CHAPITRE VIII
LA VOIE LACTEE
A toutes les époques de la civilisation le spectacle du ciel a provoqué les méditations des hommes, et pour enfantines que furent parfois les conceptions des âges anciens, toutes cependant témoignent d'un insatiable désir de savoir.
Observons la voûte céleste pendant une belle nuit d'hiver, nous serons immédiatement frappés par la présence d'un immense nuage blanchâtre formant au-dessus de nos têtes comme une sorte d'arche gigantesque; c'est la Voie lactée.
Pour expliquer cette étrange apparence, la Mythologie avait imaginé un ruisseau de lait s'échappantdu sein de Junon allaitant Hercule; de là le nom de Voie lactée.
Plus tard, les légendes du moyen âge en firent une route conduisant au ciel. Cette dernière appellation prévaut encore aujourd'hui, et la Voie lactée est surtout connue dans nos campagnes sous le nom de Chemin de Saint-Jacques.
L'invention du télescope fit évanouir ces rêves poétiques, et la réalité, comme toujours, fut plus belle que les songes des peuples enfants.
Si la Terre était transparente, ou si nous étions isolés dans l'espace, nous pourrions constater que ce voile lumineux entoure la sphère céleste et la divise comme une sorte d'équateur en deux parties approximativement ésrales.
Cette ceinture est même plus irrégulière qu'elle ne paraît dès l'abord. Tantôt elle se resserre au point de n'avoir que quelques degrés d'épaisseur, six à huit fois le diamètre apparent de la Lune, tantôt elle s'étale sur une étendue beaucoup plus large.
Au début de l'automne, elle s'élance du Nord-Ouest, traverse Cassiopée, s'élève presque au zénith au-dessus du Sagittaire et disparaît sous l'horizon vers le Sud.
Cette moitié de la Voie lactée est remarquable par sa structure étrange et complexe.
Examinons-la très attentivement.
Dès que notre œil sera habitué à l'obscurité, nous distinguerons non plus un ruban nébuleux, mais de véritables nuages brillants amoncelés bout à bout, avec, parfois, des intervalles sombres comme dans Céphée.
Dans la constellation du Cygne, non loin de Deneb, elle offre une véritable bifurcation. La branche occidentale paraît former le plus fort courant entre le Cygne et l'Aigle. Puis les deux traînées deviennent égales en intensité, et tandis que l'une va se terminer dans Ophiucus, l'autre se rétrécit peu à peu et se poursuit vers le Sud.
Nous retrouvons la même division en deux branches un peu plus bas vers le Scorpion qui, dans nos régions, n'atteint jamais une grande hauteur.
La voie lactée boréale.
(D'après C. Easton).
Pour apercevoir la seconde moitié de la Voie lactée, il faut nous rapprocher de l'équateur terrestre. Nous constatons alors que cette ceinture perd son éclat au Sud du Scorpion et du Sagittaire; mais elle s'élargit en se répandant à travers la Règle et l'Autel, et se rétrécit de nouveau pour former une grande tache lumineuse vers le Centaure et dans la Croix du Sud.
C'est en cet endroit que se trouve le fameux « Sac à charbon », sorte d'ouverture sombre en forme de poire située au centre même du courant.
Après un singulier rétrécissement, elle s'épanouit de nouveau très largement, et émet quatre tentacules bien marquées, s'ouvrant en éventail.
Dans le Navire se manifeste une sorte d'interruption. Puis la Voie lactée reprend avec une largeur exceptionnelle, passe entre Sirius et Procyon, entre Orion et les Gémeaux, pour rejoindre dans l'hémisphère boréal la branche du Cygne, par le Cocher, Persée et Céphée.
Quelle est donc la nature de cette traînée lumineuse dont la structure est si compliquée?
Si nous dirigeons un télescope dans des régions brillantes de la Voie lactée, nou s constatons aussitôt que le champ de l'oculaire est pour ainsi dire criblé d'étoiles.
Une plaque photographique adaptée à une lunette et suivant le mouvement du ciel enregistre dans un tout petit espace un nombre fantastique de soleils lointains.
La Voie lactée est donc formée d'une quantité innombrable d'étoiles trop faibles et trop voisines en apparence pour être distinguées séparément à l'œil nu. C'est la distribution irrégulière de ces étoiles qui nous donne l'aspect varié de ce ruban phosphorescent dont la lumière augmente ou diminue d'éclat.
Cette explication n'est d'ailleurs pas nouvelle. Le philosophe grec Démocrite, trois cents ans avant notre ère, déclarait déjà que la Voie lactée n'était qu'une agglomération d'étoiles trop éloignées pour être visibles à l'œil nu. Mais il fallait attendre l'invention des lunettes pour faire la preuve d'une aussi étrange assertion.
Le premier, Galilée, vers 1610, constata le fait sans pouvoir en tirer d'autres conséquences.
En 1750, Thomas Wright va un peu plus avant et il s'imagine que la plupart des étoiles sont distribuées à l'intérieur d'un disque plat, sorte de gâteau mince dont nous occupons presque le centre.
Ainsi s'expliqueraient les apparences qui nous sont familières. Si le ciel entier ne nous paraît pas d'égale densité stellaire,
LA VOIE LACTEE
La voie lactée boréale.
(D'après C. Easton).
c'est que notre rayon visuel, balayant des directions différentes, ne rencontre pas un nombre égal d'étoiles. Traverse-t-il le disque en haut et en bas, selon son épaisseur, il trouvera très peu d'étoiles. Est-il dirigé suivant des rayons du disque, le nombre des étoiles est tellement grand qu'elles se projettent toutes les unes derrière les autres et semblent constituer une véritable ceinture qui nous entoure de toutes parts.
En 1755, Emmanuel Kant, dont nous avons déjà parlé à propos des systèmes cosmogoniques, n'hésite pas, tout en adoptant cette idée de Wright, à soumettre tous les astres à l'action de la gravitation universelle, et le soleil de cet immense système pourrait bien être le monstrueux Sirius, la plus belle étoile du ciel.
Il ajoute que les nébuleuses sont probablement d'autres Voies lactées séparées de la nôtre par d'énormes distances et décrivant toutes des orbites autour d'un corps central unique et inconnu.
Quelques années plus tard, en .1761, le
Galilée, physicien et astronome italien, qui, le premier, appliqua la lunette à l'étude du ciel.
mathématicien Lambert cherche à grouper les brillantes étoiles du ciel autourde notre Soleil pour en faire un amas distinct de la Voie lactée. Il arrive ainsi à imaginer des systèmes de plus en plus vastes. Le Soleil avec les planètes forment un système de premier ordre, les étoiles brillantes un système de second ordre, etc., et tout cela tourne autour d'un corps prépondérant qui reste à découvrir. Mais toutes ces explications, dues à des théoriciens éminents, ne reposaient sur aucune base expérimentale. William Herschel résolut alors d'en appeler à l'observation pour essayer une esquisse générale de l'Univers.
Non content, en effets d'observer, de sonder les cieux, de compter les astres qui peuplent l'immensité, il recherchait sans cesse le plan quia présidé à la création. « La connaissance de la construction de l'Univers, disait-il, a toujours été le but ultime de mes observations. » Mais, lors même qu'il proposait les théories les plus grandioses pour l'explication du monde
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stellaire, il avait toujours soin de se laisser guider par l'expérience.
« Nous devons éviter deux extrêmes opposés, écrivait-il en iy85. Si nous écoutons trop une imagination romanesque et si nous construisons des mondes fantaisistes, nous ne devons pas nous étonner de nous écarter loin du chemin de la vérité et de la nature. D'un autre côté, si nous entassons observations sur observations sans essayer de tirer non seulement des conclusions certaines, mais aussi des hypothèses, nous allons contre le vrai but pour lequel seul on doit faire des observations. »
[. William Herschel, célèbre astronome hanovmen créateur Je l'astronomie stellaire (1738-1822).
Son but n'était donc pas seulement de découvrir des astres nouveaux, mais de reconnaîtrelaconstruction intime del'Univers. Pour entreprendre cette oeuvre gigantesque, il lui fallait des instruments; mais Herschel n'était alors qu'un pauvre chef d'orchestre à Bath, et les prix des lunettes et des télescopes étaient beaucoup trop élevés pour ses maigres ressources. Sans se laisser décourager, il résolut de devenir lui-même son propre opticien.
On était alors au milieu de l'année 1773. Herschel transforma toutes les pièces de sa maison en ateliers pour la construction des miroirs. Pendant une année entière, il se lança dans une multitude d'essais sur les alliages métalliques qui réfléchissent la lumière avec le plus d'intensité; sur les
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moyens de donner aux miroirs une figu parabolique, etc.
Une si rare et si constante persévérance reçut enfin son prix, et après deux cents échecs successifs, Herschel réussit à construire un télescope passable de cinq pouces ( 1 25 millim.) de diamètre et de cinq pieds et demi (im,67)de longueur focale. Avec ce nouvel instrument, le 4 mars 1774, il put observer la nébuleuse d'Orion.
Il allait donc pouvoir enfin aborder les grands problèmes qui le hantaient: quelle relation existe-t-il entre les constellations qui brillent un peu partout sur la voûte céleste et la Voie lactée, cette immense trace blanchâtre qui divise le ciel en deux parties à peu près égales? Le tout, constellations et Voie lactée ne forme-t-il pas un système unique, dans lequel seraient plongés notre Soleil et son cortège de planètes? Et, s'il en e*t ainsi, quelle est la forme de ce système géant et quelle place occuponsnous dans l'ensemble?
Telles étaient les questions qu'il avait entrepris de résoudre et auxquelles il voulait consacrer sa vie entière.
Une première revue générale du ciel, entreprise en 1775 avec un petit instrument, eut pour résultat de le convaincre de l'extrême disproportion entre le projet à réaliser et les moyens d'exécution.
Il se remit donc à l'ouvrage avec une nouvelle activité, et, avant l'année 178 1, il n'avait pas fait, nous dit-il lui-même, moins de 200 miroirs de 2m,i3 de longueur focale, i5o de 3 mètres, et environ 80 miroirs de 6 mètres. -
Le travail du polissage était extrêmement pénible. C'était alors une opération manuelle au cours de laquelle on ne pouvait enlever les mains de dessus le métal sans en abîmer la surface. La durée du travail continu était parfois de seize heures, et miss Herschel raconte que pour conserver la vie de son frère, elle mettait elle-même la nourriture dans la bouche de l'opérateur.
C'est au cours de sa seconde revue du ciel, en 1780, qu'il découvrit la planète Uranus.
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Etl même temps, il entassait les matériaux pour son premier catalogue de étoiles doubles dont 227 au moins nt absolument nouvelles. Cette revue prit tin en 1781.
Il en commença aussitôt une troisième, en employant un grossissement plus puissant; le champ de ses recherches s'étendit à proportion.
Le premier examen n'avait compris que les étoiles de première, seconde, troine et quatrième grandeurs; dans le troisième, il entreprit la révision des étoiles du catalogue de Flamsteed, afin de rechercher des exemples de changements célestes.
Ces revues du ciel étaient extrêmement laborieuses; Herschel installait ses instruments en plein air, et souvent par les nuits les plus froides, qui sont les meilleures pour l'observation. Sa sœur Caroline écrivait sous sa dictée. C'était d'ailleurs un secrétaire intelligent et dévoué. Du crépuscule à l'aurore, elle restait assise près du grand astronome et souvent les pieds dans la neige. La fatigue, le sommeil, le froid, rien ne l'arrêtait. Elle raconte elle-même que parfois, au cours de ses travaux nocturnes, l'encre gelait dans l'encrier.
Souvent ' Herschel observait pendant onze ou douze heures de suite; il examinait alors jusqu'à 400 objets célestes dans une même nuit et faisait passer au moins trois fois chaque étoile dans le champ du télescope. Son ardeur était telle qu'il lui arriva de travailler soixante-deux heures de suite sans prendre de repos; il est vrai qu'après de pareilles fatigues, il était obligé, ainsi que le raconte Caroline, de dormir vingt-six heures consécutives.
Si l'on songe qu'Herschel ne posséda jamais d'instrument monté équatorialement, avec mouvement d'horlogerie pour suivre les étoiles, on est stupéfait de l'œuvre accomplie par le grand astronome. Ce travail formidable nous semblerait même impossible si Herschel ne l'avait réalisé.
Ce fut au mois de juin 1784 qu'il donna à la Royal Society une première esquisse
de ses idées sur la constitution de l'Univers. Cette esquisse fut d'ailleurs complétée l'année suivante dans un nouveau Mémoire.
Partant de cette hypothèse que les étoiles sont toutes d'égales dimensions et qu'elles sont également distantes les unes des autres, il résolut de mesurer l'épaisseur de la couche en différents endroits. Nous sommes placés à l'intérieur de la Voie lactée, presque au centre; nous voyons donc l'Univers stellaire non en
William Herschel, aidé de sa sœur Caroline, observait le ciel à l'aide d un télescope de 40 pieds, dont il avait lui-même construit le miroir.
plan, mais en section. Le problème consiste dès lors à déterminer la forme et les dimensions de cet univers tel qu'il nous apparaîtrait si nous étions transportés en un point extérieur.
La méthode qu'il adopta a acquis par ses résultats une grande célébrité. Elle est d'ailleurs très simple et consiste, suivant l'expression pittoresque de l'illustre astronome, à jauger les deux.
Si, en effet, les étoiles sont également distantes entre elles, le système aura d'aufant plus de profondeur ou, si l'on veut, s'étendra d'autant plus ioin- dans une direction spéciale que les étoiles y seront
OU SOMMES-NOUS
plus nombreuses et plus denses. Il suffit donc de compter les étoiles le long d'un certain nombre de rayons visuels pour connaître l'étendue relative du système et s'en faire ainsi une idée approximative.
C'est ce que fit Herschel par ses jauges stellaires. Il, trouva de cette façon que certaines régions très peuplées de la voûte céleste étaient cent fois plus étendues que d'autres parties très pauvres, et il en vint à cette première conclusion que notre nébuleuse est un amas ramifié extrêmement étendu, renfermant des millions et des millions d'étoiles.
Notre Soleil est situé presque au centre.
La Voie lactée, telle qu'elle nous apparaît dans le ciel, ne serait qu'une projection d'un disque plat, de contour très irrégulier, avec une profonde fissure correspondant aux deux branches entre le Cygne et le Scorpion.
Déjà, cependant, il découvrait le point faible de ses conclusions, elles reposaient sur l'hypothèse de l'égale distribution des étoiles; laplusgrande densité stellaire n'indiquait donc pas un plus grand nombre d'étoiles dans une région déterminée, mais une plus grande étendue de cette région. Or, ses propres observations semblaient prouver le contraire. « Il ne serait pas difficile, écrivait-il en 1785, de trouver deux ou trois cents amas particuliers dans notre système. »
Plus tard, en 1796, à la suite d'études plus approfondies, il commençait à abandonner cette première idée, et, en 1802, dans de nouvelles remarques sur la con-
stitution de l'Univers, il admettait que la Voie lactée est formée d'étoiles distribuées dans l'espace d'une façon tout autre que celles qui nous entourent immédiatement.
En 181 1, il revenait sur le même sujet, et, en 1817, « les jauges, qui, dans l'hypothèse d'une égale distribution, étaient, disait-il, regardées comme des indices de la distance, se rapportent en réalité plus directement à la distribution des étoiles dont elles donnent une précieuse connaissance ».
C'était l'abandon définitif de la théorie du disque. En fait,* Herschel ne formula jamais une autre hypothèse sur la structure de l'Univers, mais l'analyse de ses divers écrits permet de se faire une idée de ce qu'il pensait de la Voie lactée pendant ses dernières années.
D'après lui, elle se compose d'un très grand nombre d'étoiles dont quelquesunes sont à une telle distance de nous que, même avec les plus forts instruments, nous ne saurions les apercevoir.
« Je ne puis, avec mon télescope de vingt pieds, écrivait-il, sonder la profondeur de la Voie lactée. Notre Soleil, ainsi que toutes les étoiles visibles à l'oeil nu, forment un amas central, profondément plongé dans la Voie lactée dont il fait partie intégrante. Et si, en certains endroits, nous ne pouvons pas résoudre complètement cette formation, c'est qu'elle est réellement insondable, sans limite. »
Et cependant, lorsque le grand Herschel mourut, on grava sur sa tombe ces simples mots :
William Herschel pensait primitive ment{ 1 784) que l'Univers est un système plat se bifurquant h une extrémité. Ce système rempli d'étoiles donnait les apparences de la Voie lactée (cercle extérieur).
LA VOIE LACTEE
Caelorum perrupit claustra.
Il a brisé la barrière des cieux.
La postérité a-t-ellc ratifié les idées du
Dans une deuxième esquisse, William Herschel représentaitainsitastructurede l'Univers.
grand astronome hanovrien sur les limites inaccessibles de l'Univers? C'est ce que nous examinerons un peu plus tard.
Sir John Herschel, le fils de William, fut le continuateur de ses travaux.
Pour compléter la revue du ciel et poursuivre les jaugeages commencés dans l'hémisphère Nord, il alla s'installer dans l'Afrique australe, au cap de Bonne-Espérance. Le résultat de ses observations sur la distribution des étoiles confirma les recherches du vieil Herschel. Très faible au pôle des régions galactiques (i), le nombre des étoiles augmente progressivement jusqu'à ce qu'on atteigne l'anneau même de la Voie lactée. Toutefois, sir John Herschel ne chercha pas à perfectionner les théories de son père sur la structure de l'Univers.
Il était réservé à W. Struve d'émettre de nouvelles idées originales sur ce sujet. Il montra, en effet, que les étoiles bien visibles à l'oeil nu, c'est-à-dire de cinquième grandeur et au-dessus, ne sont pas plus nombreuses dans la Voie lactée que dans les autres parties du ciel. Mais, à mesure qu'on descend l'échelle des grandeurs, le nombre des étoiles s'accroît très vite et l'augmentation devient effrayante à l'intérieur et au milieu du ruban galactique.
(1) Galactique: qui se rapporte à la Voie lactée.
En admettant l'hypothèse que les étoiles nous paraissent généralement d'autant plus petites qu'elles sont plus éloignées, le fait précédent nous fournirait la preuve que l'Univers est plus étendu dans le sens de la Voie lactée que dans une direction perpendiculaire, c'est-à-dire vers ses pôles. Ces conclusions, toutefois, ne sont pas à l'abri d'objections sérieuses. Il est faux de supposer que les étoiles ont le même éclat intrinsèque ou qu'elles sont uniformément distribuées dans l'espace. Nous savons, en effet, que certaines étoiles, Arcturus, par exemple, sont des soleils énormes, beaucoup plus éclatants que notre astre central; d'autres, au contraire, sont de véritables pygmées dans la grande armée céleste.
Il n'y a donc pas uniformité, si bien
Sir John Herschel
astronome anglais, qui continua en partie
l'œuvre de son père William
que bon 'nombre d'étoiles classées dans les dernières grandeurs doivent être certainement à des distances relativement
OU SOMMES-NOUS i
faibles, soit parce qu'elles sont très petites en réalité, soit parce que leur éclat est inférieur à celui des autres.
Malgré toutes ces considérations, il
\V. Struve, astronome russe (ijg3-i864).
faut avouer cependant que les recherches modernes nous amèneraient plutôt à con-
clure que la Voie lactée a une structure grossièrement annulaire. Sa forme générale ne serait pas précisément celle d'une sphère dont tous les diamètres sont égauj mais celle d'un disque sphérique très aplati.
A l'intérieur de ce disque, les étoiles formeraient de véritables amas dont les limites seraient assez imprécises.
On pourrait, en d'autres termes, les comparer à de gros nuages qui s'entassent certains soirs d'été au-dessus de l'horizon. Ces cumulus, ainsi que les appellent les météorologistes, forment des masses évidemment distinctes, et cependant personne ne saurait dire où chacun d'eux se termine.
Nous allons, dans le chapitre suivant, exposer ces idées nouvelles et essayer à notre tour d esquisser le dessin de l'Univers où le système solaire est plongé.
Une région de la Voie lactée photographiée avec un petit objectif.
