Par Alice - Le 21-11-2022
Le télescope de Galilée - Le quoi, le quand et le comment
S'il y a un homme que l'on peut appeler le père de l'astronomie moderne, c'est bien Galileo Galilei. Aujourd'hui mondialement connu et commémoré par des chansons rock et des sondes spatiales vers Jupiter, Galilée a commencé sa carrière humblement et est mort dans la controverse. Qui était Galileo Galilei ? Qu'est-ce qu'un télescope Galilée ?
Galilée a-t-il inventé le télescope ?
Né à Pise, en Italie, le 15 février 1564, Galilée est le fils d'un musicien, mais c'est la vie spirituelle qui retient d'abord son attention. Catholique romain fervent, Galilée avait voulu rejoindre la prêtrise mais, à l'âge de 16 ans, son père l'a persuadé d'étudier pour obtenir un diplôme de médecine à la place.
C'est pendant qu'il étudiait à l'Université de Pise qu'il a remarqué un lustre oscillant et que son intérêt pour la physique a été éveillé. Après avoir assisté à une conférence sur la géométrie, il oriente ses études vers les mathématiques, la philosophie naturelle et les beaux-arts.
À seulement 24 ans, il devient brièvement instructeur à l'Académie des arts du dessin de Florence avant de revenir à Pise comme titulaire de la chaire de mathématiques l'année suivante. Trois ans plus tard, en 1592, il déménage à Padoue, où, en tant que professeur de mathématiques, il enseigne la géométrie, la mécanique et l'astronomie.
Personne ne semble savoir ce qui a attiré Galilée vers l'astronomie en premier lieu, et bien qu'il ait fait un certain nombre d'inventions (y compris un thermomètre précoce et une pompe à eau), il est faux de dire qu'il a inventé le télescope.
Encore, personne ne le sait vraiment, mais on pense que le télescope pourrait avoir été inventé par un lunetier germano-néerlandais appelé Hans Lippershey. C'est Lippershey qui a déposé le plus ancien brevet connu pour un télescope réfringent en octobre 1608.
Dès que Galilée a entendu parler du télescope, il a rapidement construit le sien et tout au long de l'année 1609, il a travaillé à améliorer ses créations. En août de cette année-là, Galilée avait construit un télescope de 8 puissances, tandis que deux ou trois mois plus tard, il en avait construit un autre avec un grossissement deux fois et demie supérieur. Moins de six mois plus tard, il avait fait des découvertes qui allaient modifier à jamais notre vision de l'univers.
Qu'a observé Galilée avec son télescope ?
Le télescope de Galilée était primitif par rapport à celui, même le plus basique, que nous pourrions posséder aujourd'hui. Avec un objectif de seulement 37 mm et un grossissement de 20x, il offrait un champ de vision de seulement 15' - soit à peu près la moitié de la taille de la pleine Lune. Mais c'est avec ce télescope que Galilée a commencé à découvrir la véritable nature de l'univers.
Jusqu'à cette époque, on pensait que la Terre était au centre de tout et que le Soleil, la Lune et les planètes tournaient tous autour d'elle. On croyait que les étoiles elles-mêmes étaient de minuscules points d'"éther" fixés sur des sphères de cristal qui entouraient la Terre.
On pensait que le Soleil, la Lune et les planètes étaient des créations parfaites. Ils étaient, après tout, créés par Dieu et donc sans défaut. Aussi, lorsque Galilée a tourné son télescope vers la Lune à la fin du mois de novembre 1609, il a eu une sacrée surprise.
À l'œil nu, la Lune semblait assez lisse, les "mers" lunaires apparaissant comme des taches sombres à sa surface. Galilée, cependant, a remarqué quelque chose d'autre. À travers son télescope de faible puissance, il a vu des cratères, des montagnes et des ombres projetées par le Soleil se levant sur la surface lunaire.
Il est clair que la Lune n'était pas aussi lisse et parfaite qu'elle le semblait.
Il a également tourné son télescope vers la Voie lactée. Ce fleuve brumeux coulait à travers les cieux mais personne ne comprenait clairement sa véritable nature. Selon une théorie, il s'agissait de l'endroit où se rejoignaient les hémisphères célestes nord et sud. Une autre affirmait qu'il s'agissait d'une ceinture de feu comprimé.
Démocrite de la Grèce antique était, peut-être, le plus proche de la vérité. Il a émis l'hypothèse que la Voie lactée était composée de minuscules étoiles, trop petites pour être vues à l'œil nu. Galilée était du même avis, et après avoir étudié la Voie lactée avec son télescope, il est arrivé à la conclusion que Démocrite avait raison.
Galilée ne s'est pas arrêté là. L'univers était manifestement plein de trésors cachés, jusqu'alors invisibles pour les observateurs à l'œil nu des siècles passés. Il a poursuivi ses observations sur les étoiles d'Orion et des Pléiades. Il a noté que si six ou sept étoiles de l'amas pouvaient être vues à l'œil nu, quelque trente-cinq pouvaient être vues à travers un télescope.
Galilée a également regardé vers certaines des autres étoiles "nébuleuses" que Ptolémée avait répertoriées, notamment le Praesepe, ou Amas de la Ruche, dans la constellation du Cancer. Galilée a noté qu'il était composé de nombreuses étoiles minuscules, et avec ces observations, il a effectivement découvert la vraie nature des amas d'étoiles.
Quand Galilée a-t-il découvert les lunes de Jupiter?
Au début du mois de janvier 1610, la planète Jupiter, tout juste un mois après l'opposition, se déplaçait maintenant à travers les étoiles orientales du Taureau, le Taureau. Le 7 janvier, Galilée a remarqué une ligne de "trois étoiles fixes, totalement invisibles par leur petitesse" - deux d'un côté de la planète et la troisième de l'autre.
La nuit suivante, il a regardé à nouveau et a noté que les trois étoiles étaient toutes d'un seul côté. Le 10, on ne pouvait en voir que deux, ce qui amena Galilée à supposer à juste titre que la troisième était cachée par Jupiter lui-même.
Et cela continua ainsi jusqu'au 13, lorsqu'une quatrième apparut. À présent, Galilée était convaincu que les petites étoiles tournaient toutes autour de Jupiter. C'était la première découverte de corps célestes en orbite autour de quelque chose d'autre que la Terre et cela allait bouleverser le monde de l'astronomie.
Jusqu'à cette époque, beaucoup croyaient à l'univers centré sur la Terre, où tout tournait autour de la Terre. Favorisé par Aristote et publié dans son livre Sur les cieux en 350 avant J.-C., ce modèle existait depuis près de 2 000 ans et était largement resté incontesté.
L'astronome polonais Nicolaus Copernic avait proposé un univers centré sur le Soleil quelque 70 ans plus tôt, mais son modèle n'avait pas réussi à s'imposer complètement. Galilée, cependant, était un croyant, et Jupiter et ses lunes étaient la preuve que le modèle d'Aristote était faux. De toute évidence, tout ne tournait pas autour de la Terre.
Galilée a publié ses découvertes dans un livre intitulé Sidereus Nuncius ("Messager des étoiles") en mars 1610. Certains ont salué ses observations tandis que d'autres ont rejeté la découverte des lunes de Jupiter, les attribuant à des défauts du télescope de Galilée.
Au bout d'un certain temps, le soutien a commencé à croître. Johannes Kepler écrit une lettre de soutien le mois suivant, tandis que des observations supplémentaires effectuées par d'autres astronomes confirment les affirmations de Galilée. (Simon Marius, un astronome allemand, a affirmé avoir découvert les lunes en premier. Bien qu'il les ait nommées plus tard, la découverte est toujours créditée à Galilée. Collectivement, les quatre lunes sont encore populairement connues sous le nom de Satellites de Galilée.)
L'Église catholique, cependant, a adopté un point de vue beaucoup moins éclairé. Ils avaient toléré le modèle centré sur le Soleil de Copernic comme étant simplement une théorie, mais Galilée a déclaré que c'était un fait. L'argument de l'Église était que cela contredisait directement les Écritures et était donc hérétique. Tout de même, ils n'ont pas immédiatement persécuté Galilée, mais l'ont laissé poursuivre son travail.
Est-ce que Galilée a découvert les anneaux de Saturne ?
En juillet 1610, Galilée tournait son télescope vers des planètes plus lointaines. À cette époque, on ne connaissait que cinq planètes, la plus lointaine et la plus faible étant Saturne. Elle traversait alors l'est du Capricorne et se dirigeait vers le Verseau.
Vu sa position dans le ciel, la planète étant encore à des mois de l'opposition, Galilée a dû veiller jusqu'à environ minuit pour l'observer. Ce qu'il a vu l'a déconcerté. Saturne n'était pas une planète simple, mais plutôt une planète triple!
Il annonça la découverte dans une lettre datée du 30 juillet 1610. "Le fait est que la planète Saturne n'est pas une seule", écrit-il, "mais composée de trois, qui se touchent presque et ne bougent ni ne changent jamais les unes par rapport aux autres."
Ayant découvert les quatre plus grandes lunes de Jupiter juste 6 mois plus tôt, Galilée a supposé que ces mondes étaient, en fait, de grandes lunes qui tournaient rapidement autour de la planète.
En réalité, Galilée observait les anneaux de Saturne, mais l'optique de son télescope était trop inférieure pour montrer leur vraie nature. Au lieu de cela, il voyait les anneaux comme des cercles mal définis et non focalisés à côté de la planète.
Confusément, près de deux ans et demi plus tard, il observa à nouveau la planète et fut surpris de voir que les lunes avaient complètement disparu. Dans une autre lettre, datée du 4 décembre 1612, il écrit : "Que dire d'une si étrange métamorphose ?"
.Il se demanda si les globes avaient disparu ou si la planète, comme son homonyme mythologique, avait dévoré ses enfants. Plus sérieusement, il spécula que peut-être l'optique de son télescope était en cause.
Convaincu que les "lunes" reviendraient, il poursuivit ses observations. Bien sûr, il a vu la planète commencer à changer à nouveau, les "lunes" devenant plus grandes et plus brillantes. En 1616, il était capable de voir les anneaux pour ce qu'ils étaient, mais il n'était toujours pas capable de les comprendre. Il les dessina et les décrivit comme des "poignées" sur le côté de la planète et ainsi le mystère resta.
Galilée, bien sûr, observait la planète pendant près de sept ans. Pendant cette période, la planète et ses anneaux semblaient s'incliner depuis notre point d'observation alors qu'elle tournait autour du Soleil. Ce faisant, les anneaux nous sont apparus de bord (en 1612), puis sont réapparus et se sont élargis (comme Galilée l'a observé en 1616.)
Ce n'est que lorsque Christiaan Huygens a observé la planète en 1655 - treize ans après la mort de Galilée - qu'il a réalisé la nature des anneaux.
Les observations de Vénus par Galilée et ses derniers jours
En 1610, tout cela se situait dans le futur et Galilée découvrait encore le système solaire. En octobre de cette année-là, la planète Vénus revenait dans le ciel du soir et Galilée en profita pour faire ses premières observations de notre plus proche voisine planétaire.
De nouveau, il découvrit quelque chose d'inattendu. Vénus avait des phases, comme la Lune. Lorsqu'il a observé la planète pour la première fois, elle montrait un minuscule disque plein. Au cours des trois mois suivants, la planète a semblé devenir plus grande, mais plus mince, alors qu'elle passait de pleine, à moitié, puis à un croissant.
La seule explication possible était que la planète tournait autour du Soleil - et non de la Terre. C'était clairement une preuve supplémentaire que Copernic avait raison : le Soleil était au centre du système solaire.
En février 1615, l'Église ordonna à Galilée d'abandonner sa croyance en un système solaire centré sur le Soleil et l'un de ses livres fut interdit. Galilée était libre de discuter du concept en tant qu'idée et en tant que croyance mais n'était pas autorisé à le présenter comme un fait.
Galilée, cependant, ne pouvait pas rester à l'écart du sujet. En 1632, avec la permission de l'Église, il publie Dialogue concernant les deux principaux systèmes mondiaux. Il y expose à nouveau sa croyance en un système solaire centré sur le Soleil. Cependant, son erreur fatale fut de présenter les paroles du pape d'une manière qui faisait passer le chef de l'Église pour un imbécile.
C'était le pas de trop. Accusé d'hérésie, il passa en jugement au début de 1633 et, après avoir été reconnu coupable en juin de la même année, son livre fut interdit et il fut condamné à l'assignation à résidence. Il ne quittera plus jamais sa maison et mourra près de neuf ans plus tard, le 8 janvier 1642.
L'héritage de Galilée est difficile à sous-estimer. Outre la découverte des lunes de Jupiter, des anneaux de Saturne et des phases de Vénus,
il a également réalisé des observations de taches solaires. En 1612, il a manqué de peu de découvrir Neptune (avant la découverte d'Uranus) mais il n'a pas remarqué les mouvements lents et graduels des planètes et l'a pris pour une étoile.
Le livre offensant de Galilée est resté interdit pendant près de deux cents ans. Ce n'est que le 31 octobre 1992 - près de 460 ans après son procès - que l'Église a finalement gracié Galilée. À cette époque, une sonde spatiale nommée en son honneur était en route vers Jupiter. Ses découvertes allaient s'avérer aussi étonnantes que celles de Galilée lui-même, et cette fois, personne n'osait en douter.
