Explore l'Univers par grandes étapes : Big Bang, galaxies, étoiles, système solaire et horizons lointains (exoplanètes, cosmologie, exploration).
L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe : la matière, l'énergie, l'espace et le temps. Il comprend les galaxies, les étoiles, les planètes, et toute forme de vie. Selon les observations actuelles, l'Univers est en expansion depuis le Big Bang il y a environ 13,8 milliards d'années. Il est composé à 68 % d'énergie noire, 27 % de matière noire et seulement 5 % de matière ordinaire (baryonique). Son étude, la cosmologie, cherche à comprendre son origine, son évolution et sa structure à grande échelle.
Le Big Bang n'est pas une explosion dans l'espace, mais une expansion de l'espace lui-même. Il y a 13,8 milliards d'années, l'Univers était extrêmement chaud et dense. Il s'est rapidement dilaté et refroidi, permettant la formation des particules élémentaires, puis des noyaux légers (primordiaux). Après 380 000 ans, les électrons se sont combinés aux noyaux pour former les premiers atomes (recombinaison), libérant le fond diffus cosmologique (CMB) observable aujourd'hui. Par la suite, les premières étoiles et galaxies sont nées, puis les éléments lourds ont été synthétisés dans les étoiles et dispersés par les supernovas.
Les galaxies sont des assemblages d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire, liés par la gravité. On estime qu'il y a plus de 100 milliards de galaxies dans l'Univers observable. Elles se classent en trois types principaux : spirales (comme la Voie lactée), elliptiques et irrégulières.
Notre galaxie, une spirale barrée de 100 000 années-lumière de diamètre. Elle contient 100 à 400 milliards d'étoiles. Le système solaire se trouve dans le bras d'Orion, à 26 000 années-lumière du centre galactique (où réside un trou noir supermassif, Sagittarius A*).
La galaxie spirale la plus proche de la nôtre, distante de 2,5 millions d'années-lumière. Elle est sur une trajectoire de collision avec la Voie lactée, qui fusionnera dans environ 4,5 milliards d'années pour former une galaxie elliptique géante.
Membre du Groupe local, petite galaxie spirale sans barre, riche en nébuleuses.
Les étoiles sont des sphères de plasma en équilibre hydrostatique, produisant de l'énergie par fusion nucléaire en leur cœur. Leur cycle de vie dépend de leur masse initiale.
De la plus chaude (O, bleue) à la plus froide (M, rouge). Le Soleil est une naine jaune de type G2.
Notre système planétaire est composé du Soleil (99,86% de la masse totale), de huit planètes, de cinq planètes naines reconnues, de centaines de lunes, et d'innombrables petits corps (astéroïdes, comètes). Il s'est formé il y a 4,568 milliards d'années par effondrement d'un nuage moléculaire.
Planète la plus proche du Soleil, très cratérisée comme la Lune. Elle possède un noyau de fer étonnamment grand. Pas de satellite naturel.
Surnommée l'étoile du berger. Effet de serre extrême. Surface volcanique cachée par des nuages d'acide sulfurique.
Notre planète, unique connue abritant la vie. Un satellite naturel : la Lune. Eau liquide abondante.
La planète rouge. Possède d'anciens lits de rivières, des calottes polaires. Deux petites lunes : Phobos et Deimos. Objectif majeur de l'exploration.
La plus grande planète. Possède un fort champ magnétique, des anneaux ténus, et au moins 79 lunes dont les quatre galiléennes (Io, Europe, Ganymède, Callisto). Grande tache rouge (tempête anticyclonique).
Célèbre pour ses anneaux spectaculaires. 83 lunes connues, dont Titan (atmosphère dense) et Encelade (geysers d'eau).
Géante de glaces (eau, méthane, ammoniac). Anneaux fins et 27 lunes. Couleur cyan due au méthane.
Géante de glaces, bleue intense. Anneaux incomplets, 14 lunes (dont Triton, rétrograde). Grande tache sombre (tempête).
Corps célestes en orbite autour du Soleil, assez massifs pour être sphériques, mais n'ayant pas "nettoyé" leur voisinage orbital. Cinq sont officiellement reconnues : Cérès, Pluton, Hauméa, Makémaké, Éris.
Ancienne 9e planète, découverte en 1930. Diamètre 2 377 km. Possède cinq lunes, dont Charon (grande). Surface de glaces d'azote et méthane.
Plus gros objet de la ceinture d'astéroïdes (940 km). Probablement un océan souterrain.
Similaire en taille à Pluton, située dans la ceinture de Kuiper. Une lune : Dysnomie.
Ceinture d'astéroïdes : entre Mars et Jupiter, des millions de fragments rocheux. Ceinture de Kuiper : au-delà de Neptune, contient Pluton et d'autres objets glacés. Nuage d'Oort : réservoir sphérique de comètes à longue période.
Comètes : noyaux de glace et poussière, développent une chevelure et une queue en s'approchant du Soleil. Ex: comète de Halley, Tchouri.
Planètes orbitant autour d'autres étoiles que le Soleil. Depuis la première détection en 1992, plus de 5 000 exoplanètes sont confirmées. Méthodes de détection : vitesses radiales, transits (Kepler, TESS), imagerie directe. On trouve une diversité étonnante : Jupiter chauds, super-Terres, mini-Neptunes, planètes océans, etc. La zone habitable (température permettant l'eau liquide) est une cible privilégiée dans la recherche de vie.
| Nom | Distance | Type | Particularité |
|---|---|---|---|
| Proxima Centauri b | 4,2 al | Tellurique | Zone habitable de l'étoile la plus proche |
| TRAPPIST-1 e | 39 al | Tellurique | Système de 7 planètes dont 3 en zone habitable |
| 51 Pegasi b | 50 al | Jupiter chaud | Première exoplanète autour d'une étoile de type solaire |
Trous noirs : régions d'où rien ne peut s'échapper, même pas la lumière. Ils résultent de l'effondrement d'étoiles massives (trous noirs stellaires) ou de la fusion de noyaux galactiques (trous noirs supermassifs). Premier image obtenue en 2019 (M87*).
Matière noire : forme de matière n'interagissant pas électromagnétiquement, mais détectable par ses effets gravitationnels. Elle compose environ 27% de l'Univers.
Énergie noire : force mystérieuse qui accélère l'expansion de l'Univers. Constituerait 68% du contenu cosmique.
Depuis Spoutnik (1957), l'humanité a envoyé des sondes vers toutes les planètes. Missions marquantes : Voyager (1977, survol des géantes), Hubble (télescope spatial), JWST (infrarouge), Perseverance (Mars), New Horizons (Pluton et au-delà). Les projets futurs visent à retourner sur la Lune (Artemis) et à envoyer des humains sur Mars.