C’est loin de la planète Terre aux confins de l’univers.
Concept d’échelle logarithmique de l’artiste de l’univers visible. Le système solaire cède la place à la Voie lactée, qui cède la place aux galaxies voisines qui cèdent ensuite la place à la structure étendue et au plasma chaud et dense du big bang suburbain. Chaque ligne de visée que nous pouvons observer contient toutes ces époques, mais la recherche de l’objet le plus éloigné qui a été observé ne sera pas complète tant que nous n’aurons pas cartographié l’univers entier.
Apparemment énorme, notre petit monde natal ne mesure que 12 742 km (7 917 miles) de large.
Cette image, prise par l’astronaute Karin Nyberg depuis la Station spatiale internationale en 2013, montre les deux plus grandes îles de la partie sud du plateau des Mascareignes : La Réunion, au premier plan, et Maurice, partiellement recouverte de nuages. Pour voir un humain sur Terre depuis la hauteur de la Station spatiale internationale, il faudrait un télescope de la taille de Hubble. La taille d’un être humain est inférieure à 1/5 000 000 à l’échelle de la Terre, mais la Terre n’est qu’une goutte d’eau dans l’océan cosmique, d’un peu plus de 10 000 km de diamètre.
Nous pensons habituellement linéairement : le soleil fait environ 10 000 fois le diamètre de la terre.
Les orbites des planètes du système solaire interne ne sont pas parfaitement circulaires, mais elles sont très proches, avec les plus grands écarts par rapport à Mercure et Mars et les plus grands processus elliptiques. Dans ces échelles de distance « de mesure », les planètes individuelles, ainsi que le soleil, n’occupent qu’un seul pixel. À bien des égards, l’échelle linéaire est un mauvais choix pour la photographie de l’espace lointain.
Mais en termes cosmologiques, les échelles logarithmiques – où chaque facteur d’un multiple de « 10 » définit un signe différent sur la règle cosmologique – nous servent beaucoup mieux.
La Terre, qui mesure environ 13 000 kilomètres (8 000 milles) de diamètre, est très petite par rapport aux distances cosmiques entre la Terre et la Lune, ou, plus excitant, la Terre et le Soleil. Mais l’échelle logarithmique nous donne une perspective complètement différente, nous permettant de calculer différentes échelles de distance dans une seule image visuelle.
Sur l’échelle logarithmique, le Soleil, Mercure et Mars sont presque équidistants.
Le système solaire interne, y compris les planètes, les astéroïdes, les géantes gazeuses, la ceinture de Kuiper et plus encore, est petit par rapport à la taille du nuage d’Oort. Sedna, le seul grand objet avec une apogée très éloignée, peut faire partie de la partie intérieure du nuage d’Oort intérieur, mais même cela est contesté. À l’échelle linéaire, il est incroyablement limité de représenter l’ensemble du système solaire en une seule image.
Un autre facteur nous emmène d’une distance de 10 000 au nuage d’Oort.
Dans le système solaire, nous mesurons généralement les distances en unités astronomiques (UA), la distance entre la Terre et le Soleil étant de 1 UA. Mercure et Mars sont également à environ 1 UA de la Terre, avec Saturne à ~ 10 UA, la ceinture de Kuiper se terminant avant ~ 100 UA et le nuage d’Oort principalement à ~ 10 000 UA. C’est une distance énorme sur une échelle linéaire, mais seulement un petit groupe de « facteurs de 10 » loin sur une échelle logarithmique.
Cela nous fait faire un petit saut logarithmique du système solaire aux étoiles.
Cette image à longue exposition capture plusieurs étoiles brillantes, des régions de formation d’étoiles et le plan de la Voie lactée au-dessus d’ALMA dans l’hémisphère sud. Les étoiles les plus proches sont à quelques années-lumière : moins de 10 fois plus loin du bord du nuage d’Oort. Mais des étoiles et des caractéristiques plus éloignées, toujours visibles à l’œil nu, pourraient plutôt se trouver à des dizaines de milliers d’années-lumière.
La plupart des étoiles les plus brillantes du ciel terrestre sont à moins de 1 000 années-lumière.
Bon nombre des étoiles les plus brillantes proches de la Terre sont membres du bras d’Orion, qui est lui-même un éperon secondaire du bras en expansion de Persée dans la Voie lactée. Des étoiles les plus proches, à quelques années-lumière, à ces bras, à quelques milliers d’années-lumière, il n’y a que trois facteurs de « 10 » sur une échelle logarithmique.
Un autre petit saut logarithmique nous amène aux bras spiraux les plus proches.
Vue complète du ciel de Gaia sur la Voie lactée et les galaxies voisines. Les cartes montrent la luminosité et la couleur totales des étoiles (en haut), la densité totale des étoiles (au milieu) et la poussière interstellaire qui remplit la galaxie (en bas). A noter qu’il y a en moyenne environ 10 millions d’étoiles par degré carré, mais certaines régions, comme le plan galactique ou le centre de la galaxie, ont une densité stellaire bien supérieure à la moyenne générale.
Au-delà de cela se trouve l’ensemble du Cluster Galactique Local.
Le bras spiral conduit Persée à l’ensemble de la Voie lactée, tandis que les autres galaxies du groupe local ne sont qu’un facteur de « 10 » derrière l’ensemble de la Voie lactée. Un autre facteur de 10 nous amènera plus loin dans les grands amas galactiques et encore plus près de l’amas galactique le plus proche.
Bientôt, les galaxies voisines se retrouvent partout.
Notre supergroupe local, Laniakea, contient la Voie lactée, notre groupe local, le groupe Virgo, et de nombreux groupes et groupements suburbains plus petits, y compris le groupe M81. Cependant, chaque groupe et groupe n’est lié qu’à lui-même et sera séparé des autres par l’énergie noire et notre univers en expansion. Après 100 milliards d’années, même la galaxie la plus proche en dehors de notre groupe local serait à environ un milliard d’années-lumière, ce qui la rend plusieurs milliers, voire des millions de fois plus faible que les galaxies les plus proches apparaissant aujourd’hui.
Des étapes cosmiques ultérieures révèlent des amas de galaxies à grande échelle.
Il n’y a que quelques « 10 » facteurs dans la distance logarithmique qui sépare les galaxies les plus proches, qui sont à quelques centaines de milliers à quelques millions d’années-lumière, des caractéristiques d’assemblages à grande échelle à des échelles de centaines de millions ou peut-être d’un milliard à des années-lumière. C’est à ces échelles que commencent à apparaître les plus grands paramètres de l’univers.
Enfin, la plus grande structure de toutes a été révélée : la Grande Toile Cosmique.
La croissance de la toile cosmique et la structure à grande échelle de l’univers, montrée ici avec l’expansion elle-même, font que l’univers s’agglutine de plus en plus et grandit avec le temps. Au début, de petites fluctuations de densité se développeront en un réseau cosmique avec de grandes cavités les séparant, mais ce qui semble être les plus grandes structures en forme de mur et de superamas peut ne pas être vrai, ou des structures liées de toute façon, car l’énergie noire retardée les pousse à part, isolé.
Beaucoup de ces caractéristiques ne sont qu’évidentes : l’énergie noire déchirera ces pseudo-structures.
Les plus grandes caractéristiques que nous voyons ici, telles que les « grandes murailles » et les « grands amas de quasars », ne sont peut-être pas des structures cosmologiquement liées, mais plutôt des pseudo-structures apparentes, dans lesquelles la gravité ne suffirait pas à les lier en raison de leurs masses cumulées. . garder . L’énergie noire, à plus grande échelle cosmique, discernerait toutes choses.
A la frontière cosmique, les bords du temps se dévoilent : les premiers instants après le big bang chaud.
Les enquêtes sur les galaxies les plus profondes peuvent détecter des objets à des dizaines de milliards d’années-lumière, mais même avec une technologie parfaite, il y aurait un énorme fossé entre la galaxie la plus éloignée et le Big Bang. À un moment donné, nos instruments ne peuvent tout simplement pas tous les détecter, et l’écart entre l’émission de fond cosmique des micro-ondes et la formation des premières étoiles sera enfin révélé.
Merci pour le L’artiste Pablo Carlos Bodasi pour créer ce voyage cosmique brillamment illustré.
S’étendant sur près de 20 ordres de grandeur, cette carte logarithmique orientée verticalement de l’univers nous emmène de la planète Terre aux confins de l’univers visible. Chaque « marque » significative sur la barre d’échelle de droite correspond à une augmentation des échelles de distance d’un facteur 10.
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