Comment mesurer les distances dans l'Univers ?

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Depuis Eratosthène, astronome grec qui le premier réalisa une mesure astronomique, celle de la circonférence terrestre (deux siècles av J-C), les astronomes cherchent à mesurer avec la plus grande précision possible les distances dans l'Univers. Ils ont aujourd'hui à leur disposition trois outils adaptés à l'éloignement des objets à mesurer.

• Lorsque la mesure concerne des astres assez proches, jusqu'à quelques centaines d'années-lumière de distance, ils utilisent la méthode de la parallaxe. Cette dernière consiste à observer le déplacement d'un objet proche devant un fond très éloigné en effectuant l'observation depuis deux points géographiques différents. Dans le cas des étoiles les deux mesures sont effectuées à 6 mois d'intervalle : la Terre a alors parcouru la moitié de son orbite, soit 300 millions de kilomètres (deux fois la distance Terre-Soleil).
• Quand la distance à mesurer devient trop importante, les astronomes se tournent vers les céphéides. Ces étoiles variables dont la périodicité est proportionnelle à l’éclat absolu ont été découvertes dans les années 1920 par l'astronome américaine Henrietta Leavitt alors qu'elle étudiait la population stellaire des Nuages de Magellan, deux galaxies satellites de la nôtre. Plus une céphéide est lumineuse, plus sa période de variation d’éclat est longue. Si l’on connaît la période d’une céphéide, aisément mesurable, la relation période-luminosité permet de déterminer l’éclat intrinsèque de cette étoile. Par une simple comparaison avec son éclat apparent, on peut alors en déduire sa distance. Cette méthode permet de mesurer les distances pour des étoiles dans les galaxies qui nous entourent.
• Restent les astres les plus lointains : là, plus d'étoile observable individuellement, mais des galaxies et certains astres exotiques comme les quasars. Les astronomes ont alors recours à la mesure du décalage vers le rouge : plus l’astre est éloigné, plus son spectre a des raies (d'émission et d'absorption) décalées vers les grandes longueurs d'onde, c'est-à-dire vers le rouge. Ce phénomène est appelé effet Doppler-Fizeau, reprenant le nom de C. Doppler qui découvrit le principe en 1842 sur les ondes accoustiques et de H. Fizeau qui 6 ans plus tard démontra que ce décalage concernait également les ondes électromagnétiques.