PREMIÈRES HYPOTHÈSES, DE GALILÉE A W. HERSCHEL

De grands esprits, des hommes d'une haute science et d'un génie élevé, ont cependant émis, depuis deux siècles, des vues d'une valeur incontestable sur la structure de l'Univers. A l'origine, la spéculation avait sans doute plus de part que la science, que les observations ou les faits, à ces grandioses hypothèses. Mais il n'en est pas moins intéressant d'en donner une idée, par un exposé rapide et sommaire; on verra ainsi quels progrès se sont accomplis, dans la manière de concevoir le monde, depuis deux cents ans.

C'est l'invention et l'application des lunettes à l'observation du ciel étoile, qui fut et qui devait être le point de départ des spéculations de ce genre. Deux noms se présentent tout d'abord à nous, Galilée et Kepler. Galilée se borne à exprimer l'importance de la découverte d'un grand nombre d'étoiles, jusqu'alors inconnues, nombre qui avait plus que décuplé celui des étoiles fixes observées à l'œil nu; il ajoute que ce n'est pas un faible avantage, que celui d'avoir montré aux sens la vraie nature de la Voie Lactée, et mis fin aux discussions qui s'élevaient à ce sujet.

Kepler va plus loin que Galilée. Il conçoit le grand anneau

stellaire de la Voie Lactée et toutes les étoiles disséminées au dehors, comme un tout, un système, dont le Soleil, le cœur de l'Univers, occupe à peu près le centre. Les étoiles, moins éloignées les unes des autres que le Soleil n'est lui-même de chacune d'elles, remplissent tout l'espace compris entre deux sphères concentriques limitées intérieurement par un vide ou une concavité dont nous occupons le centre, extérieurement aussi par le vide. Nous avons déjà vu comment, en s'appuyant sur des spéculations harmoniques, le grand astronome était arrivé à évaluer la distance des étoiles les plus voisines. W. Struve fait observer avec raison, que les spéculations de Kepler, quelque éloignées qu'elles soient des idées généralement admises aujourd'hui sur la structure de l'Univers, en contiennent cependant le premier germe.

Huygens, sans aborder ce grand problème, combat les idées de Kepler sur les étoiles fixes, qu'il croit distribuées uniformément dans l'espace, et d'ailleurs aussi distantes les unes des autres qu'elles le sont du Soleil. Il généralise la conception du système solaire, assimile les étoiles au Soleil, et en fait les corps centraux d'autant de systèmes semblables.

Un demi-siècle s'écoule encore, et les idées se précisent en s'agrandissant. Pour Kant, les étoiles sont, comme pour Huygens, autant de systèmes solaires ; mais ces systèmes ne sont pas isolés ; ils sont liés par l'action mutuelle de la gravitation qui s'exerce dans l'universalité des cieux, et le grand philosophe conçoit la Voie Lactée elle-même comme un système d'un ordre supérieur, dont le plan principal joue le même rôle que le zodiaque dans le système planétaire. Poursuivant cette analogie, Kant pense que la Voie Lactée doit posséder, à son centre, un corps prépondérant qui est peut-être Sirius, corps jouant dans l'ensemble le rôle du Soleil dans le monde planétaire. Enfin, il y a, dans l'Univers, d'autres voies lactées que la nôtre ; les nébuleuses de forme elliptique, que les télescopes sont impuissants à résoudre en étoiles, sont probable-

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ment de tels systèmes, que leur immense éloignement réduit à d'aussi faibles dimensions apparentes. Les voies lactées sont elles-mêmes les membres de systèmes d'un ordre plus élevé.

Les idées de Lambert sur la structure de l'Univers ont beaucoup d'analogie avec celles de Kant. Cependant elles constituent un progrès. Pour lui, le Soleil et les étoiles sont bien autant de systèmes planétaires et cométaires; mais de ce premier ordre de dépendances, il ne passe point directement à la Voie Lactée. Le Soleil, avec les étoiles éparses, forme un amas spliérique; de pareils amas existent en grand nombre, tous rangés dans le plan principal de la zone galactique ; la Voie Lactée, formée par cette accumulation d'amas stellaires, constitue donc un système du troisième ordre. Lambert passe ensuite aux systèmes de voies lactées, et ainsi de suite, le lien commun de tous ces systèmes étant la gravitation universelle.

Quand on songe au peu de données que l'observation avait recueillies à l'époque (1755) où Lambert émettait des vues d'une hardiesse si remarquable, on est frappé à la fois de la puissance de cet esprit et de l'exactitude relative de ses conceptions.

Jusque-là, les théories de la structure de l'Univers n'étaient basées que sur un petit nombre de faits d'observation, d'où l'on déduisait, par voie conjecturale, des vues plus ou moins arbitraires. Avec W. Herschel, la question fut abordée avec non moins de hardiesse, mais d'une façon beaucoup plus positive. D'immenses matériaux d'observations accumulées devraient être le point de départ des vues du grand astronome.

Dès 1785, Herschel formulait ces vues de la manière suivante. Deux hypothèses sont le fondement de ce premier système : la premièi'e consiste à admettre qu'en moyenne les étoiles sont uniformément distribuées dans l'espace, de sorte que si

l'Univers visible était sphérique, et avait le Soleil au centre (idée de Kepler), la richesse stellaire serait la même dans toutes les directions. L'existence de la Voie Lactée détruit de toute évidence cette dernière supposition, de sorte que, dans tout le pourtour de cette zone, les dimensions de l'univers sont beaucoup plus étendues qu'ailleurs; une immense strate, à peu près cylindrique, d'étoiles, d'une épaisseur très-petite en comparaison de l'étendue diamétrale, constitue la Voie Lactée. Si l'hypothèse de l'égale distribution des étoiles est vraie, il est clair que le dénombrement stellaire à l'aide d'un télescope d'une suffisante puissance, fera reconnaître l'étendue du ciel dans les différents sens, et par conséquent déterminera, à la fois, les dimensions de la Voie Lactée et sa forme.

De là l'immense travail entrepris par Herschel, celui des jaugeages du ciel, des jauges d'étoiles, à l'aide du grand télescope de 20 pieds, dont le champ montrait seulement la 833000" partie de la voûte céleste. C'est la zone comprise entre 45° de déclinaison boréale et 30° de déclinaison australe (à peu près les 5/8 du ciel) qu'il explora ainsi ; mais il n'observa que 3400 champs (nombre énorme déjà), et en déduisit 683 jauges moyennes exprimant la densité stellaire des régions correspondantes. Cette densité variait considérablement : telle jauge donnait en moyenne moins d'une étoile, telle autre en fournissait près de 600; c'est-à-dire, dans l'hypothèse adoptée par Herschel, le rayon visuel s'étendait dans un cas jusqu'à une distance 46 (l'unité étant la moyenne distance de Sirius ou des étoiles de premier ordre), tandis que, dans l'autre, il atteignait 497 unités, près de 11 fois la première distance.

Le résultat de ces premières recherches fut que la Voie Lactée est un amas ramifié et très-étendu, contenant des millions d'étoiles, dont la section peut être représentée par la figure 344. On y voit que le lieu du Soleil se trouve à peu près au centre de gravité de la strate, les étoiles visibles à l'œil nu étant celles que réunirait un petit cercle tracé autour

du Soleil comme centre. Quant aux dimensions de la Voie Lactée, elles s'étendent en longueur jusqu'à 817 millions de rayons de l'orbite terrestre (de la Licorne à l'Aigle), tandis que l'épaisseur de la strate, dans le sens perpendiculaire (d'un pôle galactique à l'autre, ou de la Chevelure de Bérénice à la Baleine), serait 5 fois 1/2 moins grande, ou de 150 millions de rayons de l'orbite terrestre. Pour traverser cette épaisseur, d'outre en outre, la lumière met au moins 2300 ans ; il

Kig. 344. Coupe de la Voie Lactée, d'après W. Herschel (système de 1785).

ne lui faut pas moins de 12 520 années pour franchir le plus grand diamètre de la nébuleuse.

PourW. Herschel, les nébuleuses comme celles d'Orion, d'Andromède, sont des voies lactées ; il évalue la distance de la seconde à 2000 fois la distance des étoiles de première grandeur; mais Struve fait observer avec raison que, si les dimensions de cette nébuleuse égalaient celles de la Voie Lactée, c'est à 6000 fois cette distance qu'elle serait reléguée dans l'espace. Il faudrait 97000 ans à la lumière pour venir de telles profondeurs jusqu'à nous. Dans cette hypothèse, quand nos télescopes nous montrent la nébuleuse d'Andromède, c'est l'état de la nébuleuse, il y a 970 siècles, que nous contemplons !