Astrophysique - Définition

Historique

Copernic (1473-1543).

Aussi loin que remontent les données historiques, on trouve des preuves de l’existence de l’astronomie. Pendant longtemps, l’astronomie était une discipline bien distincte de la physique. Dans la pensée aristotélicienne, le monde céleste tendait à la perfection, avec les corps célestes qui semblaient être des sphères parfaites circulant sur des orbites parfaitement circulaires, alors que le monde terrestre semble condamné à l’imperfection. Ces deux mondes ne pouvaient donc pas être liés.

Aristarque de Samos (310 av. J.-C. - 250 av. J.-C.) fut le premier à mettre en avant l’idée selon laquelle le mouvement des corps célestes pouvait s’expliquer par la rotation des planètes du système solaire (dont la Terre) autour du Soleil. Malheureusement, à l’époque, la vision géocentrique de l’univers prévalait et la théorie héliocentrique d’Aristarque fut déclarée farfelue et hérétique. Cette vision resta en place jusqu’à ce qu’un astronome nommé Nicolas Copernic ressuscita le modèle héliocentrique au XVI^e siècle. En 1609, grâce à la lunette astronomique qu'il avait inventé, Galilée découvrit les quatre lunes les plus brillantes de Jupiter, et démontra qu’elles tournaient toutes autour de cette planète. Cette découverte était en complète contradiction avec le dogme de l’Église catholique de l’époque. Il n’échappa à une peine sévère qu’en prétendant que son œuvre n’était que pur travail mathématique et donc purement abstrait, contrairement à la philosophie naturelle (la physique).

Newton (1642-1727).

À partir des données précises d’observations (principalement en provenance de l’observatoire de Tycho Brahe), des recherches ont été menées pour trouver une explication théorique au comportement observé. Dans un premier temps, seules des lois empiriques ont été formulées, telles que les lois de Kepler sur le mouvement planétaire au début du XVII^e siècle. Quelques années plus tard, Isaac Newton réussit à faire le lien entre les lois de Kepler et la dynamique de Galilée. Il découvrit en effet que les mêmes lois régissaient la dynamique des objets sur Terre et le mouvement des astres dans le système solaire. La mécanique céleste, application de la gravité newtonienne et des lois de Newton pour expliquer les lois de Kepler sur les mouvements des planètes, fut la première unification de l’astronomie et de la physique.

Après qu’Isaac Newton eut publié son livre, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, la navigation maritime changea radicalement. À partir de 1670, le monde entier était mesuré à partir d’instruments modernes donnant la latitude et d’horloges. Les besoins de la Marine poussaient à l’amélioration progressive des instruments et des observations astronomiques, donnant ainsi davantage de données aux scientifiques.

À la fin du XIX^e siècle, on découvrit que la lumière du Soleil pouvait se décomposer en un spectre de lignes colorées. Des expériences avec des gaz chauffés montrèrent par la suite que les mêmes lignes étaient présentes dans leur spectre. Ces lignes spécifiques correspondaient à un élément chimique unique. Ceci fut la preuve que les éléments chimiques présents dans le Soleil pouvaient être trouvés sur Terre. En effet, l’hélium fut d’abord découvert dans le spectre du Soleil, d’où son nom, et seulement ensuite sur la Terre. Au XX^e siècle, la spectroscopie (l’étude de ces lignes spectrales) se développa, notamment grâce aux avancées de la physique quantique qui pouvait expliquer les observations expérimentales et astronomiques.