L'architecture de l'Univers, du Système solaire aux superamas de galaxies.

Le Soleil et l'ensemble des astres qui tournent autour de lui forment le Système solaire. Celui-ci comprend notamment huit planètes principales (dont la Terre), de quelques milliers à plusieurs dizaines de milliers de kilomètres de diamètre, des planètes naines (dont Pluton, classée jusqu'en 2006 comme neuvième planète principale) et des milliers de petites planètes, ou astéroïdes, de quelques centaines de mètres à 1 000 km environ de diamètre. Les grosses planètes sont elles-mêmes entourées de satellites, qui les accompagnent dans leur ronde autour du Soleil : la Lune est l'unique satellite naturel de la Terre, mais plus d'une cinquantaine de satellites ont été identifiés autour de chacune des deux planètes géantes Jupiter et Saturne.

Par une nuit bien sombre, on peut distinguer une longue traînée blanchâtre, au contour irrégulier, qui barre tout le ciel : la Voie lactée. Au télescope, on y découvre un fourmillement d'étoiles. Cette étrange structure est la trace, dans le ciel, de la Galaxie, immense disque d'étoiles, de gaz et de poussières interstellaires à la périphérie duquel se trouve le Système solaire. Agglomération de plus de 100 milliards d'étoiles entre lesquelles s'intercalent de vastes nébuleuses de gaz et de poussières, la Galaxie constitue un gigantesque système autonome dont la cohésion est assurée par la gravitation. Cet ensemble tourne sur lui-même : en 240 millions d'années, le Soleil en fait le tour, à une vitesse voisine de 250 km/s. Depuis sa formation, le Système solaire a dû ainsi effectuer une vingtaine de révolutions autour du centre galactique.

On extrapole aujourd'hui à partir d'observations faites sur de très petites régions du ciel l'existence de plus de 100 milliards de systèmes plus ou moins analogues à notre galaxie. Ces îles de matière constituent l'unité de peuplement de l'Univers à grande échelle. Elles apparaissent souvent groupées en amas, et même en amas d'amas, ou superamas. Notre galaxie, par exemple, est incluse dans une concentration d'une trentaine de galaxies, le Groupe local, lui-même situé à la périphérie d'un ensemble beaucoup plus vaste, le Superamas local, qui rassemble une cinquantaine de groupes de galaxies. Du Système solaire aux superamas de galaxies, on découvre ainsi que l'Univers offre une structure hiérarchisée en systèmes de plus en plus vastes et de moins en moins denses.

L'étude des galaxies et des amas de galaxies suggère que ces systèmes ont une masse beaucoup plus importante que ce que leur contenu visible ne laisse prévoir. La nature de cette matière cachée, appelée matière noire ou matière sombre, reste à l'heure actuelle une énigme.

L'expansion de l'Univers.

À l'échelle globale, les galaxies s'écartent progressivement les unes des autres. Elles sont emportées dans un mouvement général de dilatation (ou d'expansion) de l'Univers. Depuis 1998, des observations suggèrent que l'expansion de l'Univers s'accélère depuis quelques milliards d'années. Le moteur de cette accélération serait un constituant invisible, l'énergie sombre, de nature encore inconnue.