Que vous regardiez un documentaire sur l’espace, lisiez un article sur l’espace dans une revue ou essayiez simplement de comprendre ce qui existe autour de nous, apprendre la signification de ces termes clés vous aidera grandement à comprendre ce qui se trouve dans le cosmos.
Le cosmos
Le cosmos est l’univers physique dans son ensemble, considéré comme un tout ordonné et systématique plutôt que comme un ensemble aléatoire et chaotique de matière.
Il englobe l’espace, le temps, la matière, l’énergie et toutes les lois naturelles qui les ont régis dans le passé, les régissent actuellement et les régiront à l’avenir.
La matière
La matière (et l’antimatière) est tout ce qui existe dans l’espace, qui a une masse et un volume et qui occupe de l’espace.
La matière normale ou visible, qui ne représente que 5 % de l’univers, comprend tout ce que nous pouvons voir à la lumière visible et les choses que seuls les télescopes peuvent détecter à d’autres longueurs d’onde, comme les ultraviolets et les infrarouges.
Les matériaux qui ont une masse et un volume, mais qui ne peuvent actuellement être observés directement, car ils ne réfléchissent pas, n’absorbent pas et n’émettent pas de lumière sont appelés matière noire et constituent environ 27 % du cosmos.
En raison des propriétés fantomatiques de la matière noire, les scientifiques ne savent toujours pas exactement de quoi elle est composée. Cela dit, ils ont pu observer son rôle de structure et son impact sur la matière visible dans le cosmos.
Le saviez-vous ? Le terme « matière noire » a été inventé par l’astronome Fritz Zwicky dans les années 1930, et le concept lui-même a été confirmé par Vera Rubin dans les années 1970.
Les antiparticules et l’antimatière
Chaque type de particule de matière normale dans l’univers possède une antiparticule (à l’exception peut-être du neutrino). Les antiparticules ont la même masse que leurs particules correspondantes, mais elles ont une charge et un champ magnétique opposés. L’antimatière se forme à partir de la combinaison d’antiparticules.
Des paires de particules et d’antiparticules peuvent être générées en laboratoire par des collisions à haute énergie. Le processus inverse est l’annihilation, qui se produit lorsqu’une particule et son antiparticule entrent en collision. Les énormes quantités d’énergie libérées lors de cette collision entre particules et antiparticules permettent aux scientifiques d’étudier les lois fondamentales de l’univers.
Si la matière et l’antimatière avaient été créées en quantités égales à la naissance de l’univers, aucun d’entre nous ne serait là aujourd’hui : la matière et l’antimatière se seraient annihilées mutuellement. Cependant, les scientifiques tentent toujours de comprendre pourquoi il y a autant de matière et si peu d’antimatière dans notre univers.
Le saviez-vous ? Les scientifiques utilisent le Grand collisionneur de hadrons à Genève, en Suisse, pour accélérer et faire entrer en collision des particules et des antiparticules à une vitesse proche de celle de la lumière, ce qui leur permet d’étudier et de tester les théories de la physique des particules et la structure fondamentale de la matière.
L’énergie noire
Alors que la matière noire est constituée de structures invisibles qui maintiennent les choses ensemble, l’énergie noire est une « force » qui, selon nos connaissances (limitées !), accélère l’expansion de l’univers. Les scientifiques estiment qu’elle représente environ 68 % de l’univers, mais elle reste l’un des plus grands mystères du cosmos.
Une explication populaire du rôle de l’énergie noire dans l’univers repose sur le fait qu’il s’agit d’un phénomène immuable lié à la constante cosmologique. Cependant, d’autres théories suggèrent que l’énergie noire est une force dynamique qui évolue au fil du temps.
Les trous noirs
Un trou noir est un objet astronomique mystérieux dont la force gravitationnelle est si importante que rien ne peut s’en échapper, pas même la lumière, une fois qu’il a franchi son horizon des événements, le point à partir duquel la vitesse nécessaire pour s’échapper est supérieure à celle de la lumière.
Bien qu’ils ne puissent pas voir les trous noirs, les scientifiques peuvent observer ce phénomène puissant grâce à son impact sur la matière environnante. Le centre théorique d’un trou noir est appelé singularité.
Les plus petits des trois types de trous noirs connus sont les trous noirs de masse stellaire, qui ont une masse comprise entre trois et douze fois celle de notre Soleil. À l’autre extrémité, les trous noirs supermassifs, comme celui qui se trouve au centre de la Voie lactée, peuvent avoir une masse équivalente à des milliards de masses solaires. Les trous noirs de masse intermédiaire, comme leur nom l’indique, se situent entre les deux autres types.
Les trous noirs grossissent lorsqu’ils absorbent la matière environnante ou d’autres trous noirs, ce qui en fait des objets extrêmement destructeurs. Cela dit, leur intense attraction gravitationnelle joue un rôle important dans la structuration galactique, et les puissantes éjections de matière provenant des pôles des trous noirs et projetées à travers l’univers peuvent contribuer à la formation de nouvelles étoiles.
Les quasars
Les quasars, les objets les plus brillants de l’univers, sont les noyaux des galaxies à travers l’univers, alimentés par des trous noirs supermassifs.
Lorsque la matière est attirée vers un trou noir, elle s’accumule en une spirale nuageuse appelée disque d’accrétion. Les parties internes de ce disque se déplacent beaucoup plus rapidement que les parties externes, provoquant une friction et une chaleur telles qu’elles brillent d’une luminosité pouvant atteindre des trillions de fois celle de notre Soleil.
La combinaison de la chaleur du disque d’accrétion et de l’éjection de puissants jets de matière près des pôles des trous noirs rend les quasars les plus brillants observables à l’aide des télescopes terrestres.
Les rayons cosmiques
Les rayons cosmiques sont des particules ou des groupes de particules hautement énergétiques provenant de l’espace et se déplaçant à une vitesse légèrement inférieure à celle de la lumière (un peu moins de 300 millions de mètres par seconde). Ils sont produits par notre Soleil, d’autres étoiles et des phénomènes lointains tels que les trous noirs et les explosions de supernovas.
Les rayons cosmiques solaires ont généralement moins d’énergie que les rayons cosmiques galactiques de la Voie lactée (les plus abondants dans notre voisinage), tandis que les rayons cosmiques extragalactiques sont généralement considérés comme les plus puissants. Le champ magnétique terrestre nous protège de la plupart des dangers potentiels causés par les rayons cosmiques, en déviant la plupart des particules chargées loin de notre planète, avant que l’atmosphère n’absorbe et ne disperse ce qui reste.
Les neutrinos
Les neutrinos sont des particules subatomiques minuscules et presque sans masse produites lors d’événements cosmiques tels que les explosions de supernovas, les sursauts gamma, la fusion stellaire et la désintégration nucléaire. Ils parcourent des millions, voire des milliards d’années-lumière à travers le cosmos, transportant des informations sur les événements dont ils sont issus.
Cependant, comme leur interaction avec d’autres matières est minime, ils sont particulièrement difficiles à observer. En effet, des milliards de neutrinos provenant du Soleil traversent notre planète et notre corps chaque seconde sans que nous nous en rendions compte.
Cela dit, les scientifiques ont mis au point des détecteurs spécialisés, tels que l’observatoire de neutrinos IceCube en Antarctique, qui observent les rares occasions où les neutrinos entrent en collision avec la matière, ce qui permet de mieux comprendre l’origine et l’expansion de l’univers, ainsi que des phénomènes moins connus tels que la matière noire.
Les années-lumière
Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en une année terrestre.
Les distances dans l’espace étant si grandes, les unités de mesure standard, telles que les kilomètres, peuvent devenir difficiles à appréhender. Une année-lumière équivaut à 9,46 billions de kilomètres, et la distance entre la Voie lactée et notre voisine, la galaxie d’Andromède, est d’environ 205 millions d’années-lumière.
Outre la mesure de la distance entre les corps célestes, les années-lumière sont utilisées pour quantifier la taille des objets les plus grands du cosmos. Par exemple, la Voie lactée mesure environ 105 700 années-lumière de diamètre.
L’unité astronomique
Auparavant, une unité astronomique (UA) correspondait à la distance moyenne entre le centre de la Terre et le centre du Soleil. Cependant, en 2012, l’Union astronomique internationale a normalisé l’UA à exactement 149 597 870 700 mètres, afin d’harmoniser cette mesure avec le Système international d’unités.
Les scientifiques utilisent principalement l’unité astronomique pour spécifier les distances dans le système solaire sur une échelle relative familière.
Le saviez-vous ? Aucun objet fabriqué par l’homme n’a voyagé plus loin de la Terre que la sonde Voyager 1 qui, en mai 2025, se trouve à environ 166 UA de notre planète.
Le zéro absolu
Le zéro absolu est la température la plus basse théoriquement possible, soit -273,15 °C ou 0 Kelvin. On pense que les particules cessent de bouger (le mouvement atomique s’arrête) au zéro absolu, ce qui signifie qu’il est impossible d’enlever davantage d’énergie.
L’endroit le plus froid connu dans l’univers est la nébuleuse Boomerang, située dans la constellation du Centaure, à environ 5 000 années-lumière de la Terre, avec une température de 1 Kelvin au-dessus du zéro absolu (-272,15 °C).
À titre de comparaison, l’endroit le plus froid de la Terre, le plateau oriental de l’Antarctique, ne descend généralement pas en dessous de -93 °C (366 Kelvin).
Conclusion
L’exploration spatiale est une activité sans fin pour les astronautes, les scientifiques et les astronomes, d’autant plus que de nombreuses questions restent encore sans réponse.
L’exploration spatiale nous apporte des avantages quotidiens sur Terre, et les scientifiques espèrent un jour trouver des signes de vie dans un autre monde.
