Après ses études, Zwicky s’intéresse rapidement à l’astronomie, notamment aux novae.
En 1936, Zwicky travaille au Mont Palomar avec un télescope photographique à champ large d'un type très spécial. Il découvre plusieurs supernovae qui seront analysées par Walter Baade, du Mont Wilson.
C’est lui qui introduit avec l’astronome allemand Walter Baade le terme de supernovae et suggére que celles-ci peuvent créer des étoiles à neutrons (dont il prédit l’existence) et émettre des rayons cosmiques. Pour étayer son hypothèse, il se met à chasser les supernovae, et en découvre un total de 120 (et une de plus, SN 1963J, de concert avec Paul Wild) sur une période de 52 ans (SN 1921B jusqu’à SN 1973K) [1], un record qui tient toujours en 2006 (la seconde place revient à Jean Mueller, avec 98 découvertes et 9 co-découvertes).
Lumière fatiguée
Quand Lemaître et Hubble expliquent le décalage vers le rouge de la lumière venant des galaxies extérieures à la Voie lactée comme un effet Doppler-Fizeau dû à l'expansion de l'univers, Zwicky considère que les vitesses impliquées sont trop importantes. Comme théorie alternative pour expliquer le phénomène, il spécule incorrectement que ce décalage est plutôt dû à une perte d'énergie des photons traversant l'énorme distance entre les galaxies.
Zwicky est ainsi associé à la théorie de la lumière fatiguée, une expression inventée par Richard Tolman en 1929, qui suppose que les photons sont probablement ralentis par le champ de force gravitationnel des zones traversées. Zwicky proposa d'utiliser les équations de la relativité générale pour prouver la validité de sa théorie, ce qu'Albert Einstein essaya en vain de faire. Elle fut définitivement abandonnée lors de la découverte de la radiation fossile, par Arno Allan Penzias et Robert Woodrow Wilson en 1965, que prévoyait la théorie du Big Bang.
Matière noire
En 1929, après la découverte de Paul Dirac, Zwicky étudie l'antimatière au Mont Palomar dans les étoiles et les galaxies.
En 1933 il est le premier à suggérer la présence d’une matière invisible entre les galaxies, suite à ses observations à l’observatoire du Mont Wilson de sept d’entre elles dans l’amas de Coma, mais il ne convaincra guère ses confrères de l’importance de sa découverte, qui sera oubliée pendant près de quarante ans.
Son esprit non conventionnel donne naissance à des idées extravagantes. En 1948, il propose de rendre les autres planètes habitables en modifiant leur orbite autour du Soleil afin d’ajuster les températures à leur surface. Dans les années 1960, il imagine d’altérer les réactions de fusion nucléaire du Soleil en le bombardant de particules depuis la Terre. Le but serait de changer la trajectoire du Soleil et, par la même occasion, du système solaire tout entier. De cette façon, Il serait alors possible de voyager vers d’autres étoiles comme l’étoile voisine Alpha du Centaure sur une durée de 2500 ans écrit-il.
Il travaille également chez Aerojet peu après la Seconde Guerre mondiale sur les fusées V2 allemandes et contribue ainsi en 1957 à l’envoi du premier projectile (de fabrication humaine) depuis la terre dans l’espace, qui échappe définitivement à la gravité terrestre.
Il est l’auteur d’un catalogue de galaxies et d’amas de galaxies (Catalogue of Galaxies and of Clusters of Galaxies, CGCG) qu’il publie vers la fin de sa vie (1961-68), contenant 9134 amas de galaxies.
Fritz Zwicky est l’inventeur de la « Morphologie », une méthode de pensée qui consiste à rechercher la solution d’un problème en essayant toutes les combinaisons possibles dans une matrice appelée « boîte morphologique ». Cette méthode permet ainsi en associant les expressions de la boîte morphologique d’aboutir à des combinaisons complètement folles mais qui nourriraient la créativité de l’esprit et pourrait finalement apporter une idée intéressante. Par exemple, en associant « Soleil » et « voyage spatial », Zwicky pensa déplacer le système solaire bombardant le Soleil de particules (voir plus haut).
