Éd. 1967Quand il s'agit de l'espace lointain — à des distances de l'ordre du milliard d'années-lumière —, ces découvertes posent des problèmes qui touchent à l'origine et à la structure de l'univers. Quand il s'agit d'objets appartenant à notre Galaxie, les problèmes posés touchent à l'origine et à l'évolution des étoiles.
Les projets des astronomes français
Les astronomes français préparent la construction d'un télescope équipé d'un miroir de 3,50 m de diamètre. Le plus grand télescope français actuel, qui est installé à Saint-Michel-de-Provence, a un miroir de 1,20 m. Le plus grand télescope existant dans le monde est celui du Mont-Palomar aux États-Unis, qui possède un miroir de 5 m de diamètre.
Bien que d'un diamètre inférieur à celui du Mont-Palomar, le nouveau télescope français pourra rivaliser avec ce dernier en raison des perfectionnements techniques qui lui seront apportés. C'est ainsi que le miroir principal ne sera pas en verre, mais en silice fondue, ce qui lui donnera une efficacité supérieure, car la silice se déforme moins sous l'influence de la température.
Où sera installé le nouveau télescope français ? On ne sait pas encore. On hésite entre la région de Briançon, les Alpes-Maritimes, la haute Provence, les Pyrénées, la Corse, et même la Sierra Madre en Espagne. Le problème sera tranché par l'Institut national d'astronomie et de géophysique, créé en 1966.
Les modèles
Le spectre de la lumière qui nous arrive des galaxies lointaines est décalé vers le rouge. Expliqué par l'effet Doppler-Fizeau, ce phénomène a conduit à la théorie d'un univers en expansion.
On peut admettre que l'expansion est continue et irréversible. Elle aurait donc eu un commencement dans le passé. Toute la matière de l'univers proviendrait de l'explosion d'un atome originel, amas de matière super-dense. Cette explosion est toujours en cours, ce qui explique la récession des galaxies.
Une autre hypothèse est celle de l'univers pulsant : l'univers se dilaterait et se rétrécirait tour à tour. À une phase d'expansion succéderait une phase de contraction. Dans ce retour éternel il n'y aurait pas eu de commencement. Plusieurs astrophysiciens, dont Allan Sandage, ont démontré qu'un tel modèle d'univers peut être déduit de la relativité généralisée. Ils ont calculé la durée du cycle expansion-contraction, qui serait d'environ quatre-vingts milliards d'années.
L'univers serait en expansion actuellement depuis une dizaine de milliards d'années. L'expansion continuerait (en ralentissant à la fin) pendant une trentaine de milliards d'années, après quoi les galaxies recommenceraient à se rapprocher.
Dans ces deux hypothèses — expansion continue ou univers puisant —, la densité de la matière dans l'univers est variable. Une troisième théorie, émise par Fred Hoyle, propose un univers en expansion, mais à densité constante. Il y aurait création continue de matière, sous forme d'apparition d'atomes d'hydrogène dans l'espace intergalactique. Pour équilibrer l'expansion, il suffirait qu'en moyenne deux atomes d'hydrogène juvénile apparaissent pour un mètre cube d'univers en un milliard d'années.
Fred Hoyle a récemment annoncé qu'il abandonnait cette hypothèse, mais elle semble reprise par d'autres astrophysiciens. Une variante est apportée par Mac Crea, qui pense que l'hydrogène juvénile se forme dans le noyau des galaxies : « La création continue de matière nouvelle est une propriété de la matière existante dépendant de son état physique. »
Nées du désir d'expliquer la récession des galaxies, ces hypothèses cosmologiques demeurent invérifiables. Pour trancher entre les théories proposées, il faudrait observer le spectre d'objets célestes extrêmement éloignés et mesurer la densité en galaxies d'un volume donné d'univers dans ces régions lointaines.
Les balises de l'espace
En observant des objets très éloignés dans l'espace, on recule aussi dans le temps : en étudiant le spectre d'une galaxie située à un milliard d'années-lumière, nous connaissons cette galaxie telle qu'elle était il y a un milliard d'années. Sa vitesse de fuite, elle-même, nous apparaît telle qu'elle était il y a un milliard d'années. Enfin, la densité des galaxies dans l'espace nous apparaît telle qu'elle était à l'époque correspondante.