Archives pour la catégorie Astronomie

La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (5) : Cassini

Suite du billet précédent La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (4) : Gassendi et fin

De la Provence à Paris : Cassini Ier

Concluons ce récit en évoquant plus brièvement la vie et l’œuvre de Gian-Domenico Cassini (1625-1712), astronome d’origine également provençale. Né à Perinaldo, alors dans le comté de Nice appartenant au Duché de Savoie, il est éduqué au collège jésuite de Gênes. Ses brillantes aptitudes le font remarquer d’un riche amateur de Bologne, le marquis Cornelio Malvasia. En 1644, ce dernier l’engage pour travailler à l’Observatoire de Panzano encore en construction. De nombreux instruments sont mis à sa disposition et il côtoie les pères jésuites Giovanni Riccioli et Francesco Grimaldi, deux astronomes de grande notoriété qui complèteront son éducation.

La qualité de ses observations et ses publications astronomiques de valeur lui valent d’être nommé professeur d’astronomie et de mathématiques à l’Université de Bologne, en 1650. Il a alors vingt-cinq ans.

Explication des mouvements planétaires selon Ptolémée dans un ouvrage de Cassini

Dans les états sous juridiction de l’église catholique romaine, il est obligé d’enseigner l’astronomie de Ptolémée. Cependant, après l’observation suivie de la comète de 1652-53, il est conduit à adopter le système géo-héliocentrique de Tycho Brahe, déjà favori des jésuites (il n’adhèrera au modèle copernicien que sur le tard).

Expert également en hydraulique et en ingénierie, Cassini acquiert une telle réputation que le sénat de Bologne et le pape le chargent de plusieurs missions scientifiques et politiques. Mais c’est l’astronomie qui l’occupe principalement. Il découvre la grande tache rouge de Jupiter en 1665, et détermine la même année la vitesse de rotation de Jupiter, Mars et Vénus.

La planète Jupiter et sa tache dessinée en Italie par Giovanni Cassini en 1666

Sa notoriété franchit les frontières et, en 1668, Colbert, qui recherche des savants étrangers pour la toute nouvelle Académie des Sciences parisienne, lui offre d’en devenir membre correspondant. Cassini accepte. Colbert l’invite alors à venir en France pour un séjour de durée limitée, afin de l’aider dans la construction du nouvel observatoire. Continuer la lecture

Florilège astronomique et discours pour la Fête des Vendanges 2017

Le 11 octobre 2017 j’ai été invité à prononcer le discours d’ouverture de la 18e Fête des Vendanges de Montmartre, sur le thème des Lumières.  J’ai fait précéder mon discours d’un court montage vidéo des plus belles images astronomiques entrelacées avec des reproductions de quelques-unes de mes œuvres graphiques, et illustré musicalement par une pièce d’Astor Piazzolla.
La vidéo est sur YouTube :

Je reproduis ci-dessous mon discours, à la fois hommage au grand poète persan du XIe siècle Omar Khayyam  qui a si bien su chanter le ciel autant que le vin et l’amour, et aux merveilleuses découvertes de l’astrophysique contemporaine.

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J’entends dire que les amants du vin seront damnés.
C’est un mensonge évident.
Si les amants du vin et de l’amour vont en Enfer,
Alors le Paradis est aussi vide que la paume de ma main

Donc, bois du vin… C’est lui la vie éternelle,
C’est le trésor qui t’est resté des jours de ta jeunesse :
La saison des roses et du vin, et des compagnons ivres !
Sois heureux un instant, cet instant c’est ta vie.

Bois du vin, car tu dormiras longtemps sous la terre
Seul sans ami, sans camarade et sans femme ;
Surtout, ne dévoile ce secret à personne :
Les tulipes fanées ne refleurissent jamais.

Certains d’entre vous auront peut-être reconnu quelques-uns des fameux Quatrains d’Omar Khayyam, cet immense astronome, mathématicien et poète persan qui vécut entre 1048 et 1131 – il y a donc près de mille ans. Khayyam, considéré comme l’un des plus grands astronomes et mathématiciens du Moyen-Âge – il a notamment dirigé l’Observatoire de Boukhara – était fondamentalement un sceptique, et il a beaucoup raillé la prétention des savants à vouloir déchiffrer seuls l’énigme du ciel.

L’un des ses Quatrains les plus célèbres et que j’aime personnellement beaucoup affirme par exemple :

Ces perceurs maladroits des perles du savoir
Ont dit de l’univers tout ce qu’ils ont cru voir;
Ils n’ont fait, ignorants du mystère du monde,
Qu’agiter le menton avant le grand sommeil noir.

Pour Khayyam, l’homme n’est qu’un pion sans importance sur l’échiquier cosmique. Mieux vaut donc s’adonner aux plaisirs éphémères mais certains du vin et de l’amour. 464 de ses quatrains sont ainsi dédiés au vin !

Mille ans plus tard, ces réflexions philosophiques paraissent toujours d’une sage actualité, du moins en ce qui concerne l’usage du vin et de l’amour. Même si je crains personnellement que dans un futur déjà en préparation, les chantres d’une future société Orwellienne à la Big Brother et à la pensée correcte, qui agissent et sévissent déjà plus ou moins dans l’ombre tout autour de nous, tenteront d’interdire les usages non normés (selon leurs propres critères, notamment transhumanistes) du vin et de l’amour.

Pour ma part, en tant que chercheur professionnel, tout en gardant raison sur les limites de l’investigation scientifique, je ne partage pas la vision désabusée qu’Omar Khayyam se faisait de la recherche scientifique. Certes, nous ne savons encore pas grand chose des mystères de l’univers, mais au moins nous en savons déjà beaucoup plus qu’il y a mille ans. Nous en savons même beaucoup plus qu’il y a seulement 50 ans, tant les progrès des théories et des technologies d’observation ont été fulgurants. Et comment ne pas s’enthousiasmer pour les récentes découvertes d’exoplanètes, de trous noirs, d’ondes gravitationnelles ?

Pour rattacher des récentes découvertes astronomiques à la présente fête des Vendanges de Montmartre, savez-vous par exemple que les développements de l’astronomie dite infra-rouge a récemment permis de mieux étudier la composition chimique du milieu interstellaire – cette matière gazeuse et diffuse qui remplit l’espace entre les étoiles, et dont vous venez d’apprécier sans doute les splendides images. Hé bien il s’avère que ce milieu interstellaire n’est pas seulement rempli d’atomes simples comme l’hydrogène ou le fer, mais de molécules carbonées complexes. En particulier, l’espace est un énorme réservoir d’alcool éthylique – dont la formule chimique, C2H5OH, montre qu’il s’agit déjà d’une molécule complexe. On a ainsi estimé que dans chaque grand nuage d’hydrogène de notre Galaxie il y avait l’équivalent en alcool de dix milliards de milliards de milliards de bouteilles d’armagnac !

Beaucoup plus près de nous, il y a les comètes, ces vagabondes du ciel qui errent dans notre système solaire et se rapprochent parfois de notre planète en déployant de magnifiques traînées de gaz – les chevelures. En 2015, la comète nommée Lovejoy a été étudiée à l’aide d’un radiotélescope géant, qui a dévoilé sa composition chimique. Parmi les molécules détectées, on a pour la première fois découvert dans une comète la présence simultanée d’alcool éthylique (C2H5OH) et de glycolaldéhyde (CH2OHCHO), qui est un sucre. Alcool éthylique plus sucre, quoi de mieux pour commencer à envisager une cuvée cométaire ?  Oh bien sûr ce ne serait pas un grand cru, et il n’y aurait pas de belles grappes de raisin à vendanger…

Mais cela ne nous invite-il pas justement à apprécier à sa juste valeur l’excellence du cru bien terrestre dont nous fêtons ce soir la venue ?

Pour terminer je redonne la parole à Omar Khayyam  avec ces deux magnifiques vers :

“Le vin donne des ailes à ceux qui sont atteints de mélancolie
Le vin est un grain de beauté sur la joue de l’intelligence”.

Merci !

 

La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (2) : L’apport de Galilée

Suite du billet précédent : Montaigne

La révolution galiléenne

Au cours des soixante années qui suivent la publication du De revolutionibus, seule une poignée d’astronomes répartis en Europe mesurent l’importance de la thèse copernicienne et s’attachent à la défendre, voire à l’adopter et à l’améliorer : William Gilbert et Thomas Digges en Angleterre, Galileo Galilei dans la très catholique Italie, Georg Joachim Rheticus, Michael Maestlin, Christophe Rothmann et Johannes Kepler en pays luthériens. Ils doivent cependant faire face aux virulentes critiques adressées à la doctrine du double mouvement de la Terre, jugée absurde. Reprenant l’argumentation d’Osiander, la majorité des savants de l’époque ne retiennent en effet de l’œuvre copernicienne que l’ingénieuse fiction mathématique permettant de faciliter et d’améliorer les calculs d’éphémérides célestes. En témoignent les nouvelles tables astronomiques dites Pruténiques, élaborées en 1551 par Erasmus Reinhold et s’appuyant sur la théorie héliocentrique, qui s’avèrent légèrement supérieures aux séculaires Tables Alphonsines fondées sur le système géocentrique de Ptolémée.

Ce sentiment de défiance est conforté par le Danois Tycho Brahé (1546-1601), le plus célèbre astronome de son temps réputé pour l’extrême qualité de ses observations. S’il admire l’œuvre du chanoine polonais, il ne peut en aucune manière adhérer au géocinétisme, raison pour laquelle il propose en 1583 un modèle dit géo-héliocentrique, système mixte dans lequel la Terre est immobile, la Lune, le Soleil et les étoiles fixes tournent autour d’elle, mais les cinq planètes tournent autour du Soleil. Ce confortable et astucieux compromis, qui lui permet de rester fidèle aux principes de la physique aristotélicienne et à l’interprétation théologique de la Bible, recueille rapidement l’aval de la majorité des astronomes, des philosophes et des théologiens de l’époque, qu’ils soient catholiques ou réformés. Continuer la lecture

Mes romans (7) : Ulugh Beg, l’astronome de Samarcande

Ulugh Beg, l’astronome de Samarcande

310 pages, JC Lattès, Paris, 2015 – ISBN 978-2709644839

CouvertureEn 1429, Samarcande, escale majeure de la route de la soie connaît une animation encore plus vive qu’à l’ordinaire. Le plus grand observatoire jamais conçu vient d’être inauguré. Les ambassadeurs du monde vont contempler un immense sextant de 80 mètres de haut et 40 mètres de rayon plongeant dans une fosse vertigineuse, un gigantesque cadran solaire dont les parois externes sont couvertes d’une vaste fresque représentant le zodiaque et qui recèle les plus perfectionnés des instruments de mesure du temps et de l’espace : sphères armillaires, clepsydres, astrolabes…
Le promoteur de ce prodige architectural, mais aussi le directeur de l’observatoire n’est autre que le prince et gouverneur de Samarcande, Ulugh Beg, le petit-fils du conquérant redoutable qui mit tout l’Orient à feu, de l’Indus au Jourdain : Tamerlan.
Amoureux des sciences et du ciel, piètre politique et militaire – ce qui lui coûtera la vie -, Ulugh Beg entouré des meilleurs astronomes de son temps, va calculer la position de mille étoiles et rédiger un ouvrage majeur : les tables sultaniennes qui fascineront les savants, les lettrés et les voyageurs du monde entier.
C’est l’histoire totalement hors du commun de ce savant poétique et rigoureux que Jean-Pierre Luminet nous invite à découvrir dans une fresque romanesque épique, au cœur d’un monde de grandes étendues désertiques, de cités au raffinement incomparable et de guerres permanentes où, cependant, l’homme continue plus que jamais sa conquête de la science et des étoiles.

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Mes romans : Les bâtisseurs du ciel (l’intégrale)

Les Bâtisseurs du ciel (l’intégrale)

EAN : 9782709636377Parution : 10/11/2010
1640 pages

Batisseurs-couvRassemblés en un volume, les quatre grands romans de Jean-Pierre Luminet consacrés à ceux qui ont totalement changé notre vision de l’univers : Copernic, Kepler, Tycho Brahé, Galilée, Newton.
« Au cours du XVIe et du XVIIe siècle, une poignée d’hommes étranges, des savants astronomes, ont été des précurseurs, des inventeurs, des agitateurs de génie. Ce qu’on ignore généralement – peut-être parce que leurs découvertes sont tellement extraordinaires qu’elles éclipsent les péripéties de leur existence – c’est qu’ils ont été aussi des personnages hors du commun, des caractères d’exception, des figures romanesques dont la vie fourmille en intrigues, en suspense, en coups de théâtre… »
La série Les Bâtisseurs du ciel est un hymne à la science, au plaisir et à la hardiesse.

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DOSSIER DE PRESSE

« Vulgarisateur surdoué et passionné, Jean-Pierre Luminet nous ouvre les portes de la nuit. »
Télérama

« Dans ses romans s’expriment toute la précision et la clarté du scientifique. »
Le Monde » Continuer la lecture

Hommage à Tristan Clais, compositeur et graphiste (1929-2017)

Vous n’avez très probablement jamais entendu du compositeur et graphiste Tristan Clais. Il vient de décéder le 4 janvier à l’âge de 88 ans. Il était mon ami et ce billet lui rend hommage.

Comme l’a écrit l’un de ses amis, Joseph Mornet, dans un article-hommage, raconter la vie de Tristan Clais tient presque de l’impossible tant elle fut foisonnante. Né en 1929, Tristan avait fait des études musicales et théâtrales au Conservatoire Royal de Bruxelles, à la suite desquelles il s’était engagé comme comédien au Théâtre National de Belgique et autres scènes pendant plusieurs saisons. En 1958, il est entré à la Radio Télévision Belge où il a présenté les programmes musicaux et les concerts publics pendant seize ans. Parallèlement il a mené une carrière de concertiste en tant que baryton, particulièrement en Allemagne (oratorios, lied …), et de récitant dans des œuvres de Henri Pousseur, Michel Butor, Darius Milhaud, etc…

Tristan chez lui, devant quelques-unes de ses réalisations graphiques.
Tristan chez lui, devant quelques-unes de ses réalisations graphiques.

A cette époque il a reçu des cours particuliers de direction d’orchestre avec le grand chef Igor Markevitch. Une bourse du gouvernement italien lui a été attribuée en 1962 pour perfectionner sa formation musicale à l’Academia Belgica de Rome. C’est là qu’il a décidé de se consacrer définitivement à la composition. Pendant toutes ces années, Tristan Clais a participé en parallèle aux activités du groupe surréaliste Phases avec son ami l’excellent peintre belge  Jacques Lacomblez, écrivant des textes, participant à des « happenings », réalisant des collages et des graphismes.

A partir de 1971, ses œuvres musicales ont été régulièrement jouées et diffusées, en France et à l’étranger, fréquemment sous sa direction. Plusieurs d’entre elles ont été créées à Montpellier et sa région où le compositeur a vécu la dernière partie de sa vie. Son œuvre compte un nombre important d’opus utilisant divers ensembles instrumentaux, chanteurs et organistes, et montre un intérêt marqué pour la physique fondamentale et l’astrophysique, comme en témoignent les titres de nombre de ses œuvres : Alpha Céphéï II (1973, créé au Festival de Royan par I Solisti Veneti et Ars Nova sous la direction du compositeur), Jeu de Quarks I (ensemble 2E2M, direction Tristan Clais, Théâtre de l’Odéon 1975), et surtout la série des Cygnus initiée par Cygnus X1 pour piano et orchestre (1986, créé par l’ensemble 2E2M sous la direction du compositeur). Le titre est une référence explicite à la source X binaire Cygnus X1 – première source X répertoriée dans la constellation du Cygne, découverte en 1965 et qui, dans les années 1970, s’est révélée abriter le premier « candidat » trou noir de masse stellaire.

La toute première édition de mon livre sur les trous noirs, parue en novembre 1987 chez Belfond.
La toute première édition de mon livre sur les trous noirs, parue en novembre 1987 chez Belfond.

C’est en 1988 que Tristan Clais m’a écrit pour la première fois, exprimant son intérêt enthousiaste pour les phénomènes étranges de l’astrophysique. Particulièrement fasciné par les trous noirs, il venait de lire l’ouvrage de vulgarisation que je leur avais consacré en 1987 et souhaitait approfondir la question. Il venait de composer deux autres opus intitulés Cygnus X2 (pour orgue, 1986) et Cygnus X3 (sonate pour piano, 1986), sans doute bien informé que les observations effectuées en rayons X par des télescopes embarqués dans l’espace avaient effectivement découvert deux autres sources X binaires du même nom dans la constellation du Cygne…

Amateur de musique contemporaine et déjà désireux de tisser des liens fertiles entre astrophysique et musique, je lui ai répondu aussitôt. Une relation épistolaire s’est vite nouée. Dès lors Tristan a poursuivi son cycle en s’affranchissant des contraintes de catalogue, puisque la série s’est achevée par un Cygnus X21 parfaitement imaginaire… Écrites pour diverses formations instrumentales, ces pièces tentent toutes de transposer musicalement les phénomènes d’accrétion et d’engloutissement dans un trou noir. Dans Cygnus X-7 pour piano et orchestre, on entend par exemple un sifflement strident, persistant, voire exaspérant, évoquant le trou noir suçotant obstinément son étoile comme l’araignée sa proie. Des cascades pianistiques figurent le gaz qui dégringole en jetant ses derniers feux. Des grappes sonores nommées « clusters », constituées d’au moins trois sons conjoints et simultanés, souvent exécutées avec le poing, le coude ou l’avant-bras, dénotent la coagulation finale dans le trou noir. Certains nostalgiques de Dante y entendront les cris des âmes englouties. L’harmonie des sphères contemporaine n’est vraiment plus ce qu’elle était du temps de Kepler… Continuer la lecture

On n’est pas sérieux quand on a 17 ans ? Questions d’un lycéen

Il y a quelques semaines,  un étudiant espagnol de 17 ans  en préparation d’un double diplôme  du bachillerato espagnol et du bac français (le Bachibac), m’a écrit pour me dire qu’il avait choisi pour son travail de recherche le thème de l’énigme de l’univers.  Voici le questionnaire qu’il m’a envoyé, et les réponses que je lui ai données.  Cela peut servir pour tous les jeunes du même âge… au cas où ils liraient mon blog! On n’est pas sérieux quand on a 17 ans, écrivait Rimbaud. Vraiment ?

1/ Pour quoi êtes-vous devenu un scientifique ?

J’ai longtemps hésité entre les disciplines artistiques, que j’ai aussi beaucoup pratiquées (littérature, musique, peinture), et les sciences. J’ai fini par choisir ces dernières compte tenu de mes études de mathématiques, et lorsque j’ai compris que la recherche scientifique pouvait être aussi créative et imaginative que la pratique artistique.

2/ Si vous devriez recommencer à zéro vos études, est-ce que vous choisiriez le même domaine ?

Probablement oui. Mais, si les conditions familiales avaient été favorables, je serai peut-être devenu compositeur de musique, pianiste ou chef d’orchestre.

3/ À votre avis, quelle est la relation entre la physique et la philosophie ?

Relation variable selon les époques. Essentielle depuis l’Antiquité jusqu’au siècle des Lumières, séparée jusqu’au milieu du XXe siècle. Mais comme la physique quantique et la relativité générale remettent en cause les concepts même d’espace, de temps, de matière et de réalité, on assiste à un regain d’intérêt de certains philosophes pour la science, même s’ils n’ont généralement pas les outils techniques pour la comprendre vraiment.

4/Beaucoup des scientifiques affirment que pour arriver à découvrir, savoir comme répondre aux questions déjà formulées n’est pas assez, savoir comment les formuler est aussi nécessaire. Qu’est-ce que vous en pensez ?

C’est évident. J’ajouterai même qu’un grand scientifique doit être capable d’imaginer des questions qui n’avaient jamais été posées auparavant. Continuer la lecture

La métaphore par-delà l’infini

clivaz

  • par Clara Clivaz-Charvet
  • 198 pages
  • Editeur : Peter Lang Gmbh (septembre 2016)

Quatrième de couverture :

Comment penser un atome ?
Qu’est devenue la pomme de Newton ?
Sous quelles formes représenter l’Univers ?
Quelle imagerie est la préférée des scientifiques afin de décrire notre monde ?
Comment créer et utiliser les métaphores ?
Le changement de paradigme opéré par la physique au 20e siècle exige de transformer notre système de représentations et de repenser notre cadre référentiel. De la simple comparaison didactique à la métaphore heuristique, cet ouvrage recense les « images vedettes »  à l’œuvre dans la diffusion des connaissances et expose les huit bénéfices principaux inhérents à cette imagerie scientifique. L importance de faire un usage maîtrisé de ces réflexions dépasse largement un transfert d’informations. C’est la raison pour laquelle un guide à l’usage des scientifiques est proposé. Sous la forme de questions-réponses, ce guide pratique avertit des pièges à éviter tout en indiquant les emplois métaphoriques les plus pertinents pour comprendre et se faire comprendre.

Préface

par Jean-Pierre Luminet

(Astro)physicien, écrivain, amoureux de la langue française : j’ai toujours écrit, depuis mon plus jeune âge, poèmes, nouvelles, romans. Lorsque je suis devenu chercheur, un autre type d’écriture s’est imposé à moi par nécessité : la publication scientifique spécialisée. Ce n’est qu’après une dizaine d’années de recherche intensive que j’ai commencé à publier des ouvrages de « vulgarisation » – genre que je préfère qualifier de « culture scientifique ». Dans ces essais, dont certains traitent de sujets fort compliqués (les trous noirs, la forme de l’univers) mais adressés à un public assez large, je me suis toujours efforcé d’utiliser des techniques narratives empruntées à la littérature générale. C’est ainsi que mon premier essai sur les trous noirs avait la structure d’un roman policier : meurtre, enquête, identification des coupables.

Paul Valéry demandait à la littérature qu’elle lui procurât une « sensation d’univers ». De fait, c’est une telle sensation d’univers qui est à l’origine de ma double pratique d’astrophysicien et d’écrivain. Elle a pris un jour le visage d’une émotion déterminante par la grâce d’une métaphore lue dans un livre, dont je me souviendrai à jamais. J’avais une quinzaine d’années et je terminais la lecture d’une encyclopédie d’astronomie, d’une grande aridité de présentation. A la dernière page de l’ouvrage où se trouvait résumé un exposé de la relativité générale et du concept d’espace courbe – auxquels je ne pouvais à l’époque rien comprendre –, je suis tombé sur cette phrase qui m’a stupéfait : « L’espace a ici la forme d’un mollusque. » J’ai plus tard étudié les grilles de coordonnées souples dites du « mollusque de Gauss », qui ont donné après coup un sens mathématique à cette phrase. Je crois pouvoir dire aujourd’hui que c’est le mystère de cette phrase qui a en partie décidé de ma vocation de chercheur, par l’énigme à la fois poétique et scientifique qu’elle me posait. C’est pour expliciter les courbes et les bosses du mollusque universel que j’ai entrepris mes travaux sur la relativité générale, sur les trous noirs et les univers chiffonnés peuplés de galaxies fantômes. Oui, ma « sensation d’univers » m’aura été donnée par le mollusque d’espace-temps !

Aussi est-ce avec un intérêt certain qu’en novembre 2014 j’ai pris connaissance du courriel que Clara Clivaz m’a adressé, m’apprenant que dans le cadre de sa thèse de doctorat en sciences du langage tout juste soutenue à l’Université de Berne, elle avait analysé sous un angle linguistique un de mes livres (ainsi que ceux de quatre autres auteurs), lequel se trouvait être celui que je considère comme le plus abouti parmi mes écrits de culture scientifique. Elle précisait que sa thèse portait sur les différentes images rhétoriques procédant par analogie et permettant la visualisation, l’incarnation puis la compréhension de concepts ou de phénomènes abstraits ou invisibles auprès du grand public, ajoutant avoir eu le plaisir de découvrir dans nos écrits une invention à la fois remarquable et parfaitement adaptée, mais également des « visions du monde » très divergentes. Continuer la lecture

La mort de Tycho Brahe (24 octobre 1601)

Hommage à Tycho Brahe, astronome danois mort le 24 octobre 1601 à Prague.

Le texte qui suit conte les derniers jours de la vie de Tycho Brahe. Il reproduit, agrémenté d’images, le dernier chapitre de mon roman La discorde céleste, paru en  2008 aux éditions J.C. Lattès, repris en Livre de Poche en 2009 et dans l’ouvrage complet Les Bâtisseurs du ciel (J.C. Lattès, 2010). Il existe également une traduction en espagnol, titrée El Tesoro de Kepler (Ediciones B, 2009)

couvDiscorde discordepoche
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 Afin de mieux suivre le déroulement du récit, je donne en préambule un bref rappel sur les personnages mis en jeu (parfaitement historiques, bien qu’il s’agisse d’un roman)

Personnages

tycho_brahe1Tycho Brahé (1546-1601). Astronome danois, qui se fit connaître par la description de l’étoile nouvelle apparue en 1572. Il put ensuite mener ses travaux grâce à l’octroi par le roi Frédéric II de Danemark d’un domaine sur l’île de Hven, où il fit construire le mythique observatoire d’Uraniborg. Là, entouré d’étudiants, de savants et de princes, Brahé accumula pendant vingt ans des mesures à l’œil nu d’une incroyable précision, notamment sur les positions de la planète Mars. N’admettant pas le système de Copernic, il chercha un compromis et le combina à l’ancien système de Ptolémée : pour lui, les cinq planètes connues tournaient autour du Soleil, l’ensemble faisant lui-même le tour de la Terre immobile. Dépossédé de ses biens, il quitta le Danemark et, en 1599, devint le mathématicien impérial de l’empereur Rodolphe II à Prague. C’est là qu’il fut assisté par Johann Kepler, au cours d’une collaboration orageuse. A sa mort brusquement survenue en 1601, il fut enterré en grande pompe à l’église Notre-Dame de Tyn à Prague. Johann Kepler lui succéda comme mathématicien impérial et utilisa ses données pour développer ses propres théories sur l’astronomie.
Christine Brahé, née Jorgensdatter (1549-1604), fille de paysan et épouse morganatique de Tycho, survécut trois ans à son mari et fut enterrée auprès de lui. Les fils de Tycho Brahé, Tyge (1581-1627) et Jorgen (1583-1640), ne tinrent pas les promesses que leur père avait placées en eux, Tyge s’occupant des finances et Jorgen d’alchimie et de médecine. Ses filles Madeleine (1574-1620), Sophie (1578-1655) et Cécile (1580-1640) eurent une jeunesse délurée, tandis qu’Elisabeth (1579-1613), mise enceinte par le secrétaire de Tycho, Franz Tengnagel, dut épouser ce dernier dans la quasi-clandestinité.

keplerJohannes Kepler (1571-1630). Mathématicien, astronome et physicien, le plus prolifique de l’histoire avec Newton et Einstein. Il est surtout connu pour avoir découvert que les planètes ne tournent pas en cercle autour du Soleil, mais en suivant des ellipses. Ses innombrables découvertes passèrent à peu près inaperçues des autres savants de son temps, notamment de Galilée. Mais Newton en comprit toute la valeur, et elles lui fournirent la base de la découverte du principe de la gravitation universelle.. Issu d’un milieu extrêmement défavorisé, et après une enfance difficile marquée par la pauvreté et les maladies, Kepler réussit à rejoindre l’université de Tübingen, où Michael Maestlin l’initia aux doctrines de Copernic. Après avoir enseigné les mathématiques à Gratz, il fut appelé à Prague auprès de Tycho Brahé pour devenir son principal assistant et donner forme à ses milliers d’observations astronomiques. Mais Tycho Brahé n’étant pas copernicien, leur collaboration fut une longue discorde. À la mort de ce dernier en 1601, Kepler lui succéda comme astronome de l’empereur Rodolphe II. Il conserva la même fonction auprès de l’empereur Mathias (1612-19), puis auprès de Ferdinand II en 1619, et en 1628 auprès du duc de Wallenstein. Pris dans la tourmente de la Guerre de Trente Ans, il mourut épuisé par la fatigue et la misère.

barbara-kepler-detailBarbara Kepler, née Mulleck ou Müller (1573-1611) épousa Johann Kepler en 1597 à l’âge de 24 ans, après avoir déjà été deux fois veuve. Sa fille Regine, issue d’un premier mariage, fut élevée par le couple. Barbara eut avec Johann cinq enfants, dont deux moururent au berceau. Fière et acrimonieuse, Barbara harcela Johann toute sa vie, devint folle et mourut en 1611, suivie de près dans la tombe par un de ses fils.

rudolfiiRodolphe II de Habsbourg (1552-1612), petit-fils de Charles Quint, roi de Bohème et de Hongrie, puis Empereur du Saint Empire romain germanique de 1576 à 1612. Protecteur des arts et des sciences (Arcimboldo, Tycho Brahe, Kepler) mais introverti et mélancolique, sujet à des accès de folie. Féru d’ésotérisme, il s’entoura d’une cour de mages, alchimistes et astrologues. Son incapacité à régner fut le prélude à la guerre de Trente Ans.

Thaddeus Hajek

Thaddeus Hajek, dit Hagecius (1525-1600), humaniste, astronome et médecin personnel de l’empereur Rodolphe II qui le fit chevalier. Après avoir publié des travaux sur la supernova apparue en 1572 dans la constellation de Cassiopée, il eut une correspondance scientifique suivie avec Tycho Brahe, et joua un rôle important en persuadant Rodolphe II d’inviter Brahe (et plus tard Kepler) à Prague.

jesseniusJan Jesensky, dit Jessenius (1566-1621), médecin, philosophe et homme politique. Professeur d’anatomie à l’Université de Wittenberg, puis doyen de l’université de Prague, il effectua la première dissection publique d’un corps humain en 1600, en présence de l’empereur Rodolphe. C’est lui qui prononça l’oraison funèbre de Tycho, mentionnant la rétention d’urine comme cause de sa mort.

Pierre de RosenbergPetr Vok, baron Pierre de Rosenberg  (1539 –1611), puissant seigneur de la Cour de Rodolphe, représentant de la noblesse tchèques faisant partie des catholiques modérés. En 1601, en proie à des difficultés financières, il dut vendre à Rodolphe II le célèbre château familial de Krumlov.

Minkowitz, conseiller impérial de Rodolphe II.

Franz Tengnagel  (1576-1622), noble de Westphalie, « intendant » de Tycho à partir de 1595 à Hven, Wandsbeck et Prague. Intriguant, il épousa sa fille Elisabeth Brahe après l’avoir mise enceinte. A la mort de Tycho, il mena une carrière politique auprès des Habsbourg. En 1609 il écrivit une brève et prétentieuse préface au génial traité de Kepler, Astronomia Nova.

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Tycho avait assisté, l’après-midi, en compagnie de l’empereur et d’une bonne partie de la cour, à la première dissection en public d’un cadavre humain, par son ami le doyen de la faculté de médecine de Prague : le professeur Jessenius. A la fin de la leçon d’anatomie, Rodolphe, en proie à une profonde mélancolie, avait désiré s’isoler au lieu de débattre de cette séance avec l’aréopage de savants et d’artistes qui l’entourait toujours. Kepler, trop sensible, avait dû quitter l’amphithéâtre au premier coup de scalpel. Or, c’était avec lui que Tycho aurait aimé philosopher sur le sujet. Depuis le retour de son assistant, un mois après le mariage très discret d’Elisabeth et de Tengnagel, il ne pouvait plus se passer de lui, goûtant sa conversation plus que tout au monde, d’accord sur tout, sauf bien sûr l’héliocentrisme, auquel il résistait farouchement. Il arrivait à l’improviste dans l’appartement de Johann, s’invitait à table, couvrait Barbara et Régine de cadeaux et d’attentions, veillant à ce qu’elles ne manquent de rien. Et quand l’empereur le convoquait, ce qui arrivait de plus en plus souvent, il forçait Kepler à l’accompagner, malgré le peu de goût que celui-ci avait pour le cérémonial.

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Eclipses intellectuelles

Ceci est, inhabituellement chez moi, un petit billet d’humeur. Je m’y élève  avec quelque retard contre les égarements de certains technocrates de l’éducation nationale. Ils sont si nombreux, ces égarements,  que je n’en citerai qu’un ici.  La scène s’est déroulée en mai dernier, lorsque fut annoncé un passage de Mercure devant le Soleil se produisant le 9 de ce mois, événement astronomique intéressant et pouvant faire l’objet d’activités ludiques,  pédagogiques – et donc instructives – pour nos chères têtes blondes, brunes ou rousses. J’y ai d’ailleurs à l’époque consacré deux billets sur ce même blog, ici et .

Or, j’avais appris qu’une certain directeur académique des services de l’Éducation nationale pour la Haute Garonne, serviteur zélé du Ministère de la Déséducation Nationale, avait donné pour directive aux enseignants de garder les enfants en classe durant tout la durée du phénomène, par mesure de précaution cf. cette circulaire.

Le même genre de recommandation aberrante  émanant « d’en haut » – accompagnée d’un texte en tous points semblable – avait déjà été préconisée lors d’une éclipse solaire en  2015, et répercutée dans de nombreuses académies (dont celle de Nice) .

De nombreuses associations s’étaient élevées contre ce type de directives. Pour ma part, mon sang n’ayant fait qu’un tour, voici la lettre que j’avais illico adressée à ce gardien de l’ordre. Lettre évidemment restée sans réponse… Continuer la lecture

L’univers holographique (6) : Black Holism

Suite du billet précédent : L’univers holographique (5) : la quête des dualités ET FIN

Dans son livre, le brillant physicien canadien Lee Smolin s'élève contre l'hégémonie de la théorie des cordes et analyse les aspects sociologiques de la recherche fondamentale.
Dans son livre, le brillant physicien américain Lee Smolin s’élève contre l’hégémonie de la théorie des cordes et analyse les aspects sociologiques de la recherche fondamentale.

La correspondance AdS/CFT, et plus généralement les dualités holographiques, ont soulevé énormément d’enthousiasme dans la communauté des cordistes, suscité des milliers de publications et des centaines de thèses de doctorat – ce qui après tout constitue l’activité courante et « normale » de la recherche scientifique. On peut cependant rester perplexe devant un tel phénomène qui, au-delà de l’intérêt technique certain qu’il peut représenter, relève surtout d’une certaine dérive sociologique pointée du doigt par d’éminents chercheurs de la discipline[1].

Au crédit de la correspondance, il faut reconnaître qu’elle permet de troquer certains calculs difficiles, voire impossibles, contre des calculs plus faciles. A minima, la dualité holographique apparaît comme un intéressant outil de calcul en physique fondamentale. Le « dictionnaire » qu’elle propose entre le monde en espace-temps plat et le monde courbe où se trouve la gravitation fonctionne dans les deux sens. Certains calculs sont plus simples avec la supergravité que dans la théorie de jauge duale, de sorte qu’aucun de ces mondes n’est plus fondamental que l’autre. Mais ce n’est pas parce que l’on peut considérer des calculs plus simplement dans un espace-temps plat, sans gravitation et de plus basse dimension que celui de la théorie des cordes, qu’il en découle que la réalité cosmique est un hologramme ! On peut entièrement encoder la topographie 3D d’un terrain dans une carte 2D sur laquelle le relief est indiqué par des courbes de niveau (un encodage bien utile aux randonneurs), mais, selon le célèbre aphorisme d’Alfred Korzybski, il ne faut jamais perdre de vue que « la carte n’est pas le territoire »[2].

Une vue bien naïve de l'holographie appliquée à l'univers dans son ensemble, ce qu'on appelle en anglais du "wishful thinking"...
Une vue bien naïve de l’holographie appliquée à l’univers dans son ensemble, ce qu’on appelle en anglais du « wishful thinking »…

A son crédit également, et là je parle en ardent pratiquant de la théorie de la relativité générale classique dont nous célébrons cette année le centenaire[3], la dualité jauge/gravité a conféré à la théorie d’Einstein un statut beaucoup plus large. L’édifice intellectuel de la relativité générale a certes connu de remarquables succès au cours du siècle dernier, et fourni un édifice crucial pour toute la partie de la physique théorique traitant de la gravitation. La révolution conceptuelle qu’elle a entraînée sur la nature de l’espace et du temps a rendu la théorie populaire, au point qu’il serait difficile de trouver aujourd’hui une personne possédant un minimum de culture scientifique mais n’ayant jamais entendu parler de la théorie d’Einstein.

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L’univers holographique (5) : La quête des dualités

Suite du billet précédent : L’univers holographique (4) : la conjecture de Maldacena

Des centaines de chercheurs ont exploré les conséquences de la conjecture de Maldacena, avec l’espoir que la dualité jauge/gravité, sous sa forme la plus générale, puisse établir une sorte de dictionnaire pratique entre les propriétés d’un système physique en gravitation quantique, décrit par la théorie des cordes dans un espace courbe de dimensionnalité élevée (la Matrice), et un autre système physique, plus simple celui-là, décrit quantiquement par une théorie de jauge sur l’enveloppe de la Matrice – espace plat de dimensionnalité moindre. Il existe notamment une approche en théorie M développée en 1997 et baptisée BFSS[1], destinée à fournir une formulation numériquement calculable, qui a en outre le mérite d’établir un lien avec l’approche a priori différente de la géométrie non-commutative d’Alain Connes – pour plus de détails voir l’excellent billet de L. Sacco sur Futura Sciences.

L’avantage serait évident : certains calculs très complexes – voire impossibles – en gravité quantique pourraient être menés de façon plus simple dans le cadre de la théorie de jauge, comme on l’a vu dans le billet précédent  pour l’évaporation quantique d’un trou noir dans AdS5. Inversement, quand les champs de la théorie quantique sont fortement couplés (comme dans le plasma quark-gluon, voir ci-dessous), ceux de la théorie gravitationnelle interagissent faiblement et pourraient être plus facilement appréhendés mathématiquement. Cette dualité forte/faible permet ainsi d’explorer des aspects complexes de la physique nucléaire et de la physique de la matière condensée, en les traduisant en termes de théorie des cordes à haut degré de symétrie, plus aisément traitable.

Les possibles réalisations de la dualité jauge-gravité font aujourd’hui l’objet d’ambitieux programmes théoriques, rattachés à trois vastes domaines de la physique :

  • physique nucléaire, avec notamment l’étude du plasma quark-gluon (programme AdS/QCD)
  • physique de la matière condensée, avec l’étude des états exotiques de la matière (programme AdS/CMT)
  • relativité générale et cosmologie, avec les programmes Kerr/CFT et dS/CFT.

Développons brièvement chacun de ces programmes, en mentionnant leurs succès et leurs échecs. Continuer la lecture

L’univers holographique (4) : La conjecture de Maldacena

Suite du billet précédent : L’univers holographique (3) : De l’entropie à l’hypothèse holographique

Juan Maldacena en 2013
Juan Maldacena en 2013

Confrontés à la difficulté d’appliquer le principe holographique à un modèle d’univers réaliste, les physiciens se sont tournés vers des modèles d’univers simplifiés, dans lesquels le principe pourrait s’appliquer. La première réalisation concrète a été l’œuvre du jeune chercheur argentin Juan Maldacena qui, en novembre 1997, publia un résultat étonnant, assorti d’une audacieuse conjecture mathématique[1].

Considérant un trou noir dans un modèle d’espace-temps à cinq dimensions macroscopiques caractérisé par une géométrie dite anti-de Sitter, il montra que les détails des phénomènes se déroulant dans cet univers, décrits par la théorie des cordes et incluant donc la gravitation, étaient entièrement codés dans le comportement de certains champs quantiques (non gravitationnels) se déroulant sur la frontière quadridimensionnelle de cet univers.

Vue d'artiste de l'équivalence
Vue d’artiste de l’hypothèse de Maldacena

L’espace-temps de de Sitter est une solution exacte des équations de la relativité générale ordinaire découverte dès 1917, vide de matière mais qui comprend une force répulsive appelée constante cosmologique, de valeur positive ; si maintenant on change le signe de la constante cosmologique, la force de répulsion devient attractive et le modèle se transforme en un espace-temps anti-de Sitter[2] . Ce dernier acquiert une géométrie spatiale hyperbolique (c’est-à-dire de courbure négative) et, bien qu’il soit infini, possède un « bord » bien défini. Pour représenter ce bord, on utilise la représentation de Poincaré du disque hyperbolique qui, à l’aide d’une transformation conforme conservant les angles mais pas les distances, ramène l’infini à distance finie. L’artiste néerlandais Mauritz Cornelius Escher a créé une célèbre série d’estampes intitulées Circle Limits dans lesquelles il utilise la représentation de Poincaré, voir par exemple [3].

Poincaré representation of the hyperbolic disc.
Représentation de Poincaré du disque  hyperbolique.

Circular Limit III, zn engraving by M.C.E. Escher, using the Poincaré representation of hyperbolic space.
Circle Limit III, une gravure de M.C.E. Escher utilisant la représentation de Poincaré de l’espace hyperbolique.
L'esapce anti-de Sitter en dimension 3 se présente comme un empilement de disques hyperboliques, chacun représentant l'état d'un univers 2D à un instant donné. L'espace-temps 3D qui en résulte resemble à un cylindre solide.
L’esapce anti-de Sitter en dimension 3 se présente comme un empilement de disques hyperboliques, chacun représentant l’état d’un univers 2D à un instant donné. L’espace-temps 3D qui en résulte resemble à un cylindre solide.

Pour l’espace-temps anti-de Sitter en dimension 5, noté AdS5, le bord est de dimension 4 et, localement autour de chaque point, ressemble à l’espace de Poincaré-Minkowski, qui est précisément le modèle d’espace-temps plat utilisé en physique non-gravitationnelle. Cela signifie qu’un trou noir dans l’espace-temps anti-de Sitter 5D est strictement équivalent à un champ de particules et de rayonnement existant dans l’espace-temps plat 4D de la frontière. Or, cette dernière description fait appel à des théories de champs quantiques bien connues et maîtrisées, analogues aux champs de Yang-Mills utilisés par exemple en chromodynamique quantique (qui est la théorie de l’interaction forte). Notons cependant qu’aux cinq dimensions spatiales de l’espace-temps anti-de Sitter il faut rajouter cinq dimensions spatiales compactifiées en forme de sphère S5, afin de traiter le problème dans le cadre de la théorie des cordes standard à dix dimensions.

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L’univers holographique (3) : De l’entropie à l’hypothèse holographique

Suite du billet précédent L’univers holographique (2) : la gravité quantique façon théorie des cordes

Dans le cadre de la théorie des cordes, il s’agissait dans un premier temps de retrouver les lois de la thermodynamique classique des trous noirs, c’est-à-dire savoir calculer, en termes de mécanique statistique quantique, leur entropie et leur température en fonction de leur aire et de leur gravité de surface. La tâche n’est pas aisée. Comme en thermodynamique, l’entropie mesure le nombre total d’états microscopiques internes correspondant à un état externe donné du trou noir, défini par ses trois paramètres (M, J, Q). Encore faut-il comptabiliser les « vrais » états microscopiques, c’est-à-dire les degrés de liberté ultimes sur lesquels il faut calculer l’entropie. Pour évaluer le contenu ultime en informations d’un élément de matière, c’est-à-dire son entropie thermodynamique, il faut en toute rigueur connaître ses constituants fondamentaux au niveau le plus profond de structuration. Dans le modèle standard de la physique des particules, les quarks et les leptons semblent suffisants pour coder toute l’information. Mais dans la théorie des cordes et sa théorie-mère (M-theory), les quarks et les leptons sont des états excités de supercordes, qui deviennent alors les constituants les plus élémentaires du monde physique.

Gerard 't Hooft, né en 1946 aux Pays-Bas, est professeur à l'Institut de physique théorique de l'université d'Utrecht depuis 1977.
Gerard ‘t Hooft, né en 1946 aux Pays-Bas, est professeur à l’Institut de physique théorique de l’université d’Utrecht depuis 1977.

En 1993, Gerard t’Hooft (futur lauréat du prix de Nobel de physique 1999 pour ses travaux sur l’interaction électrofaible)  fut le premier à revisiter le travail de Hawking sur la thermodynamique des trous noirs dans le cadre de la théorie des cordes. Il calcula que le nombre total de degrés de liberté dans le volume d’espace-temps intérieur au trou noir était proportionnel à la superficie de son horizon[1]. La surface bidimensionnelle du trou noir peut être divisée en unités quantiques fondamentales appelées aires de Planck (10–66 cm2). Du point de vue de l’information, chaque bit sous forme de 0 ou de 1 correspond à quatre aires de Planck, ce qui permet de retrouver la formule de Bekenstein-Hawking S = A/4 pour l’entropie. Tout se passe comme si l’information perdue pour un observateur extérieur – l’entropie du trou noir – portée initialement par la structure 3D des objets ayant traversé l’horizon des événements, était codée sur sa surface 2D à la façon d’un hologramme, et t’Hooft en conclut que l’information avalée par un trou noir devait être intégralement restituée lors du processus d’évaporation quantique.

L’entropie d’un trou noir est proportionnelle à la surface de son horizon. Un trou noir dont l’horizon est constitué de A aires de Planck a une entropie de A/4 unités. Une aire de Planck (10–66 cm2) est l’unité quantique fondamentale de surface. Du point de vue de l’information, tout se passe comme si l’entropie était inscrite sur l’horizon du trou noir et que chaque bit d’information, sous forme de 0 ou de 1, correspondait à quatre aires de Planck.
L’entropie d’un trou noir est proportionnelle à la surface de son horizon. Un trou noir dont l’horizon est constitué de A aires de Planck a une entropie de A/4 unités. Une aire de Planck  est l’unité quantique fondamentale de surface. Du point de vue de l’information, tout se passe comme si l’entropie était inscrite sur l’horizon du trou noir et que chaque bit d’information, sous forme de 0 ou de 1, correspondait à quatre aires de Planck.

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Le Météore du 13 Août

« A la seconde où tu m’apparus, mon cœur eut tout le ciel pour l’éclairer. Il fut midi à mon poème. Je sus que l’angoisse dormait.»
René Char : Le Météore du 13 Août (Fureur et Mystère,  1948).

Des dizaines d’excellents billets de blog ici et sont consacrés à l’actualité des Perséides, cette pluie d’étoiles filantes qui illumine chaque année le ciel de la mi-août. Pour ne pas faire redondance, je me contenterai ici de quelques notes astronomico-poétiques.

Comme chacun sait (ou devrait savoir), ces belles mais fugitives étincelles nomades sont des grains cométaires microscopiques qui, en pénétrant dans l’atmosphère, s’échauffent par frottement. Leur température monte à trois mille degrés, et elles se consument dans la haute atmosphère, à quatre-vingts kilomètres d’altitude environ, créant ces traînées lumineuses qui ne durent souvent qu’une fraction de seconde. En fait, ce n’est pas la combustion du grain porté à blanc que l’on voit à si grande distance, mais la traînée d’ionisation qu’il laisse dans l’atmosphère. Les étoiles filantes sont la version miniaturisée et anodine des météores, le « bonzaï » du bolide.

Les étoiles filantes, si elles ne font pas d’argent ni ne répondent aux vœux, font parfois de beaux  poèmes:

A la pointe où se balance un mouchoir blanc
Au fond noir qui finit le monde
Devant nos yeux un petit espace
Tout ce qu’on ne voit pas
Et qui passe

Le soleil donne un peu de feu

Une étoile filante brille
Et tout tombe
Le ciel se ride
Les bras s’ouvrent
Et rien ne vient
Un cœur bat encore dans le vide

Un soupir douloureux s’achève
Dans les plis du rideau le jour se lève

Pierre Reverdy, Etoile filante (dans Plupart du temps, 1915-1922)

Leur taille ne dépasse pas quelques millimètres. Ce sont des silicates, analogues à des grains de sable. La luminosité des grains est fonction de leur masse. À la vitesse typique de soixante-dix kilomètres par seconde, un grain de seulement trois millimètres présente une luminosité égale à celle d’une étoile de première grandeur comme Sirius, mais pour un grain caractéristique d’un tiers de millimètre, l’intensité est tout juste visible à l’œil nu.

meteore_bolideLorsque, par une nuit quelconque, vous observez une étoile filante, il s’agit d’un météore sporadique. Par ciel dégagé, on peut en voir quelques-uns par heure, en principe davantage après minuit qu’avant, et davantage en automne qu’au printemps – du moins pour l’hémisphère nord.

Si de nombreux météores apparaissent la même nuit et semblent provenir du même endroit du ciel, il s’agit d’une pluie d’étoiles filantes. On voit alors dix, voire cinquante météores et plus par heure, dans un ciel sombre sans Lune et loin des lumières des villes. Continuer la lecture

Evénements ondes gravitationnelles : un résumé en images

Les événements GW150914 et GW151226

Résumé en 5 images extraites d’une de mes présentations powerpoint sur les trous noirs
DiapoGW1
Le mystère des ondes gravitationnelles, posé il y a un siècle par Albert Einstein dans un article paru en mars 1916, met en jeu les infimes variations de courbure de l’espace-temps engendrées par le mouvement d’objets relativistes. En haut à gauche : vue d’artiste figurant les ondes gravitationnelles engendrées par un système binaires d’étoiles compactes (étoiles à neutrons et/ou trous noirs). En haut à droite : vue d’artiste des ondes gravitationnelles engendrées par l’effondrement (non sphérique) d’une étoile en trou noir. En bas au centre : rappel du fait que l’existence des ondes gravitationnelles a d’abord été prouvée indirectement en 1974 grâce à l’analyse d’un pulsar binaire (couple d’étoiles à neutrons), dont la période orbitale décroît à la suite de la perte d’énergie due aux ondes gravitationnelles.

 

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Les premières détections directes des ondes gravitationnelles ont été effectuées le 14 septembre 2015 (événement GW150914) et le 26 décembre 2015 (événement GW151226) par les deux détecteurs du programme LIGO situés aux Etats-Unis. Séparés par 3000 km, les détecteurs reçoivent le même signal à un centième de seconde d’intervalle, puisque les ondes gravitationnelles se déplacent à la vitesse de la lumière dans le vide, 300 000 km/s.

 

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La comparaison entre le calcul théorique (en haut) et les données reçues (en bas) montre sans ambiguïté que le signal gravitationnel provient de la fusion de deux trous noirs en un trou noir unique, en trois phases extrêmement brèves (le tout durant moins d’une seconde dans la bande de fréquence dans laquelle les détecteurs sont sensibles): phase d’approche des deux trous noirs, fusion (signal maximum), vibration et stabilisation du trou noir final.

 

La modélisation des événements GW150914 et GW152612 permet notamment de déduire les masses des trous noirs mis en jeu. Il s’agit en l’occurrence de trous noirs « stellaires », bien que dans l’événement du 14 septembre 2015 les masses sont sensiblement plus élevées que la « normale », ce qui soulève d’intéressantes questions sur la formation de tels couples. La masse du trou noir final est, dans les deux cas, inférieure à la somme des masses des trous noirs parents : en vertu de la formule E=mc2, la différence a précisément été évacuée sous forme d’énergie gravitationnelle propagée par les ondes. Dans les deux cas aussi, ces événements se sont produits il y a près de 1,5 milliards d’années dans le passé. Notons qu’un troisième événement similaire, semblant lui aussi émaner d’une fusion de trous noirs situés cette fois à plus de 3 milliards d’années-lumière, a été observé le 12 octobre 2015, mais sa signification statistique n’est pas suffisante pour le qualifier. Cela implique d’une part que les couples de trous noirs sont beaucoup plus nombreux que ce que prédisaient les modèles conventionnels, d’autre part que ces détections pourraient être faites à un rythme de quelques dizaines par an, bien plus grand que prévu.

 

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Et pour approfondir le sujet des ondes gravitationnelles, voir ma suite de 4 billets de février dernier consacrés au sujet :

https://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/02/10/la-lumiere-gravitationnelle-1/

https://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/02/10/la-lumiere-gravitationnelle-22/

https://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/02/13/la-lumiere-gravitationnelle-34-levenement-gw150914/

https://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/02/20/la-lumiere-gravitationnelle-44-le-futur-est-dans-lespace/

Toutous célestes

chien-chez-textuelCe billet est une adaptation illustrée d’un article initialement paru dans le collectif Chien, sous la direction d’Hervé Le Tellier et Philippe  di Folco  (Textuel Éditions, 2010).
Encyclopédie bizarre et décalée, ce livre étrange se propose de faire découvrir le chien comme on ne l’a encore jamais vu;

Toutous célestes

Le Grand, Major, suit Orion qui pourchasse le lièvre. Il porte au cou l’étoile la plus brillante du ciel, Sirius, sa médaille brillante. Sa tête forme un triangle peu reluisant au-dessus, les pattes arrières se prolongent pour encadrer la colombe. Murzim, Muliphen, Wezen, Adhara, Furud, Aludra sont les noms que les peuples d’Arabie ont donné à sa queue et ses pattes.

Le Petit, Minor, est le caniche de Major. Chaque matin il se lève avant lui. Procyon et Gomeisa sont ses yeux, le gauche est plus brillant que le droit.

Les constellations du Grand Chien et du Petit Chien suivent le chasseur Orion dans le célèbre Atlas Coelestis de John Flamsteed, publié à titre postume en 1729.
Les constellations du Grand Chien et du Petit Chien suivent le chasseur Orion dans le célèbre Atlas Coelestis de John Flamsteed, publié à titre postume en 1729.

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Les passages de Mercure (2/2) : de Halley à aujourd’hui

Suite du billet précédent Les passages de Mercure (1/2) : de Kepler à Gassendi et fin

Après la première observation du transit de Mercure du 7 novembre 1631 par Pierre Gassendi, les passages suivants vont susciter un intérêt astronomique de plus en plus grand. Celui du 9 novembre 1644 est toutefois invisible en Europe. Idem pour celui du 3 novembre 1651, mais il est observé par Jeremy Shakerley à Surat (Inde). Le passage du 3 mai 1661 est observé par le célèbre Hevelius à Dantzig (Gdansk), en Pologne. Celui du 4 novembre 1664 n’est pas documenté, et celui du 7 novembre 1674 est invisible en Europe.

N’arrêtez pas votre lecture à cette fastidieuse énumération : le cours de l’histoire de l’astronomie va changer avec le transit de Mercure du 7 novembre 1677 ! Voici pourquoi.

La distance Terre-Soleil par la méthode des transits

La troisième loi du mouvement planétaire formulée par Kepler en 1618, qui donne une relation entre la période de révolution d’une planète et le demi-grand axe de son orbite, permet de connaître la taille du système solaire à un facteur d’échelle près. La connaissance d’une seule distance entre planètes ou entre une planète et le Soleil suffit donc pour calculer toutes les autres.

La parallaxe solaire est l’angle sous lequel on voit le rayon de la Terre depuis le Soleil. La connaissance de la parallaxe est donc équivalente à la connaissance de la distance Terre-Soleil.

parallaxe-solaireLe problème pratique est que l’angle est si petit qu’il est extrêmement difficile à mesurer (on sait aujourd’hui qu’il est égal à 8,794 secondes d’arc, soit 1/200 le diamètre apparent de la Lune). Les mesures et calculs effectués depuis l’Antiquité surestimaient considérablement cet angle, donc sous-estimaient la valeur réelle de la distance Terre-Soleil.

Cette pièce de 50 pence célèbre le voyage de Halley à Sainte-Hélène en 1576 et montre le passage d'une comète qui le rendra mondialement célèbre.
Cette pièce de 50 pence célèbre le voyage de Halley à Sainte-Hélène en 1676 et montre le passage de la comète de 1682 à qui il donnera son nom et qui le rendra mondialement célèbre.

Or, en 1677, sur l’île de Sainte-Hélène où il s’est rendu pour établir un catalogue des étoiles du ciel austral, le grand astronome anglais Edmund Halley (1656-1742) observe le passage de Mercure qui a lieu le 7 novembre. Il bénéficie d’un beau temps inespéré, et d’une durée de transit de  5h 14m. De retour en Angleterre, Halley  imagine une méthode simple mais géniale pour déterminer la parallaxe solaire. Sa méthode est basée sur la comparaison des temps de transit de Mercure ou de Vénus, mesurés depuis plusieurs lieux terrestres situés à des latitudes différentes. La différence des temps de passages observés donne accès à la parallaxe du Soleil. On remplace ainsi une difficile mesure de très petit angle par des mesures de temps. Continuer la lecture

Les passages de Mercure (1/2) : De Kepler à Gassendi

Le 9 mai, la planète Mercure va traverser le disque solaire d’est en ouest en environ sept heures et demi, et sera visible sous forme d’une minuscule tache noire – un phénomène astronomique appelé transit. Il va de soi que, pour qu’une planète transite sur le disque solaire, elle doit passer entre la Terre et le Soleil. Seules Mercure et Vénus peuvent donc être observées de la Terre lors de leur transit. Il y a en moyenne 13 passages de Mercure et deux passages de Vénus par siècle.

Mercure apparaît tout en bas du disque solaire sur cette image du transit du 7 mai 2003 (à ne pas confondre donc avec la tache solaire proche du centre, de taille apparente beaucoup plus grande).
Mercure apparaît tout en bas du disque solaire sur cette image du transit du 7 mai 2003 (à ne pas confondre donc avec la tache solaire proche du centre, de taille apparente beaucoup plus grande).

Tous les passages de Mercure se produisent aux mois de mai et novembre, aux alentours respectivement du 7 et du 9 du mois, le phénomène se répétant à des intervalles de 13 ou 33 ans en mai, ou tous les 7, 13 ou 33 ans en novembre. C’est donc une observation relativement rare, ce qui explique son intérêt pour les astronomes. Le transit de Mercure du 9 mai 2016 sera le premier depuis le précédent, en novembre 2006, et avant le prochain qui aura lieu en novembre 2019.

Comme le montre la carte de visibilité ci-dessous, il sera observable (moyennant un ciel dégagé !) depuis l’Europe, l’Afrique, les Amériques et une partie de l’Asie.

Transit Mercure 2016

Nombre d’excellents blogs, comme ceux de Futura Sciences ou celui de Guillaume Cannat intitulé Autour du Ciel, consacreront ou ont déjà consacré des billets détaillés à cet événement astronomique pas si fréquent. Mon présent billet ne sera donc pas consacré à l’actualité du transit mercurien, mais à sa très intéressante histoire.

De Kepler à Gassendi

La prévision des passages de Mercure et de Vénus devant le Soleil nécessite une bonne connaissance des mouvements orbitaux des planètes intérieures. Les tables dont disposaient les astronomes au début du XVIIe siècle n’étaient que peu fiables, qu’il s’agisse des classiques Tables Alphonsines fondées sur le système de Ptolémée, ou des plus récentes Tables Pruténiques fondées sur le système de Copernic. Lorsque Gaultier de la Valette (1564 – 1617), vicaire général d’Aix et excellent astronome amateur qui, en 24 novembre 1610 et en compagnie de Nicolas Fabri de Peiresc avait été le premier en France à observer à la lunette les quatre satellites de Jupiter, essaye de calculer le moment d’une conjonction du Soleil avec Mercure en mai 1631, il se retrouve presque au désespoir. Le 12 avril 1631 il écrit à Peiresc « L’on ne peut deviner quelles tables seront plus véritables. Je ne manquerai pourtant, durant ces trois ou quatre jours, faire tout mon possible si nous pouvons voir cette belle observation, qui nous découvrirait de belles choses en la nature, nous assurerait du mouvement de ladite planète, de sa distance au soleil, de la grandeur de son orbe, de sa révolution et de son cours suivant l’opinion de Copernic, et nous faisait encore voir de quelles tables les Astronomes ou Astrologues se doivent plus assurément servir : des Pruténiques, Daviques, Rudolphines ou Alphonsines ». Continuer la lecture

Astronomie et imaginaire collectif

Comment l’homme se forge-t-il des images mentales du cosmos, et quelle place ces représentations occupent-elles dans son imaginaire, qu’il soit scientifique, artistique, philosophique ou tout simplement populaire ?

Il est fascinant d’analyser les diverses façons d’imaginer le cosmos à travers la culture savante ou populaire, individuelle ou collective, et de les mettre en rapport avec le développement des connaissances astronomiques afin d’y déceler ce que Bachelard appelait des « archétypes de la pensée ». Nombre de thèmes astronomiques ont toujours été féconds pour l’imaginaire collectif et imprègnent l’univers quotidien de l’homme sous des formes diverses, comme le vocabulaire, l’usage qui en est fait et les représentations qu’il va créer.

place_d-orion_cropPrenons l’exemple basique de l’étoile – l’objet astronomique à la fois le plus familier et le plus transcendant. Le mot provient du latin stella, qui désignait tout ce qui scintille. Nous devons aux Arabes d’avoir baptisé la plupart des étoiles les plus brillantes. Qui n’a pas entendu parler d’Aldébaran, de Véga ou de Bételgeuse, ne serait-ce qu’à travers des marques de produits ou de slogans publicitaires ? Et on ne compte plus les lieux, places, rues, chemins, enseignes, marques baptisés Sirius, Antarès, Procyon, Rigel, Deneb, Capella ou Algol. Quant aux motifs étoilés à cinq, six, huit, dix branches ou davantage, ils se retrouvent dans un immense éventail de réalisations humaines : sculptures, architecture des espaces publics, guides touristiques, drapeaux, etc. Pensons aussi aux voûtes de tant de monuments – chapelles médiévales, cathédrales, tombeaux de rois et d’empereurs – qui rappellent la présence permanence de la voûte étoilée au-dessus de nos têtes. Continuer la lecture