{"id":3194,"date":"2018-08-29T17:49:07","date_gmt":"2018-08-29T17:49:07","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/?p=3194"},"modified":"2019-01-03T16:55:27","modified_gmt":"2019-01-03T16:55:27","slug":"douze-vignettes-astropoetiques-1-6","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/2018\/08\/29\/douze-vignettes-astropoetiques-1-6\/","title":{"rendered":"Douze vignettes astropo\u00e9tiques (1-6)"},"content":{"rendered":"

1- Exoplan\u00e8tes<\/strong><\/h1>\n

Une exoplan\u00e8te, dite aussi plan\u00e8te extrasolaire, est une plan\u00e8te en orbite autour d’un \u00e9toile autre que le Soleil. Depuis Kepler et Galil\u00e9e, qui au d\u00e9but du XVIIe<\/sup>\u00a0si\u00e8cle avaient compris que les \u00e9toiles devaient \u00eatre d\u2019autres syst\u00e8mes solaires, les astronomes savaient qu\u2019elles pouvaient exister, mais aucune technique d\u2019observation ne permettait de le prouver. Les distances immenses qui les s\u00e9parent de nous, ainsi que l\u2019infime luminosit\u00e9 de ces corps c\u00e9lestes si petits en comparaison des \u00e9toiles autour desquelles ils gravitent, rendaient leur d\u00e9tection impossible. Ce n\u2019est qu\u2019en 1995 que les premi\u00e8res exoplan\u00e8tes ont \u00e9t\u00e9 observ\u00e9es, d\u2019abord de mani\u00e8re indirecte, puis \u00e0 partir de 2008 de mani\u00e8re directe.<\/p>\n

La plupart gravitent autour d\u2019\u00e9toiles situ\u00e9es dans la banlieue proche du Soleil. A ce jour, plus de 2000 exoplan\u00e8tes ont \u00e9t\u00e9 confirm\u00e9es, et des centaines suppl\u00e9mentaires sont en attente de confirmation. En r\u00e9alit\u00e9, il existerait au moins 100 milliards de plan\u00e8tes rien que dans notre galaxie, dont 17 milliards de \u00ab\u00a0taille terrestre\u00a0\u00bb.<\/p>\n

On a d\u2019abord d\u00e9tect\u00e9 majoritairement des plan\u00e8tes assez particuli\u00e8res compar\u00e9es \u00e0 celles pr\u00e9sentes dans le Syst\u00e8me solaire, en l\u2019occurrence des plan\u00e8tes gazeuses tr\u00e8s massives et tr\u00e8s proches de leur \u00e9toile h\u00f4te, des \u00ab\u00a0Jupiters chauds\u00a0\u00bb qui ont forc\u00e9 les astronomes \u00e0 revoir les mod\u00e8les de formation des syst\u00e8mes plan\u00e9taires qu’ils avaient \u00e9labor\u00e9s en se basant sur notre seul Syst\u00e8me solaire alors connu.<\/p>\n

Depuis que les m\u00e9thodes de d\u00e9tection se sont affin\u00e9es, les astronomes visent \u00e0 mettre en \u00e9vidence des plan\u00e8tes ressemblant \u00e0 la Terre, des \u00ab\u00a0exoterres\u00a0\u00bb, en particulier celles qui orbitent dans la zone potentiellement habitable de leur \u00e9toile, et peuvent donc h\u00e9berger des formes de vie comparables (ou pas) \u00e0 celles connues ici-bas.<\/p>\n

Les astres sont de grands animaux
\n<\/i><\/em>les plan\u00e8tes naissent des soleils
\n<\/i><\/em>\u00e9cume d\u00e9gorg\u00e9e
\n<\/i><\/em>ce sont les amours du fer et de l’aimant
\n<\/i><\/em>(J.-P. Luminet, Itin\u00e9raire C\u00e9leste, 2004))<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

2- L’expansion de l’univers<\/strong><\/h1>\n

Dans les ann\u00e9es 1920, les astronomes ont d\u00e9couvert que les galaxies s\u2019\u00e9loignaient de nous, anim\u00e9e d\u2019une \u00ab\u00a0vitesse de fuite\u00a0\u00bb, et qu\u2019elles fuyaient d\u2019autant plus vite qu\u2019elles \u00e9taient plus lointaines. \u00ab\u00a0Vives les n\u00e9buleuses se trissaient en formant un espace au nez creux\u00a0<\/i><\/em>\u00bb, \u00e9crivit plus tard Raymond Queneau dans sa Petite cosmogonie portative. <\/i><\/em>Oui, mais comment des objets aussi massifs que les galaxies pouvaient-ils avoir r\u00e9ellement des vitesses de 5 000, 10\u00a0000 ou 50\u00a0000 km\/s\u00a0? Ce fut une \u00e9nigme jusqu\u2019\u00e0 ce que le g\u00e9nial savant belge Georges Lema\u00eetre, en 1927, comprenne que ce ne sont pas les galaxies qui s\u2019\u00e9loignent r\u00e9ellement de nous, mais c\u2019est l\u2019espace qui nous en s\u00e9pare qui est en expansion. Le contenant se dilate, donnant l\u2019illusion que les galaxies lointaines \u2013 le contenu \u2013 s\u2019\u00e9loignent les unes des autres. Il s\u2019agit en fait d\u2019une cons\u00e9quence incontournable de la th\u00e9orie d\u2019Einstein, la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale. Mais Einstein lui-m\u00eame \u00e9tait pass\u00e9 \u00e0 c\u00f4t\u00e9\u00a0!<\/p>\n

La diff\u00e9rence entre vraie vitesse des galaxies et dilatation de l\u2019espace est fondamentale. D\u2019une part, l\u2019univers est en expansion en chacun de ses points et pas seulement autour de nous, de sorte qu\u2019il n\u2019y a pas de centre d\u2019expansion particulier. D\u2019autre part, il peut se dilater \u00e0 une vitesse arbitrairement grande et emporter les galaxies \u00e0 des vitesses apparentes sup\u00e9rieures \u00e0 la vitesse de la lumi\u00e8re, sans contrevenir aux lois de la relativit\u00e9.<\/p>\n

\u00ab\u00a0<\/i><\/em>L’espace \u00e9tait permanent. Il n’\u00e9tait pas invariant. M\u00eame il variait constamment. Pendant longtemps il fut en augmentation\u00a0<\/i><\/em>\u00bb, a \u00e9crit Henri Michaux. On se demande aujourd\u2019hui si \u00ab\u00a0l\u2019augmentation\u00a0\u00bb de l\u2019espace se poursuivra \u00e0 jamais, ou bien si un jour l\u2019univers se recontractera pour s\u2019effondrer dans un \u00ab\u00a0Big Crunch\u00a0\u00bb. Aux derni\u00e8res nouvelles, non seulement l\u2019espace est en expansion perp\u00e9tuelle, mais il acc\u00e9l\u00e8re sa vitesse d\u2019expansion. Ce faisant, il refroidit. Irons-nous jusqu\u2019au z\u00e9ro absolu\u00a0?<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

3- Les galaxies \u00a0<\/strong><\/h1>\n

Au XVIIIe<\/sup> si\u00e8cle, \u00e0 mesure que les astronomes ont scrut\u00e9 le ciel avec des t\u00e9lescopes de plus en plus puissants, ils se sont aper\u00e7us que les \u00e9toiles n’\u00e9taient pas les seuls objets brillants du ciel, mais qu’il y avait aussi de faibles taches de lumi\u00e8re ressemblant \u00e0 des nuages, qu’ils nomm\u00e8rent des n\u00e9buleuses. Ils ont remarqu\u00e9 que beaucoup de n\u00e9buleuses avaient l\u2019aspect de minuscules tourbillons constitu\u00e9s de spirales lumineuses. Certains ont alors fait l\u2019hypoth\u00e8se que l\u2019espace, tel un vaste oc\u00e9an, \u00e9tait rempli d\u2019une multitude \u00ab\u00a0d\u2019\u00eeles\u00a0\u00bb semblables \u00e0 notre propre Voie lact\u00e9e, chaque \u00eele regroupant de grandes quantit\u00e9s d\u2019\u00e9toiles, s\u00e9par\u00e9e des autres \u00eeles par de vastes zones vides.<\/p>\n

Ce n\u2019est qu\u2019en 1924 que les astronomes ont prouv\u00e9 d\u00e9finitivement que les n\u00e9buleuses spirales \u00e9taient bien des galaxies ind\u00e9pendantes de la n\u00f4tre. D\u00e8s lors, notre propre Voie Lact\u00e9e est devenue une galaxie parmi d\u2019autres. On en conna\u00eet \u00e0 pr\u00e9sent des dizaines de millions, et l\u2019Univers observable en contient probablement mille milliards, chacune comprenant des \u00e9toiles -cent milliards en moyenne-, du gaz et des poussi\u00e8res interstellaires.<\/p>\n

Mais toutes les galaxies n\u2019ont pas la forme de spirale. Il y en a des elliptiques, des lenticulaires, des spirales barr\u00e9es, des irr\u00e9guli\u00e8res et des \u00ab\u00a0particuli\u00e8res\u00a0\u00bb. Comment se sont-elles form\u00e9es dans l\u2019histoire de l\u2019univers\u00a0? Comme le dit le po\u00e8te\u00a0:<\/p>\n

Pour scintiller au large
\n<\/i><\/em>les galaxies prennent souffle de lumi\u00e8re
\n<\/i><\/em>dans le magma silencieux des origines.
\n<\/i><\/em>(Maurice Couquiaud)<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

<\/p>\n

4- La relativit\u00e9 quantique<\/em><\/strong><\/h2>\n

L’\u00e9quation du feu n’est pas lin\u00e9aire
\n<\/i><\/em>un mot un seul mot suffit
\n<\/i><\/em>\u00e0 perturber l’espace
\n<\/i><\/em>Il annule d’une saison
\n<\/i><\/em>le cercle de la lumi\u00e8re<\/i><\/em>\u00a0<\/i><\/em><\/p>\n

Il emm\u00e8ne ses bagages
\n<\/i><\/em>vers l’infra-rouge probable
\n<\/i><\/em>\u00e9tire son miroir
\n<\/i><\/em>jusqu’aux limites extr\u00eames
\n<\/i><\/em>o\u00f9 fleurit la gen\u00e8se<\/i><\/em>\u00a0<\/i><\/em><\/p>\n

Tout devient si jeune et si vaste
\n<\/i><\/em>les jeux de mots et des jets d’eau
\n<\/i><\/em>les pierres fondues dans la rivi\u00e8re
\n<\/i><\/em>comme des b\u00eates famili\u00e8res
\n<\/i><\/em>venues d’un autre monde<\/i><\/em><\/p>\n

(Jean-Marc Debenedetti)<\/p>\n

Ces \u00ab\u00a0b\u00eates famili\u00e8res venues d\u2019un autre monde\u00a0\u00bb, qui est celui de notre intellect tentant de d\u00e9chiffrer l\u2019\u00e9nigme du monde, portent le nom de \u00ab\u00a0th\u00e9orie des cordes\u00a0\u00bb et de \u00ab\u00a0gravit\u00e9 quantique \u00e0 boucles\u00a0\u00bb\u2026 Mais il faut bien admettre qu\u2019elles ne sont gu\u00e8re famili\u00e8res. Elles cherchent \u00e0 unifier les quatre interactions fondamentales que nous connaissons, \u00e0 savoir la gravitation d\u2019une part, d\u00e9crite par la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale d\u2019Einstein, l\u2019\u00e9lectromagn\u00e9tisme et les interactions nucl\u00e9aires forte et faible d\u2019autre part, d\u00e9crites par la m\u00e9canique quantique. La th\u00e9orie des cordes part d\u2019une id\u00e9e tr\u00e8s \u00e9l\u00e9gante qui consiste \u00e0 repr\u00e9senter les constituants fondamentaux de la mati\u00e8re non pas comme des particules ponctuelles, mais par des segments d\u2019espace unidimensionnels de tr\u00e8s petite taille, qui vibreraient \u00e0 la fa\u00e7on d\u2019une corde. Dans ce sch\u00e9ma, toute particule, quelle que soit sa nature \u2013 photon, \u00e9lectron, proton, neutrino, etc. \u2013 est repr\u00e9sent\u00e9e par le m\u00eame objet g\u00e9om\u00e9trique, et ce sont les modes vibratoires de la corde qui nous la font para\u00eetre sous tel ou aspect particulaire. Il s\u2019agit l\u00e0 d\u2019un beau pas conceptuel vers l\u2019unification de la physique, puisque les centaines de particules \u00e9l\u00e9mentaires apparemment distinctes les unes des autres se regrouperaient en seulement deux familles, les cordes ouvertes et les cordes ferm\u00e9es.<\/p>\n

Une autre piste vers la relativit\u00e9 quantique est la gravitation quantique \u00e0 boucles. Ce terme un peu barbare cache une id\u00e9e somme toute naturelle\u00a0: la quantification de l\u2019espace-temps lui-m\u00eame. On sait qu\u2019en physique quantique, il existe des quantit\u00e9s irr\u00e9ductibles de certaines grandeurs, des \u00ab\u00a0quantas\u00a0\u00bb. Or, en relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale, la gravitation est mod\u00e9lis\u00e9e comme une propri\u00e9t\u00e9 g\u00e9om\u00e9trique de l\u2019espace-temps. Si l’on veut quantifier la gravitation, il faut donc supposer l\u2019existence d\u2019unit\u00e9s \u00e9l\u00e9mentaires d\u2019espace et de temps.<\/p>\n

Cela change du tout au tout la description de la r\u00e9alit\u00e9 \u00e0 tr\u00e8s petite \u00e9chelle, dans la mesure o\u00f9 il faut abandonner la notion de fond continu (comme c\u2019est encore le cas en th\u00e9orie des cordes), au profit d\u2019un r\u00e9seau discontinu d\u2019\u00a0\u00ab\u00a0atomes d\u2019espace\u00a0\u00bb, interagissant et \u00e9voluant par petits sauts temporels correspondant \u00e0 des \u00ab\u00a0atomes de temps\u00a0\u00bb. Les math\u00e9matiques qui en r\u00e9sultent, dites \u00ab\u00a0r\u00e9seaux de spins\u00a0\u00bb, sont de m\u00eame nature que celles qui tentent de d\u00e9crire le fonctionnement de notre cerveau. Les atomes d\u2019espace sont l\u2019\u00e9quivalent des neurones, et les interactions fondamentales qui les relient sont comme les axones\u2026 C\u2019est la raison pour laquelle j\u2019ai un faible pour cette th\u00e9orie, qui m\u00eale science et conscience\u2026<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

5- L’\u00e9nergie noire<\/em><\/strong><\/h2>\n

Selon H\u00e9raclite, profond philosophe du Ve<\/sup> si\u00e8cle avant notre \u00e8re, \u00ab\u00a0Nature aime se cacher \/ L\u2019harmonie invisible plus belle que la visible.\u00a0<\/i><\/em>\u00bb Plus pr\u00e8s de nous, Maurice Maeterlinck rench\u00e9rit\u00a0: \u00ab\u00a0Tout ce qui compte se passe dans l\u2019invisible.\u00a0<\/i><\/em>\u00bb<\/p>\n

Aujourd\u2019hui, les cosmologistes, dont je suis, n’h\u00e9sitent pas \u00e0 dire que l\u2019histoire et le destin de l\u2019univers sont r\u00e9ellement gouvern\u00e9s par l\u2019invisible. Non point le monde des ectoplasmes, des esprits insaisissables et autres fantasmagories, mais une forme tr\u00e8s particuli\u00e8re d\u2019\u00e9nergie, baptis\u00e9e \u00e9nergie noire, qui ne serait autre que l\u2019\u00e9nergie du vide<\/i><\/em>. De quoi s\u2019agit-il\u00a0?<\/p>\n

Dans la vie de tous les jours, le vide ne contient rien. On peut imaginer une bo\u00eete dont on enl\u00e8ve tous les objets, l’air, les microbes, les particules, le champ \u00e9lectrique, absolument tout, et l’on dira que cette bo\u00eete est vide, qu’elle ne contient plus rien. Or, en physique quantique, une bo\u00eete ne sera jamais vide. M\u00eame si on lui a enlev\u00e9 toute particule et tout rayonnement, dans son \u00e9tat le plus vide elle contiendra encore un \u00e9tat d’\u00e9nergie minimum, un \u00e9tat fondamental qui est aussi son \u00e9tat le plus stable possible. Donc le vide n’est pas vide. Il est \u00ab\u00a0ce qui se fait de plus vide\u00a0\u00bb, mais il est bourr\u00e9 d\u2019\u00e9nergie r\u00e9siduelle.<\/p>\n

H\u00e9 bien l’\u00e9nergie noire serait, transport\u00e9 \u00e0 l’\u00e9chelle cosmique, cet \u00e9tat d’\u00e9nergie minimum qui emplit tout l’espace. Car qu’est-ce que l’espace, sinon une grande bo\u00eete faite de petites bo\u00eetes? Une somme faramineuse de petites bo\u00eetes. Chaque petite bo\u00eete ne contient qu’une \u00e9nergie microscopique, qu\u2019\u00e0 notre \u00e9chelle nous pouvons continuellement n\u00e9gliger. Mais \u00e0 la taille de l’univers tout entier, la somme de toutes les petites bo\u00eetes finit par dominer les autres formes d’\u00e9nergie contenues dans la mati\u00e8re. Un peu comme la tortue finit par battre le li\u00e8vre dans la fable de La Fontaine. Le li\u00e8vre court vite, mais il se repose souvent. De m\u00eame, la mati\u00e8re p\u00e8se lourd, mais elle est tr\u00e8s localis\u00e9e et n’occupe qu’une toute petite portion de l’univers. Le vide finit par la battre \u00e0 l’usure. Ainsi, le destin global de l’univers est dict\u00e9 non par les \u00e9toiles et les galaxies, mais par le vide qui les s\u00e9pare.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

6- L’\u00e9tude des trous noirs<\/em><\/strong><\/h2>\n

Il fonde dans l’abstraction une force soustrayante et fait du minimum un empire absolu.
\n<\/i><\/em>Une force de frappe aspirante soudaine qui happe au passage goulue et qui avale comme une sorte d’insondable entonnoir des enfers froids.
\n<\/i><\/em>Monstre qui broie bouffe dig\u00e8re et ne rend rien absolument rien
\n<\/i><\/em>Ni la trace ni l’\u00e9cho fussent-ils ceux de corps jadis glorieux. <\/i><\/em><\/p>\n

C\u2019est ce que dit du trou noir le po\u00e8te, ici Andr\u00e9 Verdet. Que nous en disent le physicien et l\u2019astronome\u00a0?<\/p>\n

Le trou noir est une r\u00e9gion de l\u2019univers dans laquelle la gravit\u00e9 qui y r\u00e8gne est si forte que rien, pas m\u00eame la lumi\u00e8re, ne peut s\u2019en \u00e9chapper. Seule la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale d\u2019Einstein permet de le d\u00e9crire. La surface d\u2019un trou noir n\u2019est pas solide, ni m\u00eame mat\u00e9rielle\u00a0; c\u2019est une fronti\u00e8re g\u00e9om\u00e9trique d\u00e9limitant une zone de non-retour. On l\u2019appelle \u00ab\u00a0horizon des \u00e9v\u00e9nements\u00a0\u00bb, parce que tout \u00e9v\u00e9nement susceptible de se produire au sein du trou noir est hors de vue de tout observateur ext\u00e9rieur.<\/p>\n

En th\u00e9orie, il peut exister des trous noirs de toutes tailles et de toute masses, allant des micro-trous noirs, aussi petits qu\u2019une particule \u00e9l\u00e9mentaire avec la masse d\u2019une montagne, aux trous noirs supermassifs aussi grands que le Syst\u00e8me solaire et rassemblant l\u2019\u00e9quivalent de plusieurs milliards de soleils, en passant par les trous noirs \u00ab\u00a0ordinaires\u00a0\u00bb issus de l\u2019\u00e9volution stellaire, dont les tailles sont de quelques kilom\u00e8tres.<\/p>\n

Il est tr\u00e8s difficile de d\u00e9tecter directement les trous noirs, parce qu\u2019ils sont invisibles et que leur taille est trop petite pour \u00eatre accessible aux t\u00e9lescopes. Le d\u00e9fi pos\u00e9 aux astronomes est de d\u00e9celer les trous noirs de fa\u00e7on indirecte, \u00e0 travers le dernier cri de lumi\u00e8re \u00e9mis par la mati\u00e8re qui y tombe. Ils y sont parvenus.<\/p>\n

En attendant de les d\u00e9tecter directement, on peut les visualiser par le calcul. En 1978 j\u2019ai r\u00e9alis\u00e9 les premi\u00e8res simulations d’ordinateur permettant de \u00ab\u00a0voir\u00a0\u00bb un trou noir entour\u00e9 d’un disque de gaz brillant, comme si nous en \u00e9tions tout proches, dans un vaisseau spatial. L\u2019image “virtuelle” du trou noir ainsi obtenue figure aujourd’hui dans les manuels d’astronomie. Mais nulle l\u00e9gende ne saurait mieux lui convenir que ces deux strophes de G\u00e9rard de Nerval qui, d\u00e8s 1854, d\u00e9crivit la spirale tourbillonnante de mati\u00e8re, d’espace et de temps s’engouffrant \u00e0 tout jamais au fond du n\u00e9ant :<\/p>\n

En cherchant l’\u0153il de Dieu, je n’ai vu qu’un orbite
\n<\/i><\/em>Vaste, noir et sans fond, d’o\u00f9 la nuit qui l’habite
\n<\/i><\/em>Rayonne sur le monde et s’\u00e9paissit toujours ; <\/i><\/em><\/p>\n

\u00a0<\/i><\/em>Un arc-en-ciel \u00e9trange entoure ce puits sombre,
\n<\/i><\/em>Seuil de l’ancien chaos dont le n\u00e9ant est l’ombre,
\n<\/i><\/em>Spirale engloutissant les Mondes et les Jours !<\/i><\/em><\/p>\n

Cas d\u2019\u00e9cole o\u00f9 l’intuition du po\u00e8te a pr\u00e9c\u00e9d\u00e9 celle du scientifique\u2026<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

 <\/p>\n

Suite \u00e0 venir<\/strong><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

1- Exoplan\u00e8tes Une exoplan\u00e8te, dite aussi plan\u00e8te extrasolaire, est une plan\u00e8te en orbite autour d’un \u00e9toile autre que le Soleil. Depuis Kepler et Galil\u00e9e, qui au d\u00e9but du XVIIe\u00a0si\u00e8cle avaient compris que les \u00e9toiles devaient \u00eatre d\u2019autres syst\u00e8mes solaires, les astronomes savaient qu\u2019elles pouvaient exister, mais aucune technique d\u2019observation ne permettait de le prouver. 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