Que savons-nous de l'espace ?
Combien savons-nous sur l'espace ? En réalité, pas autant que nous le souhaiterions. Chaque fois que vous ouvrez une application d'observation des étoiles, vous êtes probablement émerveillé par le nombre d'objets différents que vous pouvez y trouver. Et si nous vous disions que tous ces planètes, étoiles et autres objets visibles ne représentent même pas 5 % du contenu total de l’Univers ?
Contenu
- Qu'est-ce que l'espace ?
- De quoi est fait l'espace ?
- Que trouve-t-on dans l’espace ?
- Résumé bref : faits de base sur l'espace à retenir
L'espace est vaste et plein de mystères. Beaucoup d'entre eux restent à résoudre, même si la science a beaucoup progressé. Résumons ce que nous savons à ce jour.
Qu'est-ce que l'espace ?
L'espace est un vide presque parfait sans air. Il n'est pas vide : il contient de nombreuses formes de rayonnement, ainsi que des particules de gaz, de poussière et d'autres matières flottant dans le vide.
Depuis la Terre, nous pouvons observer des planètes, des étoiles et des galaxies situées jusqu’à 46,5 milliards d’années-lumière dans toutes les directions. Cette région de l’espace s’appelle l’Univers observable. La meilleure estimation actuelle de l’âge de l’Univers est d’environ 13,8 milliards d’années.
Qu’est-ce que l’espace extra-atmosphérique ?
Depuis notre perspective terrestre, l’espace extra-atmosphérique est tout ce qui se trouve au-delà de la limite séparant la Terre de l’espace. Il existe différentes définitions du point où l’espace commence exactement. La frontière la plus utilisée est la ligne de Kármán, située à environ 100 km au-dessus du niveau moyen de la mer, bien que certaines sources la placent un peu plus bas, à 80 km. À partir de cette altitude, l’air devient trop ténu pour que les avions classiques (qui dépendent de la portance) puissent voler.
Régions de l'espace
L'espace extra-atmosphérique peut être divisé en plusieurs régions. Elles sont déterminées par les champs magnétiques et les "vents" qui y dominent.
- Géoespace est la région de l'espace extra-atmosphérique près de la Terre. Elle se situe entre la haute atmosphère terrestre et les confins les plus éloignés du champ magnétique terrestre.
- Espace interplanétaire est l'espace extra-atmosphérique au sein du système solaire. Il est défini par le vent solaire, qui forme une héliosphère - une immense "bulle" autour du Soleil et de ses planètes. À l'héliopause (le bord extérieur de l'héliosphère), il passe dans l'espace interstellaire.
- Espace interstellaire est l'espace physique entre les systèmes stellaires d'une galaxie. Il est rempli de milieu interstellaire (ISM), qui est composé de gaz et de poussière.
- L’espace intergalactique est l’espace physique entre les galaxies. Il est presque totalement vide — très proche du vide parfait — mais rempli d’un gaz ionisé extrêmement diffus.
De quoi est fait l'espace ?
Les scientifiques pensent que l'univers est constitué de trois types de substances : la matière ordinaire, la matière noire et l'énergie noire.
Matière ordinaire
La matière ordinaire, également appelée matière baryonique, est constituée de protons, de neutrons et d'électrons qui composent chaque objet visible autour. Tout ce que nous pouvons voir – étoiles, planètes, arbres, animaux et êtres humains – est fait de matière ordinaire. La proportion de matière ordinaire dans l'univers est étonnamment faible – moins de 5%.
Matière noire
La matière noire n’émet ni n’absorbe la lumière ou l’énergie, elle est donc totalement invisible. Les scientifiques ne peuvent pas l’observer directement, mais déduisent sa présence de son attraction gravitationnelle sur la matière ordinaire. Par exemple, les galaxies spirales tournent si vite que la gravité de la matière visible seule ne suffirait pas à les maintenir cohésives : sans matière noire, elles se disloqueraient. Au total, on pense que la matière noire représente environ 27 % de l’Univers. Parmi les candidats possibles :
- WIMPs (particules massives à faible interaction) : Particules hypothétiques bien plus lourdes que celles constituant la matière ordinaire. Elles n’interagissent qu’à travers la gravitation et l’interaction faible, ce qui signifie qu’elles traverseraient la matière presque sans laisser de trace. Grâce à leur masse, les WIMPs pourraient fournir la gravité supplémentaire nécessaire pour expliquer les mouvements des galaxies.
- Axions : Particules théoriques extrêmement légères et très faiblement interactives. Proposées d’abord pour résoudre un problème en physique des particules, elles ont ensuite été envisagées comme un bon candidat à la matière noire.
- Neutrinos stériles : Les neutrinos sont des particules avérées — minuscules, quasi dénuées de masse et n’interagissant que rarement avec la matière. Les neutrinos stériles seraient une version plus massive : ils n’interagissent par aucune force connue, hormis la gravité. Leur masse supplémentaire et leur invisibilité en font une autre explication possible de la matière « cachée » de l’Univers.
Énergie sombre
L’énergie sombre peut être comprise comme une propriété de l’espace lui-même : en raison de sa pression négative, elle entraîne l’expansion accélérée de l’Univers, plutôt qu’une force qui repousserait directement les objets. Le concept a été proposé pour expliquer pourquoi l’Univers ne se contente pas de s’étendre, mais le fait à un rythme croissant. Pour l’instant, sa nature et son origine restent indéfinies : ici, « sombre » signifie surtout « inconnu », contrairement au sens littéral employé pour la matière noire. On estime que l’énergie sombre représente environ 68 % de l’Univers.
Que trouve-t-on dans l’espace ?
L’espace n’est pas vide : il regorge d’objets de toutes tailles, des minuscules rochers aux immenses « murs » de galaxies. Commençons par les objets plus petits — planètes, lunes et comètes — avant d’aller vers les étoiles, les galaxies et les plus grandes structures cosmiques.
Planètes, lunes et petits corps
Notre exploration de l’Univers débute près de chez nous — dans le Système solaire, notre voisinage cosmique immédiat. On y trouve des planètes, des lunes, des comètes et une ceinture entière d’astéroïdes entre Mars et Jupiter. Les astronomes ont également repéré des exoplanètes en orbite autour d’étoiles lointaines, ainsi que des comètes interstellaires provenant d’autres systèmes stellaires.
Planètes
Une planète est un objet qui orbite une étoile, est assez massif pour que sa propre gravité l’arrondisse en une forme quasi sphérique et a nettoyé son orbite des autres débris. Dans le Système solaire, on distingue deux grands types de planètes :
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Les mondes rocheux (planètes telluriques) — Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Petites et denses, ces planètes sont composées principalement de roches et de métaux comme le fer, le magnésium et le silicium. Mercure, bien que planétaire, possède une fine « queue » d’atomes de sodium balayés par le vent solaire, lui donnant une apparence de comète. Vénus présente également une queue ionique.
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Les planètes géantes — Jupiter et Saturne sont de véritables géantes gazeuses, composées surtout d’hydrogène et d’hélium, tandis que Uranus et Neptune sont classées comme géantes de glace, riches en eau, ammoniaque et méthane en plus de l’hydrogène et de l’hélium.
Vous êtes-vous déjà demandé quelle planète du Système solaire correspond le mieux à votre « vibe » ? Faites notre quiz et découvrez votre planète totem !
Nous avons aussi des planètes naines — des mondes plus petits qui orbitent le Soleil mais qui, contrairement aux planètes « à part entière », n’ont pas dégagé leur orbite des débris. Elles sont donc souvent exclues du « panthéon » principal des planètes du Système solaire. La plus célèbre est Pluton, mais il en existe plusieurs autres : Éris, Hauméa, Makémaké et Cérès.
Au-delà de notre Système solaire, les astronomes ont découvert des milliers d’exoplanètes — des mondes en orbite autour d’autres étoiles. Certaines dépassent l’imagination. Des planètes à la composition inhabituelle ont été détectées — dont l’une, supposément riche en carbone, pourrait former un monde contenant d’immenses quantités de matériau semblable au diamant. Pour en savoir plus sur celui-ci et beaucoup d’autres objets spatiaux insolites, consultez notre article.
Lunes
Une lune est un objet en orbite autour d’une planète ou d’un autre corps qui n’est pas une étoile (par ex. un astéroïde). La Terre n’a qu’une seule Lune, tandis que certaines planètes en possèdent des dizaines et d’autres aucune.
- En 2025, Saturne détient le record avec 274 lunes confirmées, juste devant Jupiter et ses 95 lunes. Le leadership a basculé plusieurs fois ces dernières années, au gré des découvertes de nouvelles petites lunes autour des deux géantes.
- Si l’on classe toutes les lunes du Système solaire par taille, trois des cinq plus grandes — Ganymède, Callisto et Io — orbitent Jupiter. Les deux autres sont Titan (la plus grande lune de Saturne) et notre propre Lune, fière cinquième de la liste !
Astéroïdes
Les astéroïdes sont les vestiges rocheux de la formation du Système solaire il y a environ 4,6 milliards d’années. La plupart orbitent dans la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter, avec des tailles allant de petits blocs jusqu’à des planètes naines comme Cérès.
- Certains astéroïdes s’approchent parfois de la Terre, comme Apophis, qui passera à seulement 32 000 km (10 fois plus près que la Lune) en 2029. Il sera même visible à l’œil nu ! Découvrez plus de détails dans notre article sur Apophis.
Comètes
Les comètes sont des corps glacés qui suivent des orbites très allongées. Beaucoup proviennent du lointain nuage d’Oort, d’autres de la ceinture de Kuiper, et quelques-unes — comme 2I/Borisov et 3I/ATLAS — de l’espace interstellaire. Pourquoi les comètes ont-elles des queues si spectaculaires et que nous apprennent-elles sur le Système solaire ? Réponses dans notre article sur les comètes.
Étoiles et nébuleuses
Une étoile est une immense boule de gaz chaud et lumineux — principalement d’hydrogène et d’hélium — maintenue par la gravité. En son cœur, des atomes fusionnent lors de réactions nucléaires, libérant d’énormes quantités d’énergie qui la font briller. Les étoiles naissent au sein de nébuleuses, immenses nuages de gaz et de poussière où la gravité rassemble la matière jusqu’à l’allumage de la fusion nucléaire.
- L’une des nébuleuses les plus étonnantes est la nébuleuse du Boomerang, à environ 5 000 années-lumière dans le Centaure. Son intérieur est l’endroit le plus froid jamais découvert dans l’Univers, avec une température de –272 °C, à un degré seulement du zéro absolu.
Après leur formation, les étoiles brillent pendant des milliards d’années avant de finir leur vie de diverses façons. Certaines deviennent des naines blanches — des résidus stellaires denses et faibles. Un exemple célèbre est l’étoile Sirius, en réalité un système binaire : l’étoile principale, Sirius A, chaude et brillante, et une faible naine blanche, Sirius B. Les étoiles plus massives peuvent s’effondrer en étoiles à neutrons, de quelques kilomètres de diamètre, voire en trous noirs, dont la gravité est si intense que même la lumière ne peut s’en échapper.
- Parmi les étoiles les plus anciennes encore actives figure HD 140283, une sous-géante de la Balance surnommée Mathusalem — d’après la figure biblique censée avoir vécu 969 ans. Son âge est estimé entre 12 et 14 milliards d’années, presque aussi vieux que l’Univers lui-même.
Pour mieux comprendre l’évolution stellaire — de la naissance dans une nébuleuse à la fin spectaculaire — consultez notre infographie sur le cycle de vie d’une étoile.
Galaxies et quasars
Les galaxies sont d’immenses ensembles de milliards d’étoiles, liés par la gravité avec du gaz, de la poussière et de la matière noire.
- Notre Système solaire est situé dans la Voie lactée, dont la bande lumineuse traverse le ciel nocturne.
- La grande voisine la plus proche, la galaxie d’Andromède, est si vaste et brillante qu’on peut l’apercevoir à l’œil nu sous un ciel sombre.
Comme les étoiles, les galaxies ont aussi un cycle de vie. Les quasars seraient des noyaux galactiques actifs à un stade précoce d’évolution, lorsqu’un trou noir supermassif central engloutit la matière environnante à un rythme prodigieux. Ce processus libère des quantités d’énergie extraordinaires, faisant des quasars certains des objets les plus lumineux de l’Univers.
- Le quasar 3C 273, dans la Vierge, fut le premier quasar découvert et demeure le plus brillant vu depuis la Terre (magnitude apparente 12,9). Les observations radio révèlent des températures de brillance pouvant atteindre 10¹³ K (10 mille milliards de °C) — une mesure de l’intensité du rayonnement, et non de la température réelle du plasma.
- Le quasar APM 08279+5255, à 12 milliards d’années-lumière dans le Lynx, est entouré d’un gigantesque nuage de vapeur d’eau contenant environ 140 billions de fois la masse de tous les océans terrestres.
Structures à grande échelle
Les galaxies ne flottent pas isolément. Elles se regroupent en ensembles comme le Groupe local et l’amas de la Vierge, eux-mêmes inclus dans des structures encore plus vastes, tel le superamas de Laniakea.
- Le Grand Mur d’Hercule–Couronne boréale (Hercules–Corona Borealis Great Wall), ou simplement le « Grand Mur », est un candidat au titre de plus grande structure de l’Univers observable, bien que son statut soit encore débattu. Il pourrait s’étendre sur 15 milliards d’années-lumière et abriter des milliards de galaxies. Situé à environ 10 milliards d’années-lumière, il se trouve vers les constellations d’Hercule et de la Couronne boréale.
F.A.Q.
Quel âge a l'espace ?
La meilleure estimation actuelle de l’âge de l’Univers est d’environ 13,8 milliards d’années. Pour vous aider à visualiser l'histoire de l'univers, nous l'avons comprimée en 1 année terrestre et avons obtenu un calendrier cosmique. Découvrez-le dans notre infographie.
Où commence l’espace ?
L’espace ne débute pas à une altitude précisément définie au-dessus de la surface terrestre. Une limite largement acceptée est la ligne de Kármán, fixée à 100 km (62 miles) par la FAI (Fédération Aéronautique Internationale). Certaines organisations, comme la NASA et l’US Air Force, utilisent une limite légèrement plus basse, 80 km (50 miles). Ces altitudes sont retenues car au-delà, l’atmosphère est trop ténue pour générer la portance nécessaire au vol aérodynamique ; seul le vol orbital ou la propulsion par fusée est alors possible.
Quelle est la taille de l'espace ?
L'univers observable - la partie que nous pouvons voir et mesurer visiblement - est estimé à environ 46,5 milliards d'années-lumière dans n'importe quelle direction à partir de la Terre. Si nous l'imaginons comme une sphère entourant notre planète, son diamètre sera d'environ 93 milliards d'années-lumière. Trouvez notre emplacement dans l'univers observable en utilisant notre infographie.
Quelle est la température de l’espace ?
La température de base de l’espace est fixée par le fond diffus cosmologique (CMB), l’« après-lueur » du Big Bang. Elle correspond à environ 2,7 K (−270 °C).
De quelle couleur est l’espace ?
D’expérience, nous savons que l’espace apparaît noir. Cependant, en tenant compte du fait que l'univers est infini et contient des milliards d'étoiles, ne devrait-il pas être blanc brillant ? Cette bizarrerie est connue sous le nom de paradoxe d'Olbers ; consultez ses solutions possibles dans notre article dédié.
Pourquoi le son ne peut-il pas se propager dans l'espace ?
Le son est une onde mécanique qui nécessite un milieu, tel que l'air ou l'eau, pour se propager. L'espace est un vide : il n'y a pas d'air, et le son n'a aucun moyen de se déplacer. C'est pourquoi l'espace est généralement considéré comme silencieux.
L’espace est-il complètement silencieux ?
Bien que l’espace soit un vide, il n’est pas totalement vide : il est rempli de plasma, c’est-à-dire de particules chargées. Celles-ci peuvent générer (ou être influencées par) des champs électriques et magnétiques et, ainsi, transporter des ondes magnétosoniques — l’équivalent, dans le plasma, des ondes sonores. Elles sont inaudibles pour l’être humain, mais peuvent être enregistrées par des sondes spatiales et converties en pistes audibles — une étrange « musique de l’espace ».
Résumé bref : faits de base sur l'espace à retenir
L'espace est un vide avec des particules de rayonnement et de matière flottant là-bas. La meilleure estimation actuelle de l’âge de l’Univers est d’environ 13,8 milliards d’années. La taille de l'univers observable est d'environ 46,5 milliards d'années-lumière dans n'importe quelle direction à partir de la Terre (ou 93 milliards d'années-lumière de diamètre). Tout ce qui existe dans l'univers est constitué de matière ordinaire, de matière noire et d'énergie noire ; les scientifiques étudient encore la nature et l'origine de ces deux dernières substances.
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