps tombait d'autant plus vite qu'il était plus lourd. Galilée parvient à ces conclusions contre-intuitives grâce à une ingénieuse combinaison de raisonnements et d'expériences, celles notamment consistant à faire rouler des boules sur un plan incliné (pour ralentir le mouvement par rapport à une chute verticale). Galilée ne fit probablement pas l'expérience de la Tour de Pise (il ne le prétend d'ailleurs pas) car elle n'aurait pas été concluante : la résistance de l'air et le temps de chute (environ 3 secondes) rendaient peu praticable une telle expérience. Quatre siècles plus tard, cette loi universelle de la chute des corps mise au jour par Galilée (qui continue à être vérifiée de façon de plus en plus précise) reste une avancée cruciale en physique car elle est un des piliers de la relativité générale.

Crédit : Zátonyi Sándor.

Johannes Kepler a poursuivi les observations de Tycho Brahé, dont il fut l'assistant au sein de l'Observatoire d'Uraniborg sur l'île de Ven en Suède. Après le décès de Brahé en 1601, Kepler mettra 8 ans pour publier les deux premières lois régissant les orbites des astres autour de leur étoile : les planètes décrivent des ellipses dont le Soleil est un des foyers, et, le segment Soleil-planète balaie des aires égales en des temps égaux. Cette deuxième loi signifie donc que la vitesse des planètes varie sur leur orbite, elle est plus grande au périhélie, plus faible à l’aphélie. En 1618 il publiera une troisième loi établissant un rapport constant, valable pour toutes les planètes, entre le carré de la période de révolution autour du Soleil et le cube du demi grand axe de l’orbite.

Crédit : portrait de Kepler, artiste inconnu.

A l'aide de sa lunette astronomique, le 7 janvier 1610, Galilée découvre les satellites principaux de Jupiter. Au départ il n'en observe que trois et pense qu'il s'agit d'étoiles fixes près de Jupiter. Entre le 8 janvier et le 2 mars, il découvre un quatrième objet. En observant le déplacement de ces objets, il conclut qu'il ne s'agit pas d'étoiles mais de corps en orbite autour de Jupiter. Cette découverte est la première du genre, faite avec un instrument optique. C'est aussi une preuve supplémentaire en faveur de l'héliocentrisme. Galilée publia ses observations en avril 1610 dans son livre Sidereus Nuncius (Le Messager des Etoiles). Simon Marius, qui observa également ces satellites, proposa en 1614 les noms actuels : Io, Europe, Ganymède et Callisto.

Crédit : NASA, Galileo.

A partir de la publication du Messager des étoiles en 1610, Galilée a tenté en vain de convaincre l'Église de la supériorité du modèle héliocentrique de Copernic en lui recommandant d'abandonner l'interprétation littérale des textes bibliques en matière scientifique. Suite aux tentatives de Galilée, l'Église interdit officiellement en 1616 d'enseigner et de défendre le modèle de Copernic. En 1624, le cardinal Barberini, grand admirateur de Galilée, devient le nouveau pape Urbain VIII. Galilée juge le contexte plus favorable et en 1632, il publie un nouvel ouvrage, le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde (projet auquel le Pape n'était pas opposé à condition d'adopter un point de vue neutre), dans lequel il compare le système géocentrique d'Aristote et Ptolémée avec le système héliocentrique de Copernic. Il est accusé d'y prendre parti clairement pour le système héliocentrique et de ne pas respecter l'injonction de 1616 lui interdisant d'enseigner et de défendre ce modèle. Il se verra condamné le 22 juin 1633 pour suspicion d'hérésie par le tribunal de l'Inquisition après s'être rétracté. Il fut assigné à résidence dans sa villa d'Arcetri près de Florence jusqu'à la fin de sa vie, le Pape refusant jusqu'au bout de revenir sur l'assignation à résidence. L’Église refusera même que lui soit édifié un monument funéraire. Il faudra attendre le 31 octobre 1992 pour que le Vatican reconnaisse ses erreurs mais sans toutefois réhabiliter Galilée.

Crédit : Galilée face à l'Inquisition, Cristiano Bant, 1857.

En 1610, Galilée avait déjà observé Saturne et remarqué des anses sans toutefois parvenir à expliquer le phénomène. Dès 1655, Christian Huygens pointe sa lunette vers Saturne et observe également ces anses. A partir de 1656, ces anses disparurent progressivement pour reparaitre ensuite. Huygens interprète correctement cette observation comme celle d'un anneau plat et très mince, invisible lorsqu'il se présente exactement par la tranche. Il ne rendra publique sa découverte qu'en 1659, dans son ouvrage Systema Saturnium. Il y écrit : « Saturne est entouré d'un anneau mince et plat qui ne touche pas la planète et est oblique par rapport à l'écliptique. ». Avec un meilleur objectif construit par Giuseppe Campani et un meilleur oculaire conçu par Huygens lui-même, Jean-Dominique Cassini découvrira, en 1675 à l'Observatoire de Paris, que l'anneau est non pas homogène, mais formé de deux anneaux concentriques, séparés par une division qui porte maintenant son nom. On sait aujourd'hui que l'anneau de Saturne est composé de glace et de poussières. L'épaisseur des anneaux est de quelques dizaines de mètres au moins. Toutes les autres planètes géantes du système solaire (Jupiter, Uranus et Neptune) possèdent des anneaux.

Crédit : NASA, Cassini.

En 1666, Louis XIV fonde l'Académie royale des sciences. L'Observatoire, dont la première pierre a est posée le 21 juin 1667, devait servir de lieu de réunion et d'expérimentation pour tous les académiciens, mais en raison de son éloignement du Paris de l'époque, seuls les astronomes l’utilisèrent. L'édifice est conçu par l’architecte et médecin Claude Perrault. L'axe central nord-sud du bâtiment définit le méridien de Paris. L’Observatoire fut dirigé durant 125 ans (de 1669 à 1794) par la famille Cassini. La construction de la coupole principale de l'Observatoire a débuté en 1846 sous la direction de François Arago. Elle abrite une lunette de 38 cm de diamètre et de 9 m de focale. À l'époque c'était la plus grande lunette par ses dimensions. De nos jours l'Observatoire doit remplir trois missions majeures : recherche, enseignement et diffusion du savoir vers le grand public. L'Observatoire a aussi la charge de diffuser l'heure légale française (accessible via l'horloge parlante).

Crédit : tableau de Henri Testelin, XVIIe siècle, château de Versailles.

A l'inverse d'une lunette qui est composée de lentilles, le télescope est composé de miroirs. L'invention de la lunette en 1608 est attribuée à trois opticiens hollandais (Hans Lippershey, Zacharias Janssen et Jacob Metius). En 1609, Galilée améliora le principe et fut le premier à l'utiliser pour observer et étudier le ciel en détail. Le télescope à miroir a été décrit par l'astronome écossais James Gregory et c'est Isaac Newton qui mit en application le principe. Son invention fut présentée à la Royal Astronomical Society en 1671. Au fil du temps, il sera amélioré : plus grand diamètre pour récolter plus de lumière, plus long pour grossir plus, disposition des miroirs, combiné à un appareil photo, envoyé dans l'espace...

Crédit : réplique de la version de 1672 conservée au musée Whipple d'histoire des sciences, photographie : Andrew Dunn.

A partir des observations sur les éclipses du satellite Io, de Jupiter, effectuées pendant plusieurs années avec l'équipe de Jean Picard, Römer remarque que ces événements se produisent tantôt à l'heure tantôt avec des minutes d'avance ou de retard. Il trouva la raison de ce mystère dans la variation de la distance entre la Terre et Jupiter et annonça en septembre 1676 que l'éclipse de Io du 9 novembre aurait 10 minutes de retard. Il vit juste. Il fit alors l'hypothèse que la vitesse de la lumière est finie mais ne donne pas d'estimation. En 1678, Huygens estime la vitesse de la lumière à 200 000 km/s (la valeur fixée depuis 1983 est de 299 792,458 km/s dans le vide).

Crédit : portrait par Jacon Coning, musée national d'histoire du château de Frederiksborg.

C'est en comparant les observations et descriptions de plusieurs comètes apparues en 1531, 1607 et 1682 qu'Edmond Halley découvre qu'il s'agit en fait de la même comète. Il en déduit qu'elle a une période de 76 ans et prédit même son prochain passage en 1758. C'était sans compter sur les perturbations gravitationnelles de Saturne et Jupiter. En 1757, Lalande calcule la date de passage de Halley en y incorporant ces perturbations et annonce son passage non pas en 1758 mais en 1759. Les calculs furent corrects, elle passa au plus près du Soleil le 13 mars 1759. Son dernier passage remonte à 1986, son retour est prévu pour 2061.

Crédit : NASA.

En 1687, Isaac Newton formule la loi de la gravitation universelle et publie ses Principes mathématiques de la philosophie naturelle. Cette loi décrit la force de gravitation comme étant responsable de la chute des corps ainsi que de l'attraction entre eux des corps massifs comme les étoiles, les planètes ou les satellites naturels ou artificiels. Cette loi indique que deux corps s'attirent entre eux avec des forces de même valeur mais de directions opposées. Cette force est proportionnelle au produit des masses des deux corps et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les séparent. Par ses travaux, Isaac Newton se positionne comme un précurseur de la mécanique céleste moderne. La traduction française est l'œuvre d'Emilie du Châtelet.

Crédit : page de garde de la première édition.

L'astronome britannique James Bradley est le premier en 1728 à fournir l'explication du phénomène d'aberration annuelle des étoiles, après l'avoir observé à partir de 1725 pour l'étoile gamma Draconis. Le premier astronome à avoir observé le phénomène est Jean Picard en 1680 mais il ne parvient pas à l'expliquer. Bradley comprend que la direction apparente de la lumière en provenance d'une étoile dépend de la vitesse de la Terre. Il y a composition de deux vitesses : celle v de la Terre et celle c de la lumière. Chaque étoile dans le ciel trace une ellipse apparente dont le demi-grand axe est vu depuis la Terre sous un angle d'environ 20,5 secondes d'arc et ne dépend que du rapport v/c qui vaut environ 1/10000. Outre qu'elle confirme le caractère fini de la vitesse de la lumière, l'aberration annuelle est la première preuve solide du mouvement de la Terre autour du Soleil.

Crédit : Ahalda.

Le catalogue de Messier est un catalogue qui regroupe une centaine d'objets astronomiques diffus. Il a été créé par Charles Messier pour aider les chasseurs de comète à ne pas les confondre avec d'autres objets. Messier avait d'ailleurs déjà confondu la nébuleuse du Crabe avec la comète de Halley. C'est pour cela que la nébuleuse du Crabe porte l’appellation M1. La première édition de 1774 contient 45 objets. Aujourd'hui, le catalogue regroupe 110 objets (galaxies, nébuleuses et amas d'étoiles) et reste un recueil des plus beaux objets du ciel profond et un outil très utilisé dans le monde de l'astronomie amateur.

Crédit : portrait par Nicolas Ansiaume, Observatoire de Paris.

Le 13 mars 1781, William Herschel la découvre en cherchant des étoiles doubles avec son télescope. Il annoncera la découverte le 26 avril de la même année mais en tant que comète car il n’était pas encore sûr de la nature de l'objet. C'est avec l'aide des scientifiques de son époque et surtout celle de Charles Messier, spécialiste des comètes, que sa nature planétaire est affirmée. La planète fut nommée « Georgium sidus » (en l'honneur du Roi George III) par Herschel et fut baptisée de son nom définitif d'Uranus en 1850 (dieu romain du ciel).

Crédit : NASA, Voyager 2.

Entre 1835 et 1837, Louis Daguerre met au point une technique de photographie : le daguerréotype. Il s'agit de fixer une image sur une plaque métallique rendue sensible à la lumière. Cette invention est présentée à l'Académie des sciences en 1839 par François Arago. Ce dernier comprend l'importance du procédé pour l'astronomie. Sous son instigation, la France achète le procédé et le publie pour favoriser sa diffusion dans le monde entier. John William Draper réalise alors avec cette méthode le premier daguerréotype de la Lune en 1840. Cette image sera obtenue après 30 minutes d'exposition. Ainsi s'ouvrit l'ère de l’astrophotographie qui permit des travaux de recherche plus avancés et une meilleure diffusion des connaissances scientifiques auprès du grand public. Aujourd'hui l'astrophotographie se pratique facilement, même par des amateurs, grâce à l'évolution des outils photographiques et astronomiques.

Crédit : JW. Draper - London Stereoscopic Company/Getty Images.

Neptune est le premier astre céleste découvert par des calculs mathématiques. Ces calculs expliquaient les perturbations observées dans l'orbite d'Uranus par Alexis Bouvard. Cette découverte est attribuée à l'astronome français Urbain Le Verrier qui publia ses résultats en août 1846. Il demanda à l'astronome allemand Johann Gottfried Gall, assisté de l’étudiant Heinrich Louis d'Arrest, d'observer une certaine région du ciel. Dans la nuit du 23 au 24 septembre 1846, la planète Neptune fut observée à moins d'un degré de la position déterminée par Le Verrier. La découverte de Neptune a aussi conduit à la découverte de sa lune Triton dix-sept jours plus tard par William Lassell.

Crédit : NASA, Voyager 2.

La rotation de la Terre a été mise en évidence en 1851 grâce au pendule conçu par le physicien Léon Foucault. Le principe est qu'un tel pendule, bien que solidaire du sol terrestre, oscille dans un plan qui va tourner dans le sens horaire dans l'hémisphère Nord et dans le sens anti-horaire dans l'hémisphère Sud. La période de rotation sur un tour complet du plan d'oscillation du pendule s'appelle la période pendulaire. Cette période varie en fonction de la latitude du lieu. S'il était placé à un pôle terrestre, la période pendulaire serait exactement d'un jour sidéral (23 h 56 min). S'il était placé à l'équateur, le plan d'oscillation du pendule serait fixe. Vu de la Terre, ce phénomène est une manifestation de la force de Coriolis causée par la rotation de la Terre. Vu d’un référentiel inertiel extérieur, c’est la Terre qui tourne sous le pendule. Une copie de son pendule peut être observée sous la coupole du Panthéon où la période pendulaire est environ de 1,3 jour.

Crédit : Le Petit Parisien, supplément littéraire illustré, édition du 02/11/1902.

Ce roman d'anticipation et d'aventure de Jules Verne est devenu une référence dans le domaine de la science-fiction. Ce livre inspira d'autres auteurs comme Herbert George Wells (Les Premiers Hommes dans la Lune, 1901) et cinéastes comme George Méliès (Voyage vers la Lune, 1902). L'action se déroule à Baltimore, aux Etats-Unis, après la guerre de Sécession. Le Gun Club de Baltimore tente d'envoyer sur la Lune un obus, habité par trois hommes, tiré par un gigantesque canon. L'obus sera suivi depuis la Terre par un télescope construit dans les Rocheuses. La mission, après de nombreuses péripéties, sera un succès avec la mise en orbite lunaire de l'obus. La suite de cette histoire est contée à travers un autre roman de Jules Verne paru en 1870 : Autour de la Lune.

Crédit : illustration pour l'oeuvre, dessinateur : Henri de Montaut ; graveur : François Pannemaker.

L'Astronomie populaire est un livre de vulgarisation scientifique sur le thème de l'astronomie écrit par Camille Flammarion. Il fut traduit en anglais en 1894. Le livre rapporte toutes les connaissances astronomiques de la fin du XIXe siècle. Il comporte 800 pages, 360 figures ainsi que de nombreuses gravures et cartes célestes. Camille Flammarion dédia son livre à Copernic, Galilée, Kepler, Newton et Arago. L'ouvrage se segmente en 6 livres : La Terre, La Lune, Le Soleil, Les Mondes planétaires, Les Comètes et Etoiles filantes ainsi que Les Etoiles et l'Univers sidéral.

Crédit : Éditions Flammarion, 1880.

Le méridien de Greenwich (en banlieue de Londres) est le méridien d'origine où la longitude est définie égale à 0. En cartographie, un méridien correspond à un arc imaginaire reliant le pôle sud au pôle nord. Tous les points de la Terre situés sur un même méridien ont la même longitude. Les méridiens sont perpendiculaires aux parallèles qui définissent les points d'égale latitude. Le parallèle de référence est l'équateur. En 1884, la conférence internationale de Washington a adopté le méridien de Greenwich comme méridien de référence commun. Avant cette date, différents méridiens étaient utilisés comme référence (le méridien de Paris par exemple).

Crédit : Cham.

La relativité restreinte est une nouvelle théorie de l'espace et du temps qui tire les conséquences du principe de relativité de Galilée et de l’existence dans l'Univers d’une vitesse limite de propagation de l’information. Espace et temps sont désormais inséparables lorsqu’il s’agit de déterminer la distance entre deux points-événements. La conséquence la plus remarquable de cette théorie est que chaque référentiel est lié à son échelle de temps propre et qu'il n'existe pas d'échelle de temps universelle. Une image populaire illustrant le mieux cette théorie est le « pseudo-paradoxe » des jumeaux. Un des jumeaux reste sur Terre et l'autre voyage dans un vaisseau spatial se déplaçant à très grande vitesse. A son retour sur Terre, son horloge se sera désynchronisée de celle de son frère. Le frère voyageur sera plus jeune que le frère resté sur Terre.

Crédit : photographie par Oren Jack Turner, 1947.

Il a été inventé par Ejnar Hertzsprung (astronome danois) et Henry Norris Russell (astronome américain). Le but de ce diagramme est de classer les étoiles en fonction de leur température (ou couleur) et leur luminosité (ou magnitude) afin d'étudier les populations d'étoiles. Grâce à ce diagramme, les scientifiques ont pu établir la théorie de l'évolution stellaire. La séquence principale est la zone où la majeure partie des étoiles résident (elles y passent 90% de leur vie sans évoluer). De part et d'autre, on trouve la région des étoiles naines et celle des étoiles géantes. Au cours de leur vie, les étoiles se déplacent dans ce diagramme. Par exemple, le Soleil quittera la séquence principale pour devenir une géante rouge avant de redescendre dans la zone des naines blanches.

En 1912, le physicien Victor Hess étudie le taux d’ionisation dans l'atmosphère à bord d'un ballon s'élevant jusqu'à 5 km d'altitude. L'ionisation est produite lorsque l'atmosphère est traversée par une particule qui arrache des électrons aux atomes, il reste alors des atomes chargés positivement. Victor Hess mesure cette charge avec un électroscope à feuille d'or en fonction de l’altitude. L'ionisation décroit avec l'altitude (à mesure que l'on s'éloigne de la radioactivité naturelle de la Terre) puis augmente de nouveau à partir de 1 km. Le vol eut lieu le jour d'une éclipse de Soleil. Hess en conclut que le rayonnement était d'origine cosmique, c'est-à-dire qu'il provenait de l'extérieur du système solaire. Il reçut le prix Nobel de physique en 1936.

Gustav Holst est un compositeur anglais connu pour sa suite orchestrale Les Planètes. Cette œuvre qu'il a commencé à écrire en 1914 se compose de 7 parties qui correspondent à 7 planètes du système solaire mais aussi à 7 situations qui peuvent marquer la vie d'un être humain. Il s'inspire de la mythologie grecque et romaine. Les 7 œuvres sont : Mars, celui qui apporte la guerre ; Vénus, celle qui apporte la paix ; Mercure, le messager ailé ; Jupiter, celui qui apporte la gaîté ; Saturne, celui qui apporte la vieillesse ; Uranus, le magicien ; Neptune, le mystique.

Crédit : photographie par Herbert Lambert, 1921, National Portrait Gallery.

La théorie de la relativité générale est une théorie métrique de la gravitation. La métrique nous permet de déterminer la distance entre deux points-événements de l'espace-temps, celle-ci correspondant toujours à un temps propre. La relativité générale repose sur deux lois : - la courbure de l'espace-temps est déterminée par la distribution de masse-énergie selon l'équation d'Einstein ; - les corps en chute libre (comme les planètes de notre système solaire ou la Station spatiale internationale) suivent les trajectoires dans l'espace-temps qui maximisent leur temps propre. La gravitation est assimilée à la courbure de l'espace-temps : la mystérieuse force de gravitation de Newton agissant à distance a complètement disparu. Les corps en chute libre ont un mouvement inertiel dans un espace-temps courbe. La relativité générale a jusqu'ici passé tous les tests avec succès et est devenue depuis son élaboration par Einstein en 1915 indispensable en cosmologie et en astrophysique, tout spécialement pour l'étude des astres compacts, des trous noirs et des ondes gravitationnelles.

Crédit : photographie par Oren Jack Turner, 1947.

L'éclipse du 29 mai 1919 était visible dans un corridor traversant le centre du Brésil, l'Afrique Centrale et l'Afrique de l'Est. Elle a été observée lors de l'expédition organisée par l'astrophysicien Arthur Eddington depuis l'île de Principe. Son expérience visait à mesurer l'effet de lentille gravitationnelle sur la position angulaire des étoiles à proximité du limbe solaire afin de vérifier expérimentalement la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein. D'après cette théorie, la masse du Soleil courbe l'espace-temps et dévie les rayons lumineux, de sorte que les étoiles apparaissent à une position légèrement différente. Les résultats manquaient de précision en raison de la difficulté de mesurer, à l'époque, des écarts angulaires très faibles et du mauvais temps sur l'île. Ils penchaient néanmoins sans ambiguïté en faveur des prédictions de la relativité générale. Les résultats ont été confirmés de manière plus précise dans les années 1960.

Crédit : photographie illustrant l'article, The Royal Society publishing, DOI : 10.1098/rsta.1920.0009.

En 1927, le physicien et chanoine catholique belge George Lemaître publia un article intitulé Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant. Dans cet article, il expose son idée que l'Univers est en expansion. Pour cela, il a calculé des solutions aux équations de la relativité générale. Ces solutions montrent que l'Univers est soit en expansion, soit en contraction. Il utilise alors les résultats obtenus quelques années auparavant par Vesto Slipher sur l'éloignement des galaxies pour invalider la solution « en contraction » et retenir celle « en expansion ». Ainsi, il en déduit que, si l'Univers est en expansion, c'est qu’il a été plus petit par le passé. En 1931, il publiera sa théorie de l'atome primitif. Cette dernière sera améliorée au fil des années avec la physique quantique, des particules et atomique pour devenir la théorie du Big Bang. Le terme Big Bang a été introduit en 1949 par Fred Hoyle.

Crédit : Sir Fred Hoyle et Mgr G.H. Lemaître, Ph. Coll. Archives Larbor, 1958.

Edwin Hubble formula cette loi à partir de ses observations avec le télescope Hooker de l'observatoire du Mont Wilson en Californie et celles d'autres astronomes comme Vesto Slipher. La loi de Hubble énonce que les galaxies s'éloignent les unes des autres à une vitesse approximativement proportionnelle à leur distance. Cela signifie que plus la galaxie est loin de nous, plus on a l'impression qu'elle s'éloigne rapidement. Le facteur de proportionnalité est appelé constante de Hubble et sa valeur la plus actuelle est 66,9 km/s/Mpc. Cette loi n'a de valeur que pour l'Univers accessible à l'observation. On peut extrapoler cette loi à tout l'Univers à la condition que ce dernier soit homogène et isotrope sur de grandes distances.

Crédit : photographie : Andrew Dunn.

Dans cette bande dessinée de Hergé, Tintin, Milou et le capitaine Haddock se rendent en Syldavie pour rejoindre le professeur Tournesol qui travaille sur un projet secret de fusée atomique, la XFLR6, à destination de la Lune. La fusée radioguidée décolle et fait le tour de la Lune. Des bandits tentent de la détourner afin de s'approprier cette nouvelle technologie. Heureusement Tintin et le professeur Tournesol ont fait installer dans la fusée un système de sécurité dans le but de la détruire avant qu'elle ne tombe dans de mauvaises mains. Finalement, la fusée lunaire définitive est construite et Tintin et ses amis partent à la conquête de la Lune. Ils y font notamment l'expérience de la faible pesanteur lunaire.

Crédit : Hergé - fr.tintin.com.

Spoutnik 1 est le premier satellite artificiel terrestre. Cet engin spatial soviétique fut lancé le 4 octobre 1957 depuis le cosmodrome de Baïkonour par un lanceur R-7 Semiorka. Son lancement marque le début de l'ère spatiale. La sonde (83 kg) est restée alimentée par ses batteries pendant 22 jours avant de brûler dans l'atmosphère au bout de 3 mois. L'événement a eu un retentissement planétaire et constitue un énorme choc pour l'opinion américaine car il démontre de manière éclatante l'avance apparente prise par les soviétiques dans la course à l'espace pendant la Guerre froide opposant les Etats-Unis à l'Union Soviétique. Les deux pays tenteront durant les décennies suivantes de prouver la supériorité de leur forme de gouvernement à travers leurs réalisations spatiales. Cette course à l'espace poussera les américains à créer une agence spatiale afin de rattraper leur retard : la NASA.

Crédit : réplique de Spountik 1, National Air and Space Museum, NASA.

Le 12 avril, Youri Gagarine devient le premier être humain à effectuer un vol dans l'espace. C'est lors du vol Vostok 1 que Gagarine effectue ce qu'aucun Homme n'était parvenu à faire : un vol dans l'espace et en revenir. Il décolle du cosmodrome de Baïkonour à 9h07 et effectue une révolution de 1h48 autour de la Terre à une altitude moyenne de 250 km d'altitude. Il se pose à 10h55 non loin de la ville de Saratov à 700 km de Moscou. C'est le triomphe qui l'attend à son retour et une reconnaissance internationale pour cet exploit qui lança la grande ère des vols habités.

Crédit : photographie de 1961 par Arto Jousi, musée finlandais de la photographie.

En 1964, alors que les physiciens Penzias et Wilson, des laboratoires Bell, travaillaient au développement d'une antenne destinée à la communication avec les satellites, ils détectèrent une source de bruit d'origine inconnue. Ce bruit était constant à toute heure du jour et de la nuit, et dans toutes les directions du ciel. L'identification de ce bruit comme étant une signature de la naissance de notre Univers est permise par des échanges avec des physiciens de l'Université de Princeton (Wilkinson, Dicke et Peebles notamment) qui recherchaient ce signal prédit théoriquement à la suite des travaux de Lemaître à la fin des années 1940. Pour cette découverte fortuite, Penzias et Wilson ont obtenu le prix Nobel de physique en 1978. Le fond diffus cosmologique a un pic d'émission dans le domaine des micro-ondes. C'est un rayonnement fossile émis environ 380 000 ans après le Big Bang, lorsque l'Univers était beaucoup plus petit, dense et chaud. Il a ensuite été dilué et refroidi par l'expansion de l'Univers et possède désormais une température moyenne très basse, de l'ordre de 3 kelvins (-270 degré Celsius).

Crédit : NASA.

Le 26 novembre 1965, une fusée Diamant place en orbite un satellite, permettant à la France de devenir la troisième puissance spatiale au monde derrière l'URSS et les Etats-Unis. Le satellite Astérix est lancé depuis la base de Hammaguir au Sahara. Ce satellite de 42 kg a la forme d'un petit tonnelet blanc rayé de bandes noires et une cocarde tricolore a été apposée sur le lanceur. Toutefois Astérix reste muet. En s'éjectant, la coiffe de la fusée a arraché les antennes du satellite. Radars et calculs permettent néanmoins d'établir qu'Astérix est bien en orbite. Ainsi, cette première tentative de satellisation se solde par un succès.

Crédit : ECPAD.

Dans le cadre du programme américain Véga, chargé de surveiller depuis l'espace l'application du traité d'interdiction des essais nucléaires dans l'atmosphère, un signal d'origine inconnu a été détecté le 2 juillet 1967. La forme de ce signal ne correspondant pas à celui d'un essai nucléaire, il est resté inexpliqué jusqu'au déploiement de nouveaux télescopes plus puissants entre 1969 et 1970. Les nouvelles observations ont permis de conclure que les signaux reçus étaient d'origine astronomique. Cette découverte a été rendue publique en 1973. Les missions spatiales qui suivirent (CGRO, Integral, Fermi, Swift) ont permis d'expliquer la nature de ces signaux comme résultant de l'effondrement d'une étoile très massive ou de la fusion de deux astres denses (des étoiles à neutrons par exemple).

Crédit : NASA.

Le terme « trou noir » a été inventé par le physicien américain John Wheeler pour décrire une région de l'espace-temps d'où rien, pas même la lumière, ne peut s'échapper. Il résulte de l'effondrement gravitationnel de masses (on parle d'implosion). Le trou noir n'est pas un corps : c'est une solution du vide de l'équation d'Einstein. Sa masse ne correspond pas à une quantité de matière mais quantifie le champ de gravitation externe. Les trous noirs (qui sont prédits par la relativité générale) sont radicalement différents des « étoiles noires » imaginées par les physiciens du XVIIIe siècle dans un cadre newtonien. Ils sont dotés d'un horizon des événements, une frontière immatérielle qui les déconnecte causalement du reste de l'Univers. Le temps se fige à l'horizon pour un observateur extérieur et toute matière qui tombe dans le trou noir rejoint la singularité centrale que la relativité générale ne permet pas de décrire physiquement. Les astrophysiciens sont convaincus de leur existence par des observations diverses, notamment l'étude des trajectoires des corps en orbite autour de trous noirs ou l'émission d'ondes gravitationnelles par la fusion de deux trous noirs. Il existe trois grandes classes de trous noirs : les trous noirs stellaires (issus de l'effondrement d'étoiles massives en fin de vie), les trous noirs de masse intermédiaire et les trous noirs supermassifs (au centre des galaxies) dont l'origine reste débattue.

Crédit : Alain Riazuelo.

Le premier pulsar a été découvert par Jocelyn Bell et Antony Hewish à Cambridge après la mise en service d'un radiotélescope destiné à l'étude de la scintillation des radiosources causée par le milieu interplanétaire. Ils trouvèrent un signal très régulier composé de courtes impulsions se répétant toutes les 1,33 secondes. Au début, du fait de la régularité quasi surnaturelle du signal, les astronomes n’excluaient pas qu’il pût s’agir d'un signal artificiel émis par une intelligence extraterrestre. Par la suite, il fut admis que ces signaux provenaient d'une étoile à neutrons en rotation rapide émettant des ondes radio directives comme un phare. D'abord appelé Little Green Men (« petits hommes verts »), ce premier objet fut baptisé CP1919 pour Cambridge Pulsar dont la position dans le ciel est 19h19min d’ascension droite. Il porte aujourd'hui la dénomination de PSR B1919+21. Pour cette découverte, seul Antony Hewish reçut le prix Nobel en 1974.

Crédit : NASA, Chandra.

2001, l'Odyssée de l'espace est un film britannico-américain de science-fiction produit et réalisé par Stanley Kubrick basé sur le livre d’Arthur C. Clarke : La Sentinelle. Le film traite de plusieurs rencontres entre les êtres humains et de mystérieux monolithes noirs censés influencer l'évolution humaine. L'un d'entre eux se trouve sur la Lune et l'autre à proximité de Jupiter. On y retrouve différents thèmes : l'évolution humaine, la place de la technologie, l’intelligence artificielle, le temps ainsi que la perspective de la vie extraterrestre. Le film a également marqué les esprits par sa précision scientifique, ses effets spéciaux, ses scènes ambiguës et sa bande originale. Il reste un film où chaque personne y voit une interprétation différente.

Crédit : Metro-Goldwyn-Mayer.

La mission Apollo 11, lancée par la fusée géante Saturn V, a atteint la Lune le 20 juillet 1969 après 4 jours de voyage. L'équipage était composé de 3 hommes. Neil Armstrong, commandant de la mission et pilote du module lunaire a été le premier homme à poser le pied sur la Lune. Il a prononcé « C'est un petit pas pour l'Homme, mais un bond de géant pour l'humanité ». Edwin « Buzz » Aldrin a fait son premier pas 19 minutes plus tard et a dit « Belle vue ». Michael Collins, le pilote du module de commande, est resté en orbite lunaire. Armstrong et Aldrin ont séjourné 21h30 sur la Lune. La mission Apollo 11 a rapporté 21,7 kg de roches et de sol lunaire. En tout, 12 hommes ont marché sur la Lune, jusqu'à Apollo 17 en 1972.

Crédit : NASA.

Dans les années 1970, l'astronome américaine Vera Rubin entreprit de mesurer la vitesse de rotation des étoiles dans la galaxie d'Andromède pour tenter de répondre à une question non résolue sur le manque de matière dans les galaxies. Des années plus tôt, Fritz Zwicky supposait l'existence de la matière noire pour résoudre ce problème mais ne fit pas consensus parmi la communauté des astronomes. A partir de ses observations à l'Observatoire de Mont Palomar, Vera Rubin conclut que les étoiles à la périphérie de la galaxie d'Andromède voyageaient beaucoup plus vite que ne le prévoyaient les lois de Newton. C'est aujourd'hui un indice incontestable en faveur de l'existence de la matière noire. En effet, un halo massif et étendu de matière noire entourant la galaxie permettrait d'expliquer la vitesse des étoiles périphériques car ces dernières ne seraient en fait pas vraiment au bord mais à l'intérieur du halo de matière noire. Cette matière noire représenterait la plus grande partie de la masse des galaxies. Au cours de l'histoire, d'autres femmes se sont illustrées dans la recherche en astrophysique : Jocelyn Bell pour la découverte des pulsars ou Henrietta Levitt pour la découverte de la relation période-luminosité des étoiles céphéides.

Crédit : Emilio Segre Visual Archives/AIP/SPL.

Viking 1 est lancé le 20 août 1975 et son atterrisseur se posa sur Mars le 20 juillet 1976 dans la région de Chryse Planitia. Il fonctionna jusqu'en novembre 1982. L'atterrisseur comportait une caméra panoramique, un bras télécommandé équipé d'une pelle, des instruments d'analyse chimique et trois expériences biologiques destinées à déceler la présence de micro-organismes. Les expériences biologiques n'ont pas permis de découvrir l'existence d'une vie martienne. L'orbiteur fournit des images spectaculaires en haute résolution de la lune martienne Phobos qu'il survola à seulement 90 km de distance.

Crédit : NASA.

Lancé le 24 avril 1990 par la navette spatiale Discovery, il orbite à 600 kilomètres d'altitude et effectue le tour de la Terre toutes les 96 minutes. Depuis l'espace, il réalise des observations avec une très haute résolution, de l'infrarouge à l'ultraviolet, sans les contraintes dues à l'atmosphère terrestre. Les navettes spatiales ont réalisé 5 missions de maintenance et d'amélioration des instruments. Long de 13,2 mètres, il pèse 11 tonnes. Le diamètre de son miroir primaire est de 2,40 mètres et sa focale est de 57,60 mètres. Il restera actif jusqu'à la fin de la décennie 2020.

Crédit : NASA, mission STS-31, 25/04/1990.

Le but était de créer un événement scientifique autour des pluies d'étoiles filantes des Perséides au mois d'août. Cette manifestation fut suivie dans toute la France par plusieurs dizaines de club d'astronomie amateur proposant au public différents ateliers de découverte (observation au télescope, exposition, conférence...). Cette première Nuit des étoiles, médiatisée par France 2, eut un franc succès et rendit très populaire l’événement auprès du public. Encore de nos jours, ce rendez-vous scientifique annuel reste un événement majeur et incontournable.

Crédit : Halfblue.

La comète Shoemakey-Levy fut découverte le 24 mars 1993 par Eugène et Carolyn Shoemaker ainsi que David Levy au moyen d'un télescope installé au mont Palomar. L'année précédente, son noyau fut fragmenté en multiples morceaux sous l'emprise du champ gravitationnel de Jupiter. En juillet 1994, la comète est entrée de plein fouet en collision avec Jupiter. La moisson de données fut riche d'informations concernant la composition de l'atmosphère des deux corps et de la physique du phénomène. La collision d'une comète avec une planète est un événement extrêmement rare dans le système solaire.

Crédit : NASA, Hubble.

Le 6 octobre 1995, en étudiant plusieurs étoiles avec le spectromètre Elodie et le télescope de 1,93 m de diamètre de l'observatoire de Haute Provence, Michel Mayor et Didier Queloz (de l'observatoire de Genève) découvrent la première exoplanète en utilisant la méthode des vitesses radiales. Le couple étoile-planète tourne autour de son centre de gravité. L'existence d'une planète en orbite engendre un léger mouvement de l'étoile et donc des variations dans la fréquence de la lumière reçue : c'est l'effet Doppler-Fizeau. Cette planète gravite autour d'une étoile similaire au Soleil : l'étoile « 51 Pegasi a » située à 51 années-lumière. Quelques années plus tôt, des planètes furent néanmoins découvertes autour d'un pulsar. Aujourd'hui (2018), plus de 3 800 planètes ont été découvertes dans plus de 2 800 systèmes différents.

Crédit : télescope de 1,93 m, observatoire de Haute Provence, OHP/CNRS.

Contact est un film réalisé par Robert Zemeckis en 1997 adapté d'un roman de Carl Sagan. L'actrice principale, Jodie Foster, incarne une chercheuse (Ellie Arroway) pour le projet SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence). Elle découvre un message radio extraterrestre. Il s'agit des plans d'une machine capable de voyager dans des trous de ver. Au terme de ce voyage, elle rencontre un extraterrestre qui a l'apparence de son père décédé. Rêve ou réalité...

Crédit : Warner Bros. Pictures.

L'assemblage de la Station spatiale internationale (ISS) commence en novembre 1998 avec la mise en orbite du module russe Zarya utilisé essentiellement pour le stockage de matériels. Il est rejoint 2 semaines plus tard par le module américain Unity qui a une fonction de nœud permettant 6 autres connexions. En 2000, c'est le module Zvesda qui rejoint ISS, son rôle est d'assurer essentiellement l'hébergement des équipages. Cette même année des panneaux solaires supplémentaires sont ajoutés. En 2001, c'est le laboratoire spatial américain Destiny qui est ajouté ainsi qu'un bras robotique. En 2008, c'est l'arrimage du laboratoire italien Colombus dédié aux sciences des matériaux, à la physique et aux sciences de la vie. Cette même année, Kibo, un module d'expériences japonais est ajouté. En 2010, c'est la mise en place du module Cupola qui permet l'observation panoramique de la Terre et certaines manœuvres d'approche et de manipulation d'un bras robot. Enfin, en 2016, le module BEAM permet de tester le concept de l'habitat spatial gonflable. La station orbite à environ 400 km d'altitude. Depuis 2009, il y a en permanence 6 personnes à bord.

Crédit : NASA, mission STS-88.

La dernière éclipse de Soleil totale visible en France a eu lieu le 11 août 1999. Cet événement se produit lorsque la Lune passe devant le Soleil et projette son ombre sur la surface de la Terre. La Lune, éclairée par le Soleil, donne naissance, dans la direction opposée au Soleil à deux cônes, un cône d'ombre et un cône de pénombre. Pour un observateur placé dans le cône d'ombre il y a soit une éclipse totale soit une éclipse annulaire du Soleil selon les variations de distances entre la Terre et la Lune. Lorsqu'un observateur se trouve dans le cône de pénombre, il assiste à une éclipse partielle, donc un passage partiel de la Lune devant le Soleil. L'éclipse du 11 août 1999 était totale. A ce moment, il est possible d'observer la couche supérieure de l'atmosphère solaire appelée couronne solaire, beaucoup plus chaude que la surface. C'est aussi l'occasion d'observer des protubérances solaires. Attention à toujours se munir de lunettes de protection pour observer le soleil, même éclipsé !

Crédit : Luc Viatour.

En plus de son mouvement de rotation sur elle-même et de révolution autour du Soleil, la Terre est aussi animée d'un mouvement de précession. Il s'agit du changement d'orientation de l'axe de rotation. L'axe décrit un cône complet en 26 000 ans environ. Ainsi, au fil des millénaires, l'étoile polaire située dans le prolongement de l'axe de rotation au nord n'est pas toujours la même. En conséquence, le système de coordonnées céleste n'a pas toujours eu la même origine. Lorsque l'on exprime la position d'un objet dans le ciel, il faut alors préciser quelle référence est utilisée. Depuis 1984 il s'agit de l'époque J2000. C'est à dire que la grille des coordonnées céleste correspond à celle du 1er janvier 2000 à 12h (TT). Avant 1984, la référence était B1950. Aujourd'hui l'étoile polaire est Alpha Ursae Minoris mais à l’époque des pharaons, c’est Thuban (Dragon) qui indiquait le nord.

Le fond diffus cosmologique est un rayonnement fossile qui correspond à la plus vieille image qu'il est possible d'avoir de l'Univers. Depuis sa détection, les physiciens ont développé des instruments de plus en plus précis pour mesurer les infimes variations de températures qui régnaient à cette époque de l'histoire de l'Univers. Pour cela, la sonde Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) a été lancée en 2003 par la NASA. Cet instrument est bien plus précis que son prédécesseur COBE et a permis d'obtenir une image présentant des variations de température de quelques micro Kelvin. Ce sont ces variations de température (et donc de densité) dans l'Univers jeune, qui sont à l'origine des galaxies et des amas de galaxies. L'image permet aussi d'obtenir des informations sur la composition de l'Univers (et la matière noire notamment). Depuis WMAP, la mission Planck lancée en 2009 a permis d'améliorer encore la précision des différentes mesures.

Crédit : NASA, WMAP.

Le 14 janvier 2005, après un voyage de 8 ans accrochée à l'orbiteur de la NASA Cassini, la sonde européenne Huygens pénètre dans l'atmosphère du plus gros satellite de Saturne, Titan, et se pose sur sa surface. Pendant sa descente, la sonde nous enverra des photos et le son du vent. Les scientifiques et le monde entier découvrent la surface du satellite. Les paysages de Titan présentent des similitudes avec ceux de la Terre : on y voit des brouillards, des traces de précipitations, des érosions, de l'abrasion mécanique, des réseaux de chenaux de drainage, des systèmes fluviaux, des lacs, des paysages côtiers et des chapelets d’îles. L'eau y est remplacée par du méthane liquide. A ce jour, la sonde Huygens est l'objet fabriqué par l'Homme s'étant posé sur la surface la plus éloignée de la Terre.

Crédit : NASA/ESA, Huygens.

Le Club Astro-Amateur de Saint Sauveur (CAASV) a été fondé en mai 2007 et s'est installé dans une petite commune de l'Oise. Le club est né de la volonté de cinq astronomes amateurs passionnés d'observation dont le but était de rendre l’astronomie accessible à tous. Ses activités s'articulent autour de quatre axes : - transmission des connaissances : les membres du club forment à l'astronomie amateur tous nouveaux adhérents - prestations gratuites : le club fait découvrir l'astronomie au public (Nuit des étoiles, soirées d'observation, conférences, expositions, ateliers ...) - sensibilisation : le club a aussi pour vocation d'interpeler le public sur la pollution lumineuse et la dégradation de l'environnement nocturne - convivialité.

Pluton est découverte le 14 mars 1930 par l'astronome américain Clyde William Tombaugh. Elle devint la neuvième planète du système solaire. Suite à la découverte de nombreux objets transneptuniens, dont Eris plus massive, Pluton est déclassée en août 2006 au titre de « planète naine ». Selon l'Union Internationale d'Astronomie, une planète naine ne satisfait que les deux premiers des trois critères de la définition d'une planète : - objet en orbite autour du Soleil. - en équilibre hydrostatique (forme plus ou moins sphérique). - qui a dégagé le voisinage de son orbite. Pluton gravite dans la ceinture de Kuiper (ceinture d’astéroïdes au-delà de Neptune) et est entouré de 5 satellites dont Charon, à peine 2 fois plus petit que Pluton.

Crédit : illustration par JorisvS à partir d'une image NASA, ESA, et A. Feild (STScl).

L'année 2009 a été déclarée « année mondiale de l'astronomie » par l'UNESCO, une institution spécialisée de l'Organisation des Nations Unies chargée de la promotion de l'éducation, des sciences et de la culture. Cette célébration a mis à l'honneur le 400e anniversaire des premières observations avec une lunette astronomique. Les buts principaux recherchés ont été notamment de favoriser l'accès du plus large public à de nouvelles connaissances et aux observations, de favoriser le développement des réseaux pour la diffusion des connaissances en astronomie et de faciliter la conservation et la protection du patrimoine culturel et naturel en combattant par exemple la pollution lumineuse.

Crédit : International Astronomical Union.

Notre Univers « est né » il y a 13,7 milliards d'années. Depuis ce temps il s'étend à un rythme effréné. Jusqu'à la fin du XXème siècle, les astrophysiciens pensaient que sa vitesse d'expansion devait diminuer avec le temps, faisant ralentir sa croissance. Or, en 1998, deux équipes indépendantes : Supernova Cosmology Project et High-Z Supernova Search Team ont montré que l’expansion de l'Univers n'était pas ralentie mais plutôt accélérée. C'est à dire que les galaxies s'éloignent les unes des autres de plus en plus vite avec le temps qui passe. Ce résultat est obtenu en mesurant la distance et la vitesse de supernovas lointaines. Ce type de supernova, appelée chandelle standard, a la particularité d'avoir une luminosité déterminée qui permet de calculer précisément leur distance. Aujourd'hui rien ne permet d’expliquer ce phénomène à part l'énergie noire (aussi appelé énergie sombre, ou constante cosmologique) qui agit comme une pression négative et accélère l'expansion de l'Univers. Le prix Nobel de physique est attribué à Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt et Adam Riess pour cette découverte.

Crédit : Roen Kelly.

Il s'agit d'un film américano-britannique réalisé par Alfonso Cuarón ayant pour actrice principale Sandra Bullock. L'action du film se passe en orbite autour de la Terre. La navette Explorer effectue une mission de maintenance sur le télescope spatiale Hubble. Alors que les astronautes accomplissent leur mission, le centre spatial de Huston les informe qu'un satellite russe a été détruit par un missile et qu'un nuage de débris se dirige vers leur position. Ils n’auront pas le temps de quitter la zone et leur navette se fera toucher de plein fouet entraînant sa destruction. Il reste maintenant aux astronautes rescapés d'assurer leur survie. Ce film marqua les esprits par la scène spectaculaire et très réaliste de destruction de la navette spatiale et par le personnage interprété par Sandra Bullock : l'astronaute scientifique Ryan Stone.

Crédit : Warner Bros. Pictures.

Il s'agit d'un film réalisé par Christopher Nolan ayant pour acteurs principaux Matthew McConaughey et Anne Hathaway. Alors que la Terre se meurt, balayée régulièrement par des tempêtes de poussières, une équipe d'astronautes voulant trouver une Terre d'asile pour l'humanité entreprend, à bord de leur vaisseau spatial Endurance, de franchir un trou de ver apparu près de Saturne conduisant vers une autre galaxie. Ils y trouveront un nouveau système planétaire avec en son centre un trou noir baptisé Gargantua et devront choisir une nouvelle planète où l'Humanité pourra vivre. Ce film est l'un des rares films à aborder des thèmes propres à l'astrophysique. Le réalisateur a fait appel à l'américain Kip Thorne, prix Nobel de physique 2017, afin de corriger son scénario et assurer la vraisemblance scientifique du film.

Crédit : Warner Bros. Pictures.

Le 12 novembre 2014, l'atterrisseur Philae est éjecté par la sonde Rosetta en direction de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko qu'il atteint 7 heures plus tard. En raison d'une panne des harpons d'ancrage, l'atterrisseur s'est immobilisé au bout de 2 rebonds à 1 km du lieu initialement prévu. Par malchance, Philae s'est positionné à proximité d'une falaise ou d'un gros cratère avec une mauvaise orientation, ce qui n'a pas permis aux panneaux solaires d'assurer l'alimentation électrique nécessaire dans des conditions optimales. Malgré cela, Philae a pu réaliser l'essentiel de sa mission qui consistait, notamment, en analyses spectrométriques, stéréographiques, tomographiques, géochimiques ainsi qu’à mesurer le champ magnétique de la comète.

Crédit : DLR.

La sonde New Horizons de la NASA est lancée le 19 janvier 2006. En moyenne, Pluton gravite à 39 unités astronomiques du Soleil et met 248 ans pour en faire le tour. La rotation de Pluton est rétrograde et son axe de rotation est très incliné (122 degrés). Une journée sur Pluton dure 6 jours terrestres 9 heures et 17 minutes. La température moyenne y est de -230 degrés Celsius. Le 14 juillet 2015, la sonde survole Pluton et nous envoie de magnifiques images de la planète naine et de ses satellites connus : Charon, Hydre, Nix, Kerbéros et Styx. La mission aura révélé une grande variété de paysages avec notamment un énorme glacier d'azote sur la plaine Spoutnik dans la région Tombaugh (du nom du découvreur de Pluton).

Crédit : NASA, New Horizons.

Prédites depuis longtemps par la relativité générale, il a fallu attendre 2015 pour que les interféromètres LIGO parviennent à détecter directement une onde gravitationnelle. Des indices avaient cependant déjà été obtenus en 1974 lors de l'observation de la décroissance de la période de révolution d'un système binaire d’astres compacts. Sur son passage, une onde gravitationnelle contracte puis étire l'espace dans le plan perpendiculaire à sa direction de propagation. C'est cette très faible déformation de l'espace que les interféromètres essayent de détecter (variation de la distance Terre Soleil de 1 atome). Pour cela, ces instruments sont composés de deux bras perpendiculaires longs de plusieurs kilomètres dans lesquels circule un faisceau laser, avant d'être réfléchi sur un miroir puis recombiné. L'analyse du faisceau recombiné permet de dire si la durée de propagation de la lumière dans l’une des directions a été perturbée. Si tel est le cas, cela signifie que la distance parcourue par l’un des faisceaux a légèrement varié sous l’effet du passage d’une onde gravitationnelle. Le signal reçu le 14 septembre 2015 est issu de la fusion de deux trous noirs d’une trentaine de masses solaires chacun à 1,3 milliard d’années-lumière.

Crédit : LIGO/Virgo.

Après plusieurs mois d'entraînement et de formation intensifs aux Etats-Unis, en Allemagne et en Russie, il décolle le 17 novembre 2016 à bord de Soyouz MS-03 pour une mission de 196 jours. Il a effectué plus d'une centaine d'expériences scientifiques pour le compte de l'ESA, du CNES et de la NASA. Les sujets des expériences sont très variés et concernent, par exemple, la dynamique des fluides, la biologie, la réalité virtuelle et bien d'autres choses. Durant son séjour dans la Station spatiale internationale, il a effectué plusieurs sorties extravéhiculaires de 6 heures. Thomas Pesquet est également connu pour ses photographies de la Terre qu'il a pris tout au long de sa mission mettant ainsi en lumière la fragilité du berceau de l'Humanité.

Crédit : NASA.

Le 17 août 2017, les détecteurs d’ondes gravitationnelles au sol (LIGO et Virgo) ont détecté un événement, appelé GW170817, interprété comme la fusion de deux étoiles à neutrons. C’est la première fois qu'un signal dont le profil s’apparente à la fusion de deux étoiles à neutrons est détecté, mais ce qui a rendu l’événement unique, c’est la détection simultanée d’un sursaut gamma GRB 170817A par le satellite spatial Fermi. Il s’en est suivi une campagne observationnelle sans précédent, mobilisant des dizaines d’observatoires sur Terre et dans l’espace pour détecter et caractériser la contrepartie électromagnétique de la source d’ondes gravitationnelles. Le télescope Swope de 1 m à l’observatoire Las Campanas a détecté la nouvelle source SSS17A à proximité de la galaxie NGC 4993 située à 40 Mpc. Cette campagne sans précédent a été couronnée par la découverte d’une kilonova qui permet la nucléosynthèse des éléments lourds (or et platine par exemple).

Crédit : NASA.

L'objet transneptunien 2014 MU69 est découvert par le télescope spatial Hubble le 26 juin 2014. La sonde New Horizons ayant parfaitement réussi sa mission d'exploration de Pluton en juillet 2015, la NASA décide en août 2015 que sa prochaine cible sera 2014 MU69. C'est un objet de la ceinture de Kuiper de 30 à 45 km de diamètre et situé à environ 43 unités astronomiques du Soleil. Sa période de révolution est de 295 ans. Le survol par la sonde est prévu le 1er janvier 2019. La sonde passera à moins de 3 500 km de l'astre.

Crédit : NASA.

L'ELT, Extremely Large Telescope est un télescope terrestre en construction. Cet instrument développé par l'Observatoire européen austral (ESO) sera le télescope possédant le miroir le plus grand. Ce dernier doit mesurer 39 mètres de diamètre et est être composé de 798 hexagones. Sa mise en service, ou « première lumière » est prévue pour 2024. Il est situé au nord du Chili, à 3 060 mètres d'altitude sur le Cerro Armazones. Ses caractéristiques lui permettront sans doute d'obtenir les premières images directes d'exoplanètes ou d'observer les toutes premières galaxies de l'Univers. Il sera équipé des systèmes d'optique active et adaptative pour compenser les défauts optiques induits par sa propre structure ainsi que ceux causés par l'atmosphère.

Crédit : Swinburne Astronomy Productions/ESO.

Le 3 septembre 2081, la France métropolitaine connaitra une éclipse totale de Soleil (après celle du 12 août 2045 en Guyane). Cette éclipse aura un passage plus au sud et plus large que celle de 1999 : de la Bretagne et Normandie jusqu'en Bourgogne-Franche-Comté et Alsace. Le phénomène se déroulera en matinée. Elle passera ensuite par la Suisse, le sud de l'Allemagne, l'Irak, le Golfe Persique pour décliner entre les Iles de Sumatra et de Java.

Crédit : NASA.