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cosmos – The Conversation
2023-08-10T18:12:15Z
tag:theconversation.com,2011:article/211164
2023-08-10T18:12:15Z
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Explorer l’univers depuis sa cour arrière (ou presque)
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/542020/original/file-20230809-19-r1poh9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=5%2C4%2C988%2C661&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Est-ce qu'il y a de la vie ailleurs?</span> <span class="attribution"><span class="source">(Shutterstock)</span></span></figcaption></figure><p>Durant mes années collégiales, j’ai travaillé à l’Observatoire astronomique de Charlevoix. </p>
<p>Pas si mal, comme emploi d’été : observer les planètes et les étoiles jusqu’au milieu de la nuit, discuter d’exploration spatiale avec des mordus d’astronomie, voir des enfants s’émerveiller des anneaux de Saturne. </p>
<p>Parmi les dizaines de nuits d’astronomie que j’ai animées, une question revenait irrévocablement :</p>
<p>« Est-ce qu’il y a de la vie ailleurs ? »</p>
<p>C’était un gros mandat, pour le cégépien que j’étais, de répondre à cette question fondamentale, articulée par les premiers philosophes, qui a transcendé le temps et les époques et <a href="https://theconversation.com/mars-decouverte-dun-ancien-environnement-propice-a-lemergence-de-la-vie-210835">qui demeure au cœur de nos réflexions rationnelles</a>. </p>
<p>Je me contentais d’un simple « fort probablement », avant de renchérir avec un surprenant « et si c’est le cas, la réponse se cache ici, sur Terre, à des endroits qu’on appelle des « analogues planétaires ».</p>
<p>Les analogues planétaires sont des endroits sur Terre qui répliquent une ou plusieurs conditions extrêmes retrouvées sur un autre corps céleste. Par exemple, la température, la pression et la radiation solaire.</p>
<p>Pour des raisons techniques et financières, il n’est pas réaliste d’effectuer plusieurs missions spatiales par année, habitées ou non, d’autant plus que celles-ci s’exécutent en plusieurs années.</p>
<p>Or, la Terre, notre magnifique planète bleue où la vie prospère, possède des endroits extrêmes, dangereux, cruels. Ces endroits peuvent reproduire certaines conditions que l’on retrouverait dans les déserts arides de Mars ou dans l’atmosphère suffocante de Vénus. </p>
<p>Et si ces endroits étaient en fait des habitats, où la vie s’est développée ? </p>
<h2>Des lacs sous la glace</h2>
<p>Prenons l’exemple d’Europe, l’une des lunes de Jupiter, qui figure au sommet des candidates, avec Mars, dans notre quête à la vie extraterrestre. Sa surface est couverte d’une épaisse couche de glace d’environ 10 kilomètres, sous laquelle se trouve… un océan. Un océan <a href="https://doi.org/10.1038/34857">d’eau… liquide !</a> </p>
<p>Il s’avère qu’en Antarctique, près de 400 lacs existent dans des conditions similaires, c’est-à-dire qu’ils se trouvent en dessous d’une couche de glace permanente, protégés de tout ce qui se déroule à la surface. On les appelle des lacs « sous-glaciaires ».</p>
<p>C’est le cas du <a href="https://doi.org/10.1038/414603a">lac Vostok</a>, le plus gros et le plus profond en Antarctique. C’est dans les années 60 que les scientifiques ont soupçonné la présence d’un lac sous une épaisse couche de quatre kilomètres de glace. </p>
<p>Cette barrière glacée prive le lac d’échanges gazeux avec l’atmosphère, d’exposition à la radiation solaire et en fait un endroit sombre en permanence, pauvre en nutriments en plus de subir des pressions énormes. Pas très hospitalier ! </p>
<p>Cependant, l’eau à la surface du lac est concentrée en oxygène, l’élément chimique clé pour le métabolisme vivant. </p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/542010/original/file-20230809-24-a15igl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/542010/original/file-20230809-24-a15igl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/542010/original/file-20230809-24-a15igl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=1067&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/542010/original/file-20230809-24-a15igl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=1067&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/542010/original/file-20230809-24-a15igl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=1067&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/542010/original/file-20230809-24-a15igl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1340&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/542010/original/file-20230809-24-a15igl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1340&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/542010/original/file-20230809-24-a15igl.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1340&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Le lac sous-glaciaire Vostok (Antarctique) est situé sous quatre kilomètres de glace.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Wikimedia</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Un amour pour les conditions extrêmes</h2>
<p>En 2008, des <a href="https://doi.org/10.1126/science.286.5447.2144">analyses de la glace qui recouvre Vostok</a> ont révélé la présence de micro-organismes ! C’est alors possible, pour la vie, de s’adapter dans des environnements hostiles qui seraient fatals pour la majorité des organismes. Ces superorganismes, ou organismes « extrêmophiles », sont capables de tolérer ces conditions extrêmes. </p>
<p>Par conséquent, les eaux de Vostok, isolées de la surface terrestre depuis des millions d’années, pourraient bien contenir de la vie également. Un analogue planétaire idéal !</p>
<p>Étudier le lac Vostok, et ses possibles formes de vie extrêmophiles, c’est presque comme être sur Europe, la lune de Jupiter. Et c’est presque comme étudier son océan. Si le lac Vostok a pu développer de la vie, la question est légitime : pourquoi pas l’océan d’Europe aussi ?</p>
<p>Les lacs sous-glaciaires comme Vostok sont un exemple parmi les dizaines de sites d’analogues planétaires répertoriés. Par exemple, afin d’étudier certains cratères martiens, les <a href="https://doi.org/10.1017/S1473550413000396">déserts terriens sont les terrains de jeux parfaits !</a> Les scientifiques explorent les déserts Mojave (aux États-Unis), <a href="https://doi.org/10.1038/s41467-023-36172-1">Atacama (Chili)</a> et Namib (en Afrique), qui sont secs et arides. Leur sol contient également des extrêmophiles, dont l’étude nous informe sur le développement de la vie dans des environnements chauds, où l’eau est limitée.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/542017/original/file-20230809-17-hzx8dz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="désert Mojave" src="https://images.theconversation.com/files/542017/original/file-20230809-17-hzx8dz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/542017/original/file-20230809-17-hzx8dz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=382&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/542017/original/file-20230809-17-hzx8dz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=382&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/542017/original/file-20230809-17-hzx8dz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=382&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/542017/original/file-20230809-17-hzx8dz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=480&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/542017/original/file-20230809-17-hzx8dz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=480&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/542017/original/file-20230809-17-hzx8dz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=480&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Le sol du désert Mojave contient des organismes extrêmophiles.</span>
<span class="attribution"><span class="source">(Shutterstock)</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Préparer les missions spatiales sur Terre</h2>
<p>Outre une compréhension sur la vie et son émergence, investiguer les analogues planétaires revêt un autre avantage : préparer et simuler des missions spatiales.</p>
<p>Imaginez – si on développe une nouvelle technologie pour échantillonner une roche sur Mars, il serait d’abord sage de la tester avant, n’est-ce pas ? Et pas seulement à l’intérieur de studios à la NASA, où les paramètres sont contrôlés. Il faut se rendre à l’extérieur, en régions éloignées, peu confortables. </p>
<p>C’est ce que faisaient les <a href="https://doi.org/10.1130/SPE483">astronautes des programmes Apollo dans les années 50 et 60</a> (ceux qui visaient la Lune). Ils allaient dans des cratères d’impact de météorite, dans des volcans, dans des déserts, partout sur Terre, durant des mois. Tout ça pour pratiquer leurs techniques avec divers outils adaptés, le tout ralenti par leur combinaison spatiale. </p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/542009/original/file-20230809-27-z4e7sr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/542009/original/file-20230809-27-z4e7sr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/542009/original/file-20230809-27-z4e7sr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/542009/original/file-20230809-27-z4e7sr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/542009/original/file-20230809-27-z4e7sr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/542009/original/file-20230809-27-z4e7sr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/542009/original/file-20230809-27-z4e7sr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/542009/original/file-20230809-27-z4e7sr.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Les astronautes Dave Scott (gauche) et Jim Irwin (droite) pratiquent l’échantillonnage de roches pour une éventuelle mission sur la Lune en 1971.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Le livre Analogs for Planetary Exploration (2011)</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Tout commence sur Terre</h2>
<p>L’exploration spatiale et la compréhension de notre Système solaire commencent sur Terre. D’abord contre-intuitive, cette idée est en fait riche de sens lorsqu’on pense aux environnements éloignés, quasi inaccessibles et extrêmes que notre planète renferme. </p>
<p>C’est de cette manière qu’ont émergé l’astrochimie et l’astrobiologie, des domaines multidisciplinaires qui nous outillent dans nos recherches sur l’évolution de la Terre et de la vie.</p>
<p>Maintenant, si on me reposait la question « Est-ce qu’il y a de la vie ailleurs ? », moi, toujours naïf, mais qui commence son doctorat en chimie des milieux polaires extrêmes, répondrait : </p>
<blockquote>
<p>Je t’en reparle dans 5 ans ! </p>
</blockquote>
<p>Blague à part, les analogues possèdent leurs limites dans la mesure où les conditions ne seront jamais recréées en totalité ni entièrement. Par conséquent, les scientifiques doivent être prudents dans leur démarche et éviter les conclusions hâtives. </p>
<p>De la vie dans Vostok n’est pas synonyme de vie sur Europe, loin de là. Disons néanmoins que c’est une excellente première étape qui nous aide énormément à orienter les prochaines missions.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/211164/count.gif" alt="La Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Daniel Fillion ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Les analogues planétaires sont des endroits sur Terre qui sont tellement extrêmes qu’ils répliquent des corps célestes dans le Système solaire.
Daniel Fillion, Candidat au doctorat en océanographie, Université du Québec à Rimouski (UQAR)
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/170662
2021-10-27T20:42:06Z
2021-10-27T20:42:06Z
Découverte d’une nouvelle superstructure de galaxies lointaines : les dessous d’une enquête de 10 ans
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/428622/original/file-20211026-19-oye62k.png?ixlib=rb-1.1.0&rect=168%2C0%2C717%2C358&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Amas de galaxies A370 vu par Hubble</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://esahubble.org/images/heic1711a/">NASA, ESA/Hubble, HST Frontier Fields</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>Qu’est-ce qu’une découverte en astrophysique ? Les premiers résultats préliminaires, ou la confirmation finale ? Tout cela à la fois ?</p>
<p>Cas pratique : nous venons de découvrir une nouvelle structure de galaxies lointaines avec des observations de télescopes à Hawaii et en Arizona.</p>
<p>Cet ensemble de galaxies jeunes est observé lorsque l’univers n’était âgé que de 3 milliards d’années. Nos calculs montrent qu’elle est destinée à évoluer vers une superstructure très massive. Plus surprenant, cette structure de galaxies questionne nos modèles puisque les taux de formation d’étoiles observés n’étaient pas prédits à ce niveau…</p>
<p>Cette enquête scientifique presque sous forme d’une aventure a commencé il y a plus d’une décennie avec des observations depuis l’espace.</p>
<h2>Histoire de l’univers en deux paragraphes</h2>
<p>Les grandes lignes de l’histoire de l’univers semblent globalement comprises par les scientifiques qui ont développé le « modèle cosmologique de concordance » (ou modèle du Big Bang en simplifié) qui est en accord avec de très nombreuses observations et a un fort pouvoir prédictif ; cependant de nombreuses questions demeurent, comme la nature (et l’existence même) de la matière noire ou de l’énergie sombre, les mécanismes physiques à l’œuvre lors des premiers instants, l’origine des toutes premières étoiles et galaxies, les propriétés de la gravitation, ou encore la persistance de certaines tensions entre des mesures qui ne s’accordent pas complètement. Ainsi, de nouvelles observations plus précises et des développements théoriques plus poussés sont nécessaires pour faire progresser ces questions.</p>
<p>Dans ce cadre de pensée conforté par des mesures précises, l’univers est en expansion depuis <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%82ge_de_l%27Univers">13,8 milliards d’années</a> en se refroidissant, l’hydrogène a été synthétisé durant les trois premières minutes, la lumière s’est découplée de la matière ordinaire (dite <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_baryonique">baryonique</a>) vers 370 000 ans en produisant la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_diffus_cosmologique">lumière fossile</a>, les premières étoiles et galaxies sont probablement apparues avant 400 millions d’années, et depuis les grandes structures se sont formées et ont évolué pour donner aujourd’hui des galaxies complexes situées pour la plupart dans d’immenses amas de galaxies eux-mêmes situés dans des <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Superamas_de_galaxies">super-amas de galaxies</a>.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/428621/original/file-20211026-19-yr5z0z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/428621/original/file-20211026-19-yr5z0z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=668&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/428621/original/file-20211026-19-yr5z0z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=668&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/428621/original/file-20211026-19-yr5z0z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=668&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/428621/original/file-20211026-19-yr5z0z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=839&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/428621/original/file-20211026-19-yr5z0z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=839&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/428621/original/file-20211026-19-yr5z0z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=839&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">l’amas de galaxies A370.</span>
<span class="attribution"><span class="source">NASA, ESA/Hubble, HST Frontier Fields</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Parmi les nombreuses manières de mieux retracer l’histoire de la structuration de l’univers, suivre l’évolution des galaxies depuis l’univers très lointain en les observant est une piste explorée depuis longtemps, toujours riche et fructueuse en résultats. Depuis peu se dessine un champ d’études assez proche et émergent, celui d’essayer de comprendre comment se forment et évoluent non pas les galaxies, mais ici les amas de galaxies qui sont devenues les plus grandes structures de l’univers.</p>
<h2>Les amas de galaxies</h2>
<p>Les <a href="https://theconversation.com/dans-le-chaudron-de-lunivers-les-amas-de-galaxies-66187">amas de galaxies</a> sont un ensemble de milliers de galaxies, de gaz chaud et… de 80 % de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_noire">matière noire</a> (cette matière qui gravite mais n’est pas observable, actuellement <a href="https://theconversation.com/de-lorigine-de-lunivers-a-lenergie-noire-conversation-avec-francoise-combes-medaille-dor-cnrs-2020-146123">hypothétique</a> mais dont la présence est cohérente en astrophysique), pesant environ 10<sup>14</sup> masses solaires au total. Ce sont des structures passionnantes à comprendre, puisqu’elles peuvent nous renseigner sur les valeurs de certains <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Param%C3%A8tre_cosmologique">paramètres cosmologiques</a> (comme la densité de matière noire dans l’Univers) ainsi que sur de nombreux processus physiques comme l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Effondrement_gravitationnel">effondrement gravitationnel</a> (le fait que la matière soit attirée par une zone plus dense par attraction gravitationnelle) dans les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Halo_de_mati%C3%A8re_noire">halos les plus massifs</a>, le lien entre matières noire et baryonique, les échanges d’énergie aux grandes échelles, ou l’évolution des galaxies en milieu dense.</p>
<p>Or les « parents » de ces amas (les progéniteurs) sont quasiment inobservés dans le passé, car très difficilement détectables, alors que l’on souhaiterait pouvoir retracer leur parenté, leur passé et ainsi comparer les données aux prédictions des modèles et des simulations. Dès lors, les équipes d’astrophysiciens redoublent d’efforts et de ruses pour observer et essayer d’identifier ces élusifs amas de galaxies lointains, que l’on appelle protoamas de galaxies.</p>
<p>Pourquoi les protoamas de galaxies sont-ils difficilement détectables ? À moins d’avoir un relevé spectroscopique qui donne précisément les distances et vitesses des galaxies, ou d’utiliser une méthode détectant le gaz chaud (en rayons X ou dans le millimétrique), les images du ciel seules, quoique précises, ne permettent pas de différencier les galaxies appartenant à un amas ou protoamas des galaxies en avant-plan ou arrière-plan : les images montrent de nombreuses galaxies sans qu’il soit aisé de déterminer avec précision s’il existe un protoamas ou – s’il existe – quelles en sont les galaxies membres.</p>
<h2>Que croit-on savoir et que sait-on des protoamas de galaxies ?</h2>
<p>Les protoamas constituent donc les pièces manquantes du puzzle permettant de reconstituer avec précision la formation des grandes structures de l’univers.</p>
<figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/428623/original/file-20211026-17-ga537d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/428623/original/file-20211026-17-ga537d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=221&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/428623/original/file-20211026-17-ga537d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=221&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/428623/original/file-20211026-17-ga537d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=221&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/428623/original/file-20211026-17-ga537d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=277&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/428623/original/file-20211026-17-ga537d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=277&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/428623/original/file-20211026-17-ga537d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=277&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Exemple d’un modèle d’évolution d’un protoamas de galaxies (à droite) vers un amas de galaxies (à g) (fig 13 de Shimakawa et coll., 2018).</span>
<span class="attribution"><span class="source">Shimakawa et coll., 2018</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Puisque les modèles de formation des amas de galaxies proches semblent assez précis quand on les compare aux données disponibles, la communauté scientifique les utilise logiquement pour prédire ce que pourraient être les protoamas de galaxies dans l’univers jeune. On croit donc savoir que les protoamas de galaxies pourraient se former assez tôt (avant le premier milliard d’années) et abriter déjà les galaxies les plus massives de leur génération. Cependant, plusieurs protoamas au final formeront un amas de galaxies par fusions successives. Il n’y a donc pas un seul protoamas progéniteur d’un amas de galaxies, mais bien plusieurs, ce qui rendrait leur détection encore plus difficile. Nous pensons également que les galaxies des protoamas subissent une phase de formation d’étoiles très intense et assez limitée dans le temps. Concomitamment, de grands réservoirs de gaz baryonique froid devraient être présents dans ces protoamas entre les galaxies afin d’alimenter cette formation stellaire très soutenue.</p>
<figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/428629/original/file-20211026-15-177ue1m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/428629/original/file-20211026-15-177ue1m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=297&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/428629/original/file-20211026-15-177ue1m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=297&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/428629/original/file-20211026-15-177ue1m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=297&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/428629/original/file-20211026-15-177ue1m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=373&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/428629/original/file-20211026-15-177ue1m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=373&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/428629/original/file-20211026-15-177ue1m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=373&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">un protoamas de galaxies détecté en 2016.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Wang et coll., 2016, A&A</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p><a href="https://arxiv.org/abs/1610.05201">Plusieurs protoamas de galaxies</a> ont déjà été détectés et confirmés comme tels. L’un des plus lointains se situe lorsque l’univers avait environ 800 millions d’années et <a href="https://arxiv.org/abs/1912.01625">quelques</a> dizaines correspondent à des époques entre 1,2 et 3,3 milliards d’années. La plupart contiennent des galaxies déjà très massives et « sèches » (ne formant plus d’étoiles), pas vraiment en accord avec les prédictions. Une équipe en <a href="https://arxiv.org/abs/1809.08755">2018</a> a élaboré un scénario de formation des amas sur la base de 3 protoamas de galaxies. Bien que ce modèle soit pertinent, il apparaît que le petit nombre de protoamas et le manque de diversité limitent actuellement notre compréhension.</p>
<h2>La découverte du protoamas de galaxies G237</h2>
<p>C’est dans ce contexte que « notre » protoamas de galaxies, répondant au doux nom raccourci de G237 (image ci-dessous), apporte une nouveauté. D’abord, il est confirmé par de belles observations effectuées à <a href="https://subarutelescope.org/en/results/2021/10/26/3001.html">Hawaii</a> et en <a href="https://www.lbto.org/G237.html">Arizona</a> pour être à une époque où l’Univers avait 3 milliards d’années (redshift z=2,16). C’est un imposant travail d’arriver à cette confirmation avec plusieurs dizaines de galaxies scrutées, dirigé par mes chers collègues <a href="https://arxiv.org/abs/2008.13614">Dr Yusei Koyama (Japon et Hawaii)</a> et <a href="https://arxiv.org/abs/2109.04396">Dr Mari Polletta (Italie et France)</a>.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/428612/original/file-20211026-25-iddo3z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/428612/original/file-20211026-25-iddo3z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/428612/original/file-20211026-25-iddo3z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/428612/original/file-20211026-25-iddo3z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/428612/original/file-20211026-25-iddo3z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/428612/original/file-20211026-25-iddo3z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/428612/original/file-20211026-25-iddo3z.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Région du ciel montrant le proto-amas de galaxies G237 lorsque l’Univers était âgé d’environ 3 milliards d’années.</span>
<span class="attribution"><span class="source">ESA/Herschel and XMM-Newton ; NASA/Spitzer ; NAOJ/Subaru ; ESO/VISTA ; Polletta et coll., Koyama et coll.</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Cette époque cosmique correspond au maximum de densité de formation d’étoiles dans l’Univers. Ensuite, des observations spatiales précédentes nous permettent de mesurer le taux de formation d’étoiles. Surprise : le taux est extrême, plusieurs milliers de masses solaires par an : les galaxies forment tellement d’étoiles que nos modèles et simulations peinent à expliquer ce rythme effréné. Enfin, en prédisant la masse qu’il acquerra lorsque G237 sera devenu un « vrai » grand amas de galaxies, nous avons calculé qu’il pèserait 5 ou 6 fois 10<sup>14</sup> masses solaires, soit l’équivalent du <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Superamas_de_la_Vierge">superamas de galaxies</a> auquel notre Galaxie, la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Voie_lact%C3%A9e">Voie lactée</a>, appartient. Tant d’informations dans un protoamas a priori standard !</p>
<h2>Qu’a t-on vraiment découvert ?</h2>
<p>Les deux articles scientifiques que nous venons de publier en <a href="https://arxiv.org/abs/2008.13614">2020</a> et <a href="https://arxiv.org/abs/2109.04396">2021</a> relatant cette découverte, concernent la confirmation que G237 est bien un protoamas de galaxies. Mais comment avons-nous choisi cet endroit pour pointer les plus grands télescopes du monde ? Pas par hasard, évidemment.</p>
<figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/428627/original/file-20211026-21-x79tkx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/428627/original/file-20211026-21-x79tkx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=416&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/428627/original/file-20211026-21-x79tkx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=416&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/428627/original/file-20211026-21-x79tkx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=416&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/428627/original/file-20211026-21-x79tkx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=523&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/428627/original/file-20211026-21-x79tkx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=523&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/428627/original/file-20211026-21-x79tkx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=523&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">les candidats protoamas de galaxies découverts par Planck puis Herschel.</span>
<span class="attribution"><span class="source">ESA and the Planck Collaboration/H. Dole, D. Guéry & G. Hurier, IAS/University Paris-Sud/CNRS/CNES</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>L’histoire commence en 2009, avec le lancement des missions spatiales européennes <a href="https://theconversation.com/voyage-en-galaxies-ce-que-herschel-et-planck-nous-ont-appris-1-48622">Planck et Herschel</a>. Avec Planck, nous avions découvert <a href="https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Herschel_and_Planck_find_missing_clue_to_galaxy_cluster_formation">environ 2000 candidats protoamas</a> de galaxies réparties sur tout le ciel, et avec Herschel et <a href="https://www.nasa.gov/mission_pages/spitzer/main/index.html">Spitzer</a> (de la NASA), j’ai moi-même dirigé le programme de premières études plus poussées <a href="https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2020/05/Looking_back_in_time_with_Herschel_and_Planck">sur environ 200 de ces candidats en infrarouge</a>. Leur particularité : ils devraient former des quantités impressionnantes d’étoiles, vus leurs flux intenses en infrarouge. De sorte qu’en 2015, si nous n’avions pas de confirmation, nous avions de très forts soupçons argumentés quant à la nature de protoamas de la majorité de ces candidats. Mais cela restait au stade d’hypothèse.</p>
<p>De nombreuses observations depuis l’espace en infrarouge et au sol avec des télescopes dans plusieurs longueurs d’ondes, plusieurs thèses de doctorat, de nombreux stages d’étudiants, pas mal d’interrogations, de reculs parfois, de propositions de télescopes et d’<a href="https://anr.fr/fr/actualites-de-lanr/details/news/publication-des-resultats-definitifs-de-laapg-2020-1-229-projets-de-recherche-selectionnes/">ANR</a> soumises (et rarement acceptées), de tentatives infructueuses, de discussions et d’analyses plus tard, nous voici avec cette première confirmation en main, avec à la clef une surprise quant au désaccord entre observations et modèles. </p>
<p>La découverte est donc un long processus, commencé bien avant le lancement de Planck et de Herschel puisqu’il y avait eu des prévisions de détectabilité en amont, durant une ou plusieurs décennies. Il n’est pas terminé car il faut résoudre ce désaccord, obtenir d’autres confirmations, en préparant la venue de données exquises qui viendront des missions spatiales <a href="https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb">Webb</a> (lancé en décembre 2021) et <a href="https://theconversation.com/bonnes-feuilles-le-cote-obscur-de-lunivers-147791">Euclid</a> (<a href="https://www.esa.int/Space_in_Member_States/France/Le_telescope_spatial_Euclid_est_en_bonne_voie">lancé en 2023, mission ESA</a>). Une belle aventure haletante !</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/428628/original/file-20211026-25-uoxrea.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/428628/original/file-20211026-25-uoxrea.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=379&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/428628/original/file-20211026-25-uoxrea.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=379&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/428628/original/file-20211026-25-uoxrea.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=379&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/428628/original/file-20211026-25-uoxrea.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=476&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/428628/original/file-20211026-25-uoxrea.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=476&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/428628/original/file-20211026-25-uoxrea.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=476&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Plusieurs centaines de candidats protoamas de galaxies observés par Herschel.</span>
<span class="attribution"><span class="source">ESA/Herschel/SPIRE/Planck consortia and H. Dole, D. Guéry, IAS, CNRS, Université Paris-Saclay</span></span>
</figcaption>
</figure><img src="https://counter.theconversation.com/content/170662/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Hervé Dole ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Ces galaxies sont observées lorsque l’univers n’était âgé que de 3 milliards d’années. Récit de l’intérieur d’une découverte, qui est une confirmation d’un travail commencé il y a une décennie.
Hervé Dole, Professeur (astrophysique et physique) - Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS & Univ. Paris-Saclay), Université Paris-Saclay
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/167873
2021-09-24T13:46:57Z
2021-09-24T13:46:57Z
D’amour et de fusée : comment avoir des relations sexuelles dans l’espace et assurer ainsi la survie et le bien-être de l’humanité ?
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/422652/original/file-20210922-24-toeck5.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=45%2C0%2C5024%2C3324&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Il est important de comprendre la sexualité et l'érotisme dans l'espace.</span> <span class="attribution"><span class="source">(Photo by Nong Vang on Unsplash)</span></span></figcaption></figure><p>« Houston, nous avons un problème ! »</p>
<p>Si nous voulons voyager dans le cosmos et devenir une espèce interplanétaire, nous devons être en mesure de vivre l’amour et de le faire dans l’espace. Les organisations spatiales ne sont toutefois pas prêtes à cette éventualité.</p>
<p>Dans le domaine spatial, tant les organismes nationaux que les entreprises privées — notamment la <a href="https://www.nasa.gov/">NASA</a> et <a href="https://www.spacex.com/">SpaceX</a> –visent à coloniser la planète Mars et à confier à des êtres humains des missions de longue durée dans l’espace. Par contre, les questions liées aux <a href="https://fivethirtyeight.com/features/space-sex-is-serious-business/">besoins intimes et sexuels des astronautes et des futurs citoyens et citoyennes du cosmos</a> n’ont pas encore été abordées.</p>
<p>Intenable, cette situation doit évoluer si nous espérons un jour coloniser de nouvelles planètes et poursuivre notre expansion dans l’univers. Ainsi, nous devrons apprendre à nous reproduire en toute sécurité dans l’espace et à nous y créer une vie intime satisfaisante. Pour ce faire, il faudra toutefois que les programmes spatiaux repensent la manière dont ils abordent l’exploration spatiale et considèrent l’être humain comme une personne à part entière éprouvant des besoins et des désirs spécifiques.</p>
<p>Selon des chercheuses et chercheurs étudiant la psychologie de la sexualité humaine et les aspects psychosociaux des facteurs humains dans l’espace, il est grand temps que les programmes spatiaux adoptent une nouvelle discipline : la <em>sexologie spatiale</em>, soit l’étude scientifique exhaustive de l’intimité et de la sexualité hors de la Terre.</p>
<h2>L’ultime frontière de l’intimité</h2>
<p>L’amour et la sexualité sont au cœur de la vie humaine. Pourtant, des organisations spatiales publiques et privées préparent des missions de longue durée vers la <a href="https://www.nasa.gov/specials/artemis/">Station spatiale internationale, la Lune ou Mars</a>, et ce, sans avoir effectué de recherches sérieuses ou élaboré de plans concrets sur l’érotisme dans l’espace. C’est une chose de <a href="https://www.cbc.ca/news/technology/mars-perseverance-images-1.5922940">poser des astromobiles sur une autre planète</a> ou de <a href="https://www.forbes.com/sites/rcarson/2021/08/17/billionaires-in-space-privilege-or-progress/">lancer des milliardaires en orbite</a> ; c’en est une autre d’envoyer des êtres humains avec des besoins pour séjourner longtemps dans l’espace.</p>
<p>En pratique, la fuséologie peut nous faire voyager dans l’espace. Cela étant, la survie et la prospérité de notre civilisation spatiale repose sur les relations humaines. Dès lors, nous soutenons qu’une limitation de l’intimité dans le cosmos risque de nuire à la santé mentale et sexuelle des astronautes, aux performances des équipages et au succès de leurs missions. En revanche, permettre l’érotisme dans l’espace pourrait aider l’être humain à s’adapter à la vie spatiale et rehausser le bien-être des futurs citoyens et citoyennes interplanétaire.</p>
<p>N’oublions pas que l’espace constitue un milieu hostile et que l’existence dans les vaisseaux, stations et colonies spatiaux posera à l’être humain des défis importants en matière d’intimité — par exemple, la <a href="https://doi.org/10.1007/978-3-319-09575-2_211-1">radioexposition, les variations gravitationnelles, l’isolement social ou le stress inhérent à un séjour dans un habitat éloigné et confiné</a>. Dans un proche avenir, l’existence dans l’espace pourrait se traduire par un accès limité à des partenaires sexuels, des restrictions à la vie privée et des tensions accrues entre membres d’équipage, et ce, dans des situations potentiellement dangereuses <a href="https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2009.01.002">exigeant une pleine et entière coopération</a>.</p>
<p>Jusqu’à présent, les programmes spatiaux ont omis la question du sexe dans l’espace. Les rares études qui traitent du sujet portent principalement sur les répercussions des radiations, de la microgravité ou de la surpesanteur sur la <a href="https://www.nationalgeographic.com/science/article/can-humans-have-babies-on-mars-space-it-may-be-harder-than-you-think">reproduction d’animaux (p. ex., rongeurs, amphibiens et insectes)</a>.</p>
<h2>Plaisirs et tabous</h2>
<p>Toutefois, la sexualité humaine va bien au-delà du simple processus de reproduction. Elle intègre des dynamiques complexes d’ordre psychologique, émotionnel et relationnel. Par ailleurs, le plaisir et le divertissement jouent des rôles importants dans la recherche de l’amour et du sexe. L’exploration spatiale exige donc que nous ayons le courage d’aborder franchement et globalement les questions liées aux besoins intimes de l’être humain.</p>
<p>Ici, l’abstinence ne constitue pas une option viable. A contrario, permettre la masturbation et les rapports sexuels chez les astronautes pourraient favoriser <a href="https://www.plannedparenthood.org/learn/sex-pleasure-and-sexual-dysfunction/sex-and-pleasure">leur détente, leur sommeil et le soulagement de leurs douleurs</a>. En outre, ils pourraient aussi permettre de <a href="https://doi.org/10.1007/s10508-007-9175-2">nouer et entretenir des relations amoureuses ou sexuelles</a> et ainsi mieux s’adapter à la vie dans l’espace.</p>
<p>Du reste, l’étude des enjeux sexologiques liés à la vie humaine dans l’espace pourrait contribuer grandement à la lutte contre le sexisme, la discrimination, le harcèlement et la violence à caractère sexuel. Ces abus restent malheureusement omniprésents dans les domaines scientifique et militaire, piliers des programmes spatiaux.</p>
<p>En raison de leurs <a href="https://www.wired.com/2008/07/sex-in-space-wh/">tabous et points de vue conservateurs en matière de sexualité</a>, des organisations préfèrent peut-être ignorer l’importance réelle de l’intimité et de la sexualité dans l’espace. De même, certaines considèrent qu’il ne s’agit pas là d’un problème ou qu’il y a des <a href="https://www.cgpublishing.com/Books/SpaceSex.html">questions plus urgentes à régler</a>. De telles attitudes révèlent toutefois un manque de prospective. D’une part, la réalisation de travaux scientifiques de qualité exige temps et ressources ; d’autre part, la santé et le bien-être sexuel — y compris le plaisir — sont de plus en plus <a href="https://doi.org/10.1080/19317611.2017.1353865">reconnue comme des droits humains</a>.</p>
<figure>
<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/SLwoYUvEi6A?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">L’astrophysicien Neil deGrasse Tyson répond à la question d’un fan sur le sexe dans l’espace.</span></figcaption>
</figure>
<p>Dans le présent contexte, « de plus en plus » signifie que les organismes publics et les entreprises privées du secteur spatial pourraient être tenus responsables du bien-être sexuel et de la santé reproductive des personnes qu’elles envoient dans l’espace.</p>
<p>Si un drame survient, les organisations spatiales qui se plieront aux idées conservatrices de leurs bailleurs de fonds risquent bien de payer publiquement et médiatiquement le prix de leur inaction. Plus particulièrement, la justice pourrait sanctionner sévèrement une organisation qui n’aurait même pas tenté d’aborder la question de l’érotisme humain dans l’espace. Il en irait de même pour le grand public qui apprendrait que des sociétés ont sciemment omis de mener les recherches appropriées et de <a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11540233/">prendre les précautions nécessaires — réclamées par les scientifiques depuis plus de 30 ans</a>.</p>
<h2>L’intimité « outre-Terre »</h2>
<p>À l’avenir, les organisations spatiales devront cesser d’éviter les questions liées à la sexualité et reconnaître pleinement l’importance de l’amour, du sexe et des relations intimes dans la vie de tout être humain.</p>
<p>Nous les encourageons donc à favoriser l’essor de la sexologie spatiale en tant que domaine scientifique et programme de recherche visant non seulement l’étude du sexe dans l’espace, mais également la conception de systèmes, d’habitats et de programmes de formation permettant à l’intimité d’exister au-delà de la Terre.</p>
<p>À notre avis, compte tenu de son expertise et du climat sociopolitique du Canada, l’<a href="https://www.asc-csa.gc.ca/eng/default.asp">Agence spatiale canadienne</a> est des mieux positionnées pour devenir un leader mondial de la sexologie spatiale. En effet, elle dispose des moyens nécessaires à la création de voyages spatiaux à la fois éthiques et agréables. Pour l’heure, continuons d’<a href="https://www.oxfordreference.com/view/10.1093/acref/9780199567454.001.0001/acref-9780199567454-e-274">« oser aller où personne n’a jamais été »</a>.…</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/167873/count.gif" alt="La Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Simon Dubé reçoit du financement de la part des Fonds de Recherche du Québec - Santé (FRQS).</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Judith Lapierre a reçu un financement en 1999, en tant qu'entrepreneur de l'Agence spatiale canadienne pour un programme international de recherche sur les facteurs humains dans la simulation spatiale. Ses fonds de recherche actuels sont liés à la justice sociale et au logement (FRQSC), aux besoins des autochtones en milieu urbain, à l'autonomisation et à la sécurité culturelle en matière de santé préventive (Alliance Santé Québec) et au dépistage universel des femmes victimes de violence (FSI, ULaval).
</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Maria Santaguida a reçu des financements de Fonds de Recherche du Québec - Société et culture (FRQSC).</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Dave Anctil et Lisa Giaccari ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur poste universitaire.</span></em></p>
Avec le décollage de l’exploration spatiale, il sera de plus en plus important d’étudier et de comprendre la sexualité, l’intimité, le désir et le plaisir hors de la planète Terre.
Simon Dubé, PhD Candidate and Public Scholar, Psychology of Human Sexuality, Erobotics & Space Sexology, Concordia University
Dave Anctil, Chercheur affilié à l'Observatoire international sur les impacts sociétaux de l’intelligence artificielle et du numérique (OBVIA), Université Laval
Judith Lapierre, Professor, Faculty of Nursing Science, Université Laval
Lisa Giaccari, Research assistant, Concordia Vision Laboratory, Concordia University
Maria Santaguida, PhD Candidate in Psychology, Concordia University
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/166444
2021-09-20T20:44:04Z
2021-09-20T20:44:04Z
WEAVE : tisser des fibres optiques pour explorer le cosmos
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/421055/original/file-20210914-21-1abwpdi.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C11%2C2556%2C1904&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Le télescope William Herschel accueille un nouvel instrument qui permet d’étudier des milliers d’objets simultanément grâce à ses fibres optiques robotisées.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/03/William_Herschel_telescope">2©pem/Wikimedia Commons</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>Au sommet du Roque de Los Muchachos sur l’île de La Palma aux Canaries, le télescope William Herschel vient d’accueillir son nouveau spectrographe multi-objets. Celui-ci va permettre d’analyser simultanément la lumière d’environ 1000 objets cosmiques répartis à différents endroits du ciel.</p>
<p>Un des huit objectifs de WEAVE est d’étudier les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Quasar">« quasi-stellar objects »</a>, des noyaux de galaxies qui abritent un trou noir et sont de puissantes sources de rayonnement électromagnétique. Ces objets, observables à de très grandes distances, sont utilisés pour sonder la structure de l’univers à grande échelle, les propriétés des galaxies, et celles du milieu intergalactique dans les premiers trois milliards d’années à partir du Big Bang.</p>
<p>Un autre objectif est d’étudier des objets très proches comme les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Naine_blanche">naines blanches</a>, des étoiles extrêmement denses. Avec les spectres WEAVE, nous déterminerons les masses et les températures de plus de 100 000 naines blanches, et donc leurs âges grâce à la loi de refroidissement des naines blanches.</p>
<p>Mais c’est le relevé d’« archéologie galactique » qui occupera la majeure partie du temps d’observation de WEAVE : les spectres des étoiles observés nous permettront de mieux comprendre la structure de la Galaxie, sa formation et son évolution au cours des longs 13,5 milliards d’années de son histoire.</p>
<h2>La spectroscopie, ou comment décomposer la lumière des étoiles nous en apprend plus sur le cosmos</h2>
<p>À la fin du XIX<sup>e</sup> siècle, des astronomes tels que <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Jules_Janssen">Jules Janssen</a> (1824-1907) et <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Angelo_Secchi">Angelo Secchi</a> (1818-1878) ont commencé à étudier systématiquement la lumière du Soleil, des planètes et des étoiles. Ils ont dispersé la lumière provenant de ces astres grâce à des « prismes », et en analysant les couleurs obtenues, ont étudié les propriétés physiques d’astres distants de millions de kilomètres de la Terre.</p>
<p>La spectroscopie a marqué la naissance de l’astrophysique. Depuis, c’est notre outil principal pour étudier le cosmos, car on peut à partir du spectre d’un objet cosmique déterminer sa <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Doppler#Astronomie">vitesse radiale</a> (s’il s’approche ou s’éloigne de nous), sa <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Raie_spectrale">composition chimique</a> et son état physique (température, densité, pression électronique, etc.).</p>
<h2>Analyser plusieurs astres simultanément</h2>
<p>Au cours des trente dernières années sont apparus les spectrographes multi-objets, capables d’étudier simultanément les propriétés individuelles d’objets très distants. Ces spectrographes permettent de sélectionner différents objets dans le champ de vue du télescope et d’envoyer leur lumière dans l’analyseur pour produire des spectres séparés.</p>
<p>Ils sont particulièrement importants pour les études qui nécessitent de très nombreuses mesures, par exemple l’étude de notre galaxie, celle des amas de galaxies ou des <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Oscillations_acoustiques_des_baryons">oscillations de la matière baryonique</a>. Ces dernières sont des fluctuations de densité de matière (protons et neutrons) qui étaient déjà présentes dans l’univers primordial, juste après le Big Bang. Les galaxies notamment se sont formées à partir de ces inhomogénéités et la mesure est complémentaire de l’étude des anisotropies du <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_diffus_cosmologique">fond diffus cosmologique</a>, dont l’observation occasionna notamment le Prix Nobel de physique 2006.</p>
<h2>Répondre aux besoins scientifiques des astronomes</h2>
<p>Il y a une douzaine d’années, la communauté astronomique européenne <a href="https://www.astronet-eu.org/sites/default/files/astronet_ir_final_word_doc_for_printing_with_logo.pdf">a identifié comme besoin prioritaire</a> un instrument à grand champ de vue (un à trois degrés de diamètre, soit plusieurs fois la taille de la pleine lune) capable d’acquérir simultanément les spectres de plusieurs milliers d’objets sur un télescope de l’ordre de 4 mètres de diamètre. En effet, un tel instrument permet d’aborder plusieurs domaines de recherche en astrophysique, notamment la structure et l’évolution de la Voie lactée, la structure et l’évolution des amas de galaxies, la structure à grande échelle de l’univers et la cosmologie.</p>
<p>WEAVE, pour « WHT Enhanced Area Velocity Explorer », est né. Il est le produit d’une collaboration internationale à laquelle participent les pays propriétaires du télescope (Royaume-Uni, Pays-Bas, Espagne), mais aussi la France, l’Italie et le Mexique, ainsi que plusieurs organismes et chercheurs.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/417880/original/file-20210825-15-h6lo6.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/417880/original/file-20210825-15-h6lo6.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=441&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/417880/original/file-20210825-15-h6lo6.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=441&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/417880/original/file-20210825-15-h6lo6.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=441&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/417880/original/file-20210825-15-h6lo6.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=555&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/417880/original/file-20210825-15-h6lo6.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=555&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/417880/original/file-20210825-15-h6lo6.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=555&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Schéma de WEAVE et son implantation sur le télescope William Herschel.</span>
<span class="attribution"><span class="source">WEAVE consortium</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Une des plus grandes lentilles jamais fabriquées</h2>
<p>D’un point de vue technologique, WEAVE a été un défi à la limite des technologies actuelles. Notamment, il nécessite un système optique composé de six lentilles. La plus grande de ces six lentilles a un diamètre de 1,1 mètre – c’est une des plus grandes lentilles jamais fabriquées.</p>
<figure>
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<figcaption><span class="caption">La danse des robots-positionneurs.</span></figcaption>
</figure>
<p>Nous avons aussi conçu et développé deux « robots positionneurs » qui déplacent jusqu’à 960 fibres optiques vers les positions nécessaires sur le plan focal du télescope pour analyser les astres. Les robots tissent ainsi (« to weave », en anglais) un véritable entrelacs de fibres, qu’il est prévu de faire et défaire des milliers de fois, dans une danse qui ne manque pas de charme.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/417607/original/file-20210824-25-f6fhpe.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/417607/original/file-20210824-25-f6fhpe.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/417607/original/file-20210824-25-f6fhpe.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/417607/original/file-20210824-25-f6fhpe.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/417607/original/file-20210824-25-f6fhpe.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/417607/original/file-20210824-25-f6fhpe.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/417607/original/file-20210824-25-f6fhpe.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Un champ WEAVE entièrement configuré, avec 700 des 950 fibres environ placées par deux robots (hors du cadre), sur place dans le télescope William Herschel.</span>
<span class="attribution"><span class="source">WEAVE consortium</span>, <span class="license">Fourni par l'auteur</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Les fibres optiques acheminent ensuite la lumière sur 32 mètres, le long de la structure du télescope, jusqu’au spectrographe. WEAVE dispose de plusieurs types de connexions par fibres optiques, qui lui permettent d’imager différemment pour étudier différents types d’objets. Par exemple, on peut utiliser 960 fibres individuelles destinées chacune à recueillir la lumière d’un objet ponctuel. Autre option : un assemblage de plus de cinq cents fibres couvrant un large champ de vision pour l’observation d’objets étendus de grande taille. Enfin, avec 20 assemblages de 37 fibres, on peut étudier plusieurs objets étendus, comme des galaxies, et en étudier les propriétés, tel que leur courbe de rotation, leur composition chimique et les différences de composition chimique, et ce dans les différentes parties de la galaxie.</p>
<h2>Une collaboration internationale aux compétences multiples</h2>
<p>Nous avons eu recours à un large réseau de compétences pour la fabrication des pièces et leur assemblage. Par exemple, le collimateur et les quatorze lentilles sphériques des caméras ont été polis au Mexique après que les disques de verre aient été fabriques en Europe, Japon et aux États-Unis. Ces composants conçus et réalisés spécifiquement pour WEAVE ont ensuite été envoyés aux Pays-Bas où a eu lieu l’intégration des éléments optiques et mécaniques du spectrographe. L’assemblage des liens par fibres optiques s’est appuyé sur les contributions de trois industriels différents en France, au Canada et aux États-Unis. Les liens fibrés ont enfin été testés à l’Observatoire de Paris, avant d’être envoyés à Oxford pour être intégrés au positionneur.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/418056/original/file-20210826-4994-ih1rpi.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/418056/original/file-20210826-4994-ih1rpi.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/418056/original/file-20210826-4994-ih1rpi.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=387&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/418056/original/file-20210826-4994-ih1rpi.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=387&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/418056/original/file-20210826-4994-ih1rpi.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=387&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/418056/original/file-20210826-4994-ih1rpi.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=486&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/418056/original/file-20210826-4994-ih1rpi.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=486&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/418056/original/file-20210826-4994-ih1rpi.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=486&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">La galaxie spirale Messier 74 observé avec une caméra de test pour vérifier la qualité optique du correcteur de champ. Une fois en opération, WEAVE ne prendra pas d’images, mais seulement des spectres.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Darío González Picos, Lara Monteagudo, Chris Benn and Ovidiu Vaduvescu (Isaac Newton Group of Telescopes, Roque de Los Muchachos Observatory, La Palma, Espagne)</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Après un travail de plus de dix ans qui a impliqué une centaine de personnes dans une dizaine de pays, les composantes de WEAVE sont maintenant arrivées sur le site du télescope William Herschel. Le système optique a été testé sur le télescope et a démontré une excellente qualité d’image. Encore en cours d’intégration, WEAVE devrait faire ses premières observations – des spectres et non des images – en décembre 2021.</p>
<hr>
<p><em>En France, la construction de WEAVE a été financée par le CNRS, l’Observatoire de Paris-PSL, les régions Île-de-France et Franche-Comté ; ont également participé le Royaume-Uni (STFC), les Pays-Bas (NOVA et NWO), l’Espagne (IAC, Groupe international de télescopes Isaac Newton, ministère des Affaires économiques et de la Transformation numérique), l’Italie (INAF), le Mexique (INAOE), la Suède (Observatoire de Lund, Université d’Uppsala), l’Allemagne (AIP, MPIA), les États-Unis (Université de Pennsylvanie) et la Hongrie (Observatoire Konkoly)</em>.</p>
<p><em>La Région Île-de-France finance des projets de recherche relevant de Domaines d’intérêt majeur et s’engage à travers le dispositif Paris Région Phd pour le développement du doctorat et de la formation par la recherche en cofinançant 100 contrats doctoraux d’ici 2022. Pour en savoir plus, visitez <a href="http://www.iledefrance.fr/education-recherche">iledefrance.fr/education-recherche</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/166444/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Piercarlo Bonifacio est membre de l'Observatoire de Paris, l'Université Paris Sciences et Lettres, le CNRS. Il a reçu des financements de CNRS-INSU, Observatoire de Paris, Région Ile de France, Région Franche Comté, European Research Council, Agence National de la Recherce, CNES. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Elisabetta Caffau est membre de GEPI, Observatoire de Paris, Universite PSL, CNRS.
Elle a reçu des financements de ANR (Agence National de la Recherche), Observatoire de Paris, CNRS-INSU, Fondation MERAC. </span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Esperanza Carrasco est membre de la Union Astronomique Internationale, de la Sociedad Mexicana de Física et de l'Instituto de Estudios para la Transición Democrática. Elle a reçu financement du Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología du Mexique.</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Gavin Dalton is Professor of Astrophysics at the University of Oxford, an Individual Merit fellow at RALSpace, Science and Technology Facilities Council (STFC), a part of UK Research Infrastructure (UKRI). He is a Fellow of St. Cross College, Oxford and a Fellow of the Royal Astronomical Society. He has received research funding from the Science and Technology Facilities Council and the University of Oxford.</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Shan Mignot ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Sonder la structure de l’univers et faire de l’« archéologie galactique » – quelques uns des objectifs du nouvel instrument astronomique WEAVE.
Piercarlo Bonifacio, Directeur de Recherche CNRS et Observatoire de Paris, investigateur principal côté français de l'instrument WEAVE, cofinancé par la Région Île-de-France dans le cadre des Domaines d’Intérêt Majeur, Centre national de la recherche scientifique (CNRS)
Elisabetta Caffau, Directeur de Recherche CNRS, Observatoire de Paris
Esperanza Carrasco, Chercheuse, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE)
Gavin Dalton, Professor of Astrophysics, University of Oxford
Shan Mignot, Project manager, Observatoire de Paris
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/161128
2021-06-17T17:16:43Z
2021-06-17T17:16:43Z
« Sexualités, un regard philosophique » : Ce que les taoïstes ont compris et que nous ne comprenons pas
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/402629/original/file-20210525-23-1fjxaz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=4%2C4%2C920%2C514&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Féminin et masculin, yin et yang, du plus petit à l’infiniment grand.
</span> <span class="attribution"><span class="source">Pixabay</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p><em>« In extenso », des podcasts en séries pour faire le tour d’un sujet.</em></p>
<hr>
<p>Mouvement NoGender, procréation médicalement assistée, gestation pour autrui, et même bébés génétiquement modifiés en Chine, voire transhumanisme… Les sexualités n’ont jamais semblé autant bouleversées qu’aujourd’hui, ni les débats aussi vifs.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/401668/original/file-20210519-17-1rhnc82.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/401668/original/file-20210519-17-1rhnc82.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/401668/original/file-20210519-17-1rhnc82.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=931&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/401668/original/file-20210519-17-1rhnc82.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=931&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/401668/original/file-20210519-17-1rhnc82.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=931&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/401668/original/file-20210519-17-1rhnc82.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1169&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/401668/original/file-20210519-17-1rhnc82.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1169&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/401668/original/file-20210519-17-1rhnc82.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1169&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Phénoménologie des sexualités : la modernité et la question du sens.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Éditions L’Harmattan</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Pour le philosophe Laurent Bibard, auteur d’une <em>Phénoménologie des sexualités</em> aux Éditions L’Harmattan, l’évolution de la conception des notions de « féminin » et de « masculin » au travers de l’histoire peut permettre de mieux saisir les enjeux actuels.</p>
<p>Matrice de la vie politique ou encore économique, les sexualités, éclairées tant par les lumières de la pensée occidentale qu’orientale, doivent, selon lui, nous aider à comprendre qui nous sommes et le sens de ce que nous voulons être.</p>
<p>Si la pensée occidentale, décortiquée dans l’épisode précédent, est aujourd’hui, pour le meilleur ou pour le pire, dominante, cela ne saurait, pour Laurent Bibard, occulter les apports des religions orientales. Le taoïsme, notamment, invite à considérer que, nés de la rencontre entre un homme et une femme, nous portons tous en nous le féminin et le masculin, les inséparables yin et yang dont l’entrelacement caractérise autant l’échelle individuelle que l’infiniment grand. Cette dynamique a quelque chose à dire à qui imagine la possibilité d’un contrôle total de notre monde…</p>
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<p><iframe id="tc-infographic-569" class="tc-infographic" height="100" src="https://cdn.theconversation.com/infographics/569/0f88b06bf9c1e083bfc1a58400b33805aa379105/site/index.html" width="100%" style="border: none" frameborder="0"></iframe></p>
<hr>
<p><em>Conception, Thibault Lieurade. Production, Romain Pollet</em>.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/161128/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>
Yin et yang ne sont pas superposables à « femme » et « homme », puisque nous portons toutes et tous en nous, quel que soit notre sexe, les deux sexualités.
Laurent Bibard, Professeur en management, titulaire de la chaire Edgar Morin de la complexité, ESSEC
Thibault Lieurade, Chef de rubrique Économie + Entreprise, The Conversation France
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/151941
2021-01-06T19:22:03Z
2021-01-06T19:22:03Z
Le cosmisme : une mythologie nationale russe contre le transhumanisme
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/376642/original/file-20201225-17-hixhep.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=8%2C4%2C2822%2C1409&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Le tableau d'Ilia Glazounov « Russie éternelle » (Musée Glazounov, Moscou) exprime un certain nombre d'idées chères aux propagateurs contemporains du cosmisme, notamment l’alliance de la modernité soviétique et des valeurs traditionnelles de l’empire russe.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F#/media/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Photo_of_Ilia_Glazuov's_paint_%22Timeless_Russia%22_.jpg">Wikipédia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/">CC BY-NC-SA</a></span></figcaption></figure><p>Le <a href="https://www.monde-diplomatique.fr/2018/12/FAURE/59320">cosmisme</a>, un mouvement intellectuel complexe situé à la lisière de la théologie et de la prospective scientifique, né il y a près de 150 ans, a de nouveau le vent en poupe en Russie. Une partie de l’élite du pays y voit une réponse typiquement russe au transhumanisme supposément triomphant en Occident. Qu’est-ce donc que le cosmisme, et comment se diffuse-t-il aujourd’hui en Russie ?</p>
<h2>Brève histoire du cosmisme, de l’Empire à la Fédération de Russie en passant par l’URSS</h2>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/376643/original/file-20201225-17-1bf2iei.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/376643/original/file-20201225-17-1bf2iei.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/376643/original/file-20201225-17-1bf2iei.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=667&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/376643/original/file-20201225-17-1bf2iei.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=667&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/376643/original/file-20201225-17-1bf2iei.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=667&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/376643/original/file-20201225-17-1bf2iei.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=838&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/376643/original/file-20201225-17-1bf2iei.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=838&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/376643/original/file-20201225-17-1bf2iei.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=838&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Léonid Pasternak, <em>Portrait de Nikolaï Fiodorov</em>.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pasternak_fedorov.jpg">Wikimedia</a></span>
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</figure>
<p>À la fin du XIX<sup>e</sup> siècle, le penseur russe <a href="https://blogs.univ-tlse2.fr/slavica-boutique/produit/revue-n47-le-cosmisme-russe-ii-nikolai-fiodorov/">Nikolaï Fiodorov</a> (1829-1903) défendait une conception profondément morale et chrétienne de la science. Il imaginait que l’humanité puisse utiliser le progrès technologique pour atteindre le salut universel. Les avancées scientifiques devaient servir à ressusciter les ancêtres, atteindre l’immortalité, transformer la nature humaine vers sa divinisation, enfin, conquérir et réguler le cosmos.</p>
<p>À sa suite, des scientifiques russes de renom – comme le précurseur de la cosmonautique <a href="https://fr.rbth.com/tech/2013/09/24/cinq_idees_de_constantin_tsiolkovski_qui_anticiperent_la_conquete_spatia_25781">Constantin Tsiolkovski</a> (1857-1935) ou le fondateur de la géochimie <a href="https://www.lesechos.fr/idees-debats/sciences-prospective/vladimir-vernadski-genial-precurseur-des-ecosystemes-136018">Vladimir Vernadski</a> (1863-1945) – ont poursuivi sa vision futuriste et spirituelle du progrès technique.</p>
<p>Dans les années 1970, un groupe d’intellectuels soviétiques se passionne pour les thèses ésotériques de ces auteurs et les rassemble sous le nom de « cosmisme russe ». Hétérodoxe par rapport à l’idéologique communiste officielle, le cosmisme suscite pourtant l’intérêt d’académiciens ainsi que de membres haut placés de l’establishment politique et militaire. Ainsi du lieutenant-général Alekseï Savine, directeur de l’<a href="https://en.topwar.ru/22184-voyskovaya-chast-10003-ekstrasensy-na-strazhe-mira.html">unité secrète 10003</a> chargée des recherches sur l’utilisation militaire de phénomènes paranormaux de 1989 à 2003. Il développa, à partir de sa lecture de Vernadski, les principes d’une science du monde extraterrestre, la <a href="https://brill.com/view/book/edcoll/9789004366671/B9789004366671_012.xml">noocosmologie</a>. De même, en 1994, Vladimir Roubanov, secrétaire adjoint du Conseil de sécurité de Russie et ancien directeur du département analytique du KGB, proposait d’utiliser le cosmisme comme fondement de « l’identité nationale de la Russie ».</p>
<p>Aujourd’hui encore, le cosmisme sert de source d’inspiration aux idéologues en <a href="https://www.sciencespo.fr/ceri/sites/sciencespo.fr.ceri/files/cahier_3.pdf">quête d’une idée nationale pour la Russie post-soviétique</a>. L’héritage de la pensée cosmiste est particulièrement revendiqué par un think tank conservateur proche du pouvoir, le <a href="https://izborsk-club.ru/">Club d’Izborsk</a>, créé en 2012.</p>
<h2>Le Club d’Izborsk : le cosmisme comme idéologie nationale russe</h2>
<p>Ce groupe réunit une cinquantaine d’universitaires, journalistes, personnalités politiques, entrepreneurs, religieux ou encore ex-militaires autour d’une ligne impérialiste et anti-occidentale. Soutenu en partie par des financements provenant de l’administration présidentielle, le Club a pour objectif de définir une idéologie pour l’État russe. Dans cette optique, il conçoit la science comme un champ de bataille idéologique, au sein duquel la Russie doit opposer sa propre <a href="https://izborsk-club.ru/18825">« mythologie technocratique »</a> au modèle de développement occidental. </p>
<p>Ce dernier est grossièrement associé au « transhumanisme », concept derrière lequel les idéologues du Club d’Izborsk rangent tant les avocats explicites du transhumanisme comme Elon Musk que toute forme de pensée qui déroge à leur vision de la société traditionnelle telle que le féminisme, la mondialisation ou encore le développement durable. Si certains <a href="https://turingchurch.net/maximum-jailbreak-and-the-legacy-of-stephen-hawking-3a5773b9e6df">penseurs transhumanistes occidentaux identifient Fiodorov</a> comme le prophète de leur quête d’immortalité, le Club d’Izborsk défend au contraire le caractère spécifiquement russe du cosmisme et son lien primordial avec la <a href="https://izborsk-club.ru/15978">« mission historique »</a> du peuple russe.</p>
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<p><a href="https://izborsk-club.ru/magazine_files/2020_06.pdf">Le numéro de novembre 2020 de la revue du Club d’Izborsk</a> s’attelle à démontrer l’opposition entre cosmisme et transhumanisme. Le transhumanisme est présenté comme le prolongement du progressisme évolutionniste, visant à émanciper l’individu des contraintes de la nature humaine par son hybridation avec la machine. Le cosmisme, au contraire, est décrit comme une quête eschatologique de spiritualisation de l’humanité, guidée par une interprétation littérale des promesses bibliques de résurrection. Si les auteurs du Club d’Izborsk critiquent la foi scientiste dans l’amélioration technique de l’homme, ils refusent aussi la technophobie bioconservatrice ou écologiste. Le cosmisme leur sert ainsi de fondement à une idéologie syncrétique, qu’ils intitulent <a href="https://izborsk-club.ru/16343">« traditionalisme technocratique »</a>, et qui allie modernité technologique et conservatisme religieux.</p>
<p>Cette idéologie permet de faire la synthèse des héritages de l’histoire russe en revendiquant à la fois la puissance technologique et industrielle de l’Union soviétique et les valeurs traditionnelles orthodoxes de la Russie tsariste. Plus encore, le président du Club d’Izborsk, Aleksandr Prokhanov, écrivain et rédacteur en chef du journal d’extrême droite <a href="https://www.rferl.org/a/26534846.html"><em>Zavtra</em></a>, emploie la formule <a href="https://izborsk-club.ru/magazine_files/2017_04.pdf">« cosmisme-léninisme »</a> pour soutenir que le sens profond de l’utopisme industrialiste de Lénine émanait de la « doctrine des cosmistes russes » et la prolongeait. La réinvention de l’héritage cosmiste produit ainsi un récit national unifié qui répond à la volonté du régime de Vladimir Poutine d’oblitérer les conflits mémoriels en affirmant l’« <a href="http://en.kremlin.ru/events/president/news/17118">indivisibilité</a> » et la « <a href="http://en.kremlin.ru/events/president/news/16752">continuité</a> » de l’histoire russe.</p>
<p>Par ailleurs, le cosmisme est promu par les membres du Club d’Izborsk comme fondement d’un <a href="https://izborsk-club.ru/magazine_files/2020_06.pdf">« nouveau projet global de développement alternatif que la Russie pourrait exprimer et proposer »</a>. Le mariage de la science moderne et du traditionalisme politique vise ici à contredire les théories occidentales classiques de la modernisation, qui prévoient que le développement économique entraîne la convergence des sociétés vers un même modèle politique de démocratie libérale. À contre-courant du libertarianisme et du cosmopolitisme qu’ils attribuent à la Silicon Valley, les idéologues du Club font l’apologie de la modernisation stalinienne, emmenée par un État autoritaire et une économie dirigiste et collectiviste.</p>
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<p>En remplacement de l’idéal déchu de la société bolchevique, le cosmisme permet de renouveler une conception impérialiste et messianiste de la finalité de la science. Les grands projets scientifiques promus par le Club (exploration spatiale et sous-marine, développement de l’Arctique, recherche sur l’amélioration des capacités humaines) ont ici partie liée avec la défense de la <a href="https://izborsk-club.ru/18825">« civilisation » russe et de sa « sécurité spirituelle »</a>. La science devient ainsi le vecteur de réalisation du « rêve russe », qui doit s’exporter et se substituer au rêve américain en opposant au transhumanisme les <a href="https://izborsk-club.ru/18514">« idéaux du cosmisme russe » et d’une « science spirituelle »</a>.</p>
<h2>Une vision de plus en plus partagée aux plus hauts échelons du pouvoir</h2>
<p>Le Club d’Izborsk est inséré dans des réseaux de pouvoir influents qui lui permettent de propager ses idées. En juillet 2019, le président du Club <a href="http://duma.gov.ru/news/45809/">Aleksandr Prokhanov était ainsi invité au Parlement</a> pour présenter son film « La Russie – nation du rêve », dans lequel il promouvait sa vision d’une mythologie nationale scientifique et spirituelle. Le Club d’Izborsk est également proche de figures clés des élites conservatrices – l’oligarque monarchiste <a href="https://www.sciencespo.fr/ceri/fr/oir/konstantin-malofeev-veut-transformer-le-conseil-mondial-du-peuple-russe-en-assemblee-constituant">Konstantin Malofeev</a> ou encore Dmitri Rogozine, le directeur de l’Agence spatiale Roscosmos. Enfin, il a ses entrées au cœur du complexe militaro-industriel. Témoin de ces liens, un bombardier stratégique porteur de missiles Tupolev Tu95-MC <a href="https://izborsk-club.ru/3728">fut baptisé du nom du Club</a>, « Izborsk », en 2014.</p>
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<p>En outre, les références au cosmisme imprègnent les discours des plus hautes autorités. Valeri Zorkine, le président de la Cour constitutionnelle, <a href="https://rg.ru/2019/05/16/zorkin-priverzhennost-vernoj-filosofii-prava-pozvoliaet-tvorit-dobro.html">citait récemment</a> un fervent propagateur du cosmisme, Arseni Gulyga (1921-1996), pour inciter à élargir le sens de la destinée commune du peuple russe, inscrite dans le préambule de la Constitution, à une signification globale tournée vers le « salut universel ».</p>
<p>Le cosmisme s’érige ainsi en mythologie nationale qui répond aux deux impératifs du régime russe actuel : la course à la puissance et la définition d’un imaginaire politique alternatif à la modernité occidentale.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/151941/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Juliette Faure ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Le cosmisme, une théorie qui mêle foi en la science et traditionalisme religieux, sert de source d’inspiration aux idéologues russes conservateurs en quête d’une idée nationale.
Juliette Faure, Doctorante en science politique, Sciences Po
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/146235
2020-09-29T21:06:59Z
2020-09-29T21:06:59Z
Qu’y a-t-il entre les galaxies, ou pourquoi étudier les « vides » cosmiques ?
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/360250/original/file-20200928-24-11bc13x.png?ixlib=rb-1.1.0&rect=527%2C0%2C2690%2C2435&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Un vide cosmique, de forme allongée et irrégulière, identifié par le logiciel VIDE. Les points rouges correspondent à des galaxies du relevé de galaxie Sloan DR7.</span> <span class="attribution"><span class="source">Guilhem Lavaux</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p>L’univers est composé de nombreuses structures cosmiques visibles à travers l’agencement spatial des galaxies. Ces structures font apparaître de nombreux vides, c’est-à-dire des régions quasiment inoccupées par les galaxies. De nombreux scientifiques s’intéressent particulièrement à ces vides cosmiques. Comment et pourquoi les étudie-t-on ?</p>
<h2>Des vides entre les grandes structures cosmologiques</h2>
<p>Les vides cosmiques sont des régions de l’univers apparemment dépourvues de galaxies. Ils sont aussi supposés pauvres en matière d’où leur nom de « vide cosmique ». Ces régions ont des tailles caractéristiques de l’ordre de quelques millions d’années-lumière pour les plus « petites » d’entre elles. La Voie lactée, notre galaxie, avec un diamètre de l’ordre de cent mille années-lumière, est au moins dix fois plus petite.</p>
<p>Les premiers vides cosmiques ont en fait été observés à la fin des années 1970 avec les <a href="http://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1978ApJ...222..784G">premiers relevés systématiques de galaxies</a>. À cette époque, il n’y avait pas encore de modèles scientifiquement établis de la cosmologie, c’est-à-dire fondés sur un ensemble convergent d’observations astronomiques. En particulier, les observations de la distribution des galaxies étaient encore relativement insuffisantes. Par exemple, il était impossible de voir si les galaxies avaient une organisation spatiale structurée ou bien si elles étaient distribuées de manière homogène.</p>
<p>Ce débat, qui durait depuis 1938, avait été lancé par <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Harlow_Shapley">Harlow Shapley</a>. Il aura fallu <a href="https://press.princeton.edu/books/paperback/9780691209838/the-large-scale-structure-of-the-universe">attendre les années 1970 pour avoir de premiers arguments physiques</a> sur la structuration spatiale des galaxies, lesquels ont été rapidement étayés par de véritables campagnes d’observation.</p>
<p>L’observation des grandes structures formées par les galaxies a entraîné de nombreux travaux théoriques afin de comprendre leur formation. Ces grandes structures ont été dénommées « toile cosmique » par référence à la toile d’araignée. Les vides correspondent aux trous de cette toile.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/358920/original/file-20200920-20-s50zsn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/358920/original/file-20200920-20-s50zsn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/358920/original/file-20200920-20-s50zsn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=413&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/358920/original/file-20200920-20-s50zsn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=413&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/358920/original/file-20200920-20-s50zsn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=413&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/358920/original/file-20200920-20-s50zsn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=520&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/358920/original/file-20200920-20-s50zsn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=520&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/358920/original/file-20200920-20-s50zsn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=520&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Contraste de densité inféré à partir de relevé de galaxies. Les amas de galaxies sont indiqués en lettres orangées. Les noms de quelques vides notables ont été repérés en lettres violettes. Les noms de ces structures, amas et vides, sont reliés aux constellations majeures visibles à la même position dans le ciel (Com=Coma/Chevelure de Bérénice, Boo=Böötes, UMa=Ursa Major/Grande Ourse).</span>
<span class="attribution"><span class="source">Florent Leclercq, Guilhem Lavaux</span></span>
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<p>Néanmoins l’étude de ces vides est restée limitée, car ils souffrent de deux défauts. D’abord ils sont de grande taille, ce qui nécessite des relevés de galaxies très grands et profonds afin de les détecter et de les caractériser. Ensuite, le modèle mathématique de l’évolution du vide est plus complexe que celui utilisé pour rendre compte des petits écarts à l’homogénéité de la distribution des galaxies aux échelles de l’univers.</p>
<h2>Les vides cosmiques sont vides de matière… et sont dominés par l’énergie noire</h2>
<p>Les vides cosmiques présentent un intérêt scientifique pour l’étude de l’univers : ces régions, par définition, contiennent moins de matière que le reste de l’univers. Mais quand on enlève toute la matière, il reste quand même quelque chose : l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_noire">énergie noire</a>.</p>
<p>Celle-ci n’a jamais été observée directement – mais son existence, soit sous forme de constante cosmologique, soit sous forme d’un objet physique à part entière, n’est pas interdite par la relativité générale et elle est maintenant nécessaire pour interpréter les observations. En particulier, elle est requise pour expliquer l’accélération de l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Expansion_de_l%27Univers">expansion cosmologique</a>.</p>
<p>L’hypothèse de l’énergie noire admet plusieurs variantes. L’énergie noire la plus « simple » ne formerait pas d’agrégats. Les vides cosmiques ne contenant quasiment pas de matière, ils seraient donc dominés par l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_noire">énergie noire</a>. Des laboratoires privilégiés pour tester de nouvelles hypothèses sur l’énergie noire à travers son effet sur la dynamique des petites galaxies les peuplant, en somme.</p>
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À lire aussi :
<a href="https://theconversation.com/de-lorigine-de-lunivers-a-lenergie-noire-conversation-avec-francoise-combes-medaille-dor-cnrs-2020-146123">De l’origine de l’univers à l’énergie noire : conversation avec Françoise Combes, médaille d’or CNRS 2020</a>
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<p>L’étude de cette dynamique requiert des relevés de galaxie à des luminosités extrêmement faibles, afin de voir ces petites galaxies. Ces relevés sont en cours de développement, par exemple le relevé <a href="https://www.lsst.org/about">« Legacy Survey of Space and Time »</a> ou <a href="https://www.euclid-ec.org">Euclid</a>.</p>
<h2>Expansion de l’univers et vides cosmiques</h2>
<p>Les vides cosmiques permettent non seulement de tester les hypothèses sur l’énergie noire, mais aussi de mesurer l’évolution de l’expansion de l’univers.</p>
<p>En effet, le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_cosmologique">« principe cosmologique »</a>, très important dans la discipline, dit que les propriétés physiques de base de l’univers ne dépendent ni de la position de l’observateur ni de sa direction d’observation.</p>
<p>Suivant ce principe, les vides cosmiques doivent ressembler en moyenne à des boules, quel que soit l’instant. Cette propriété est importante, car elle permet de comparer l’étendue <em>apparente</em> d’un vide en profondeur, fournie par la vitesse d’éloignement des galaxies qui le délimitent, à son étendue sur le ciel, donnée par la distance sur le ciel entre ces mêmes galaxies. Selon le principe cosmologique, ces deux quantités sont égales <em>en moyenne</em>. Imposer cette égalité nous informe en retour sur la vitesse d’expansion à l’instant où la lumière a été émise par les galaxies délimitant ce vide cosmique, et ainsi au contenu de l’univers à cette même époque.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/359845/original/file-20200924-20-1pf749k.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/359845/original/file-20200924-20-1pf749k.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=505&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/359845/original/file-20200924-20-1pf749k.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=505&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/359845/original/file-20200924-20-1pf749k.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=505&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/359845/original/file-20200924-20-1pf749k.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=634&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/359845/original/file-20200924-20-1pf749k.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=634&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/359845/original/file-20200924-20-1pf749k.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=634&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Illustration du profil obtenu lors de l’empilement de nombreux vides cosmiques de formes très différentes : le « vide moyen » a essentiellement la forme d’une boule (l’axe horizontal donne la taille sur le ciel, alors que l’axe vertical donne la taille dans la direction de la profondeur). Il reste une petite déformation due à la vitesse d’échappement du vide des galaxies.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Nico Hamaus</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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<p>D’autres types de structures peuvent servir pour réaliser ce même test de l’expansion – par exemple les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Oscillations_acoustiques_des_baryons">oscillations acoustiques du plasma primordial</a>, qui sont des structures de tailles bien plus importantes que celles des vides.</p>
<h2>Un tournant dans l’utilisation des vides</h2>
<p>Comme indiqué ci-dessus, bien que la forme des vides cosmiques soit en moyenne une boule, leur forme individuelle peut être très variée – l’image de tête de l’article montre une forme très complexe – et cette variabilité rend leur identification systématique compliquée.</p>
<p>La publication simultanée, mais séparée, de <a href="https://arxiv.org/abs/astro-ph/0602628">deux</a> <a href="https://arxiv.org/abs/0712.3049">algorithmes</a>, s’appuyant sur les mêmes <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_de_Morse">principes</a>, a permis une percée significative en 2007. La publication ouverte de leurs codes sources <a href="http://www2.iap.fr/users/sousbie/web/html/indexd41d.html">DISPERSE</a> et <a href="http://skysrv.pha.jhu.edu/%7Eneyrinck/voboz/">ZOBOV</a> a permis de les utiliser pour de nombreuses applications. Par exemple, il a été possible de suivre les propriétés des galaxies suivant le type de la toile (un vide, un amas ou un filament). DISPERSE a aussi été utilisé pour trouver des filaments de galaxies dans des images obtenues avec un détecteur dans le domaine des <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_X">rayons X</a>, et à beaucoup plus petite échelle, pour analyser la structuration des nuages moléculaires.</p>
<p>Ces algorithmes s’appuient sur des concepts mathématiques de topologie différentielle, qui permet par exemple d’étudier les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Ligne_de_partage_des_eaux">lignes de partage des eaux</a> en géographie. Ils sont plus robustes que les méthodes précédentes, et ils permettent d’identifier les vides même s’il y a de petites déformations de la distribution spatiale des galaxies, c’est-à-dire si on déplace globalement les galaxies dans n’importe quelle direction (si la déformation n’est pas trop grande).</p>
<p>Avec des collaborateurs, nous avons élaboré la chaîne d’analyse <a href="https://bitbucket.org/cosmicvoids/vide_public/">« VIDE »</a>, qui a notamment permis de construire des <a href="https://www.cosmicvoids.net">bases de données ouvertes de vides cosmiques</a> à partir du <a href="https://www.sdss.org">relevé du ciel « Sloan »</a>. D’autres catalogues de vides cosmiques ont par la suite été construits à partir d’autres relevés comme DES (<a href="https://www.darkenergysurvey.org/">Dark Energy Survey</a>).</p>
<p>Ces analyses des vides cosmiques ont abouti à de <a href="http://www.iap.fr/actualites/laune/2016/Vides/VidesCosmiques.html">nouvelles contraintes sur l’expansion de l’univers</a>.</p>
<h2>Les derniers résultats</h2>
<p>Les manières d’étudier et de caractériser les vides cosmiques <a href="https://www.franceculture.fr/emissions/la-methode-scientifique/la-methode-scientifique-emission-du-mardi-28-janvier-2020">continuent d’évoluer</a> et font toujours plus appel aux logiciels ouverts. Deux évolutions significatives sont en cours. D’abord, l’évolution des ordinateurs et des algorithmes permet des analyses toujours plus fines des données : il est maintenant possible de détecter plus de vides et de reconstruire la toile cosmique avec toujours plus de fidélité à partir des relevés de galaxie.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/358919/original/file-20200920-20-114et2d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/358919/original/file-20200920-20-114et2d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/358919/original/file-20200920-20-114et2d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=340&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/358919/original/file-20200920-20-114et2d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=340&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/358919/original/file-20200920-20-114et2d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=340&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/358919/original/file-20200920-20-114et2d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=427&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/358919/original/file-20200920-20-114et2d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=427&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/358919/original/file-20200920-20-114et2d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=427&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Les nouvelles techniques d’analyse des relevés de galaxies s’appuyant sur une modélisation dynamique permettent d’obtenir une carte tridimensionnelle de la matière dans l’univers : bleu pour les régions peu denses et rouge pour très denses. Les vides cosmiques sont en blanc.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Guilhem Lavaux</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Par ailleurs, les relevés de galaxies deviennent toujours plus grands. Un nouvel article vient tout juste d’être <a href="http://arxiv.org/abs/2007.07895">soumis</a> pour évaluation par les pairs, et, comme c’est habituel en astrophysique, mis à disposition de la communauté sur un serveur ouvert de prépublication. Cette étude démontre que les vides cosmiques permettent des contraintes meilleures sur le contenu matériel de l’univers que les techniques utilisées classiquement, en utilisant les <em>mêmes</em> données. Aucune déviation significative n’a été relevée par rapport à la relativité générale ou aux paramètres cosmologiques tels que contraints par la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Planck_(t%C3%A9lescope_spatial)">mission Planck</a>.</p>
<p>Le prochain défi majeur proviendra de l’exploitation des données de la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Euclid_(t%C3%A9lescope_spatial)">mission Euclid</a> qui devraient permettre d’obtenir des contraintes inégalées sur l’énergie noire.</p>
<hr>
<figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/328409/original/file-20200416-192725-wmbl1n.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/328409/original/file-20200416-192725-wmbl1n.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=484&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/328409/original/file-20200416-192725-wmbl1n.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=484&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/328409/original/file-20200416-192725-wmbl1n.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=484&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/328409/original/file-20200416-192725-wmbl1n.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=609&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/328409/original/file-20200416-192725-wmbl1n.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=609&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/328409/original/file-20200416-192725-wmbl1n.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=609&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption"></span>
</figcaption>
</figure>
<p><em>Cet article fait partie de la série « Les belles histoires de la science ouverte » publiée avec le soutien du ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation. Pour en savoir plus, visitez le site <a href="https://www.ouvrirlascience.fr/">Ouvrirlascience.fr</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/146235/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Guilhem Lavaux a reçu des financements de l'Agence Nationale de la Recherche, du CNRS et de la région Île-de-France. Il est membre de la Société Francaise d'Astronomie et d'Astrophysique (SF2A), de l'Union Astronomique Internationale (IAU/UAI), du consortium Euclid.</span></em></p>
Plongez dans le vide cosmique, source d’information inestimable sur l’expansion de l’univers.
Guilhem Lavaux, Chargé de recherche à l'IAP, labellisé Domaine d’Intérêt Majeur par la Région Île-de-France, Institut d'Astrophysique de Paris
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/137421
2020-05-26T21:53:10Z
2020-05-26T21:53:10Z
Vers une simulation de l’Univers sur un téléphone portable
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/336793/original/file-20200521-102678-1v1yutg.png?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C101%2C2815%2C1156&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Une simulation cosmologique, montrant la structure filamentaire de la matière noire dans la toile cosmique.</span> <span class="attribution"><span class="source">F. Leclercq (Imperial College), G. Lavaux (IAP)</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>Il y a environ deux mille milliards de galaxies <a href="https://www.sciencesetavenir.fr/espace/univers/dix-fois-plus-de-galaxies-dans-l-univers-observable_107518">observables dans l’Univers</a>, et l’évolution de chacune est sensible à la présence de toutes les autres. Face à un tel gigantisme, comment comprendre et calculer l’évolution de l’Univers ?</p>
<p>Outre les étoiles et galaxies, ces objets que nous pouvons voir, l’Univers est rempli d’objets invisibles à l’œil nu, par exemple les <a href="https://www.pourlascience.fr/sd/astrophysique/pulsars-vers-des-horloges-astronomiques-plus-precises-10608.php">pulsars</a> qui émettent dans des domaines de fréquences invisibles. Il y a aussi des objets qui, par définition, n’émettent et n’absorbent pas de lumière, et qu’il est donc difficile d’observer – ce sont la matière noire et l’énergie noire. Ces objets visibles et invisibles créent des amas dans l’espace qui évoluent avec le temps, formant une gigantesque structure filamentaire appelée la <a href="https://www.pourlascience.fr/sd/astronomie/cartographier-lunivers-6366.php">« toile cosmique »</a>.</p>
<h2>Les défis physiques</h2>
<p>Relier notre connaissance de la physique – notamment les équations qui gouvernent l’évolution de la matière noire et de l’énergie noire – aux données sur les positions et les spectres lumineux des galaxies requiert des ressources en calcul considérables. Les observations les plus récentes couvrent des volumes absolument gigantesques : de l’ordre de celui d’un cube de 12 milliards d’années-lumière de côté. Comme la distance typique entre deux galaxies est seulement de quelques millions d’années-lumière, cela nous conduit à simuler environ mille milliards de galaxies pour reproduire les observations. Dans les dix prochaines années, la mission <a href="https://www.euclid-ec.org/">Euclid</a> et l’observatoire <a href="https://www.lsst.org/">Vera Rubin</a> permettront d’obtenir des informations sur plusieurs milliards de galaxies.</p>
<p>Pour pouvoir suivre la physique de la formation de ces galaxies, la résolution spatiale devrait être de l’ordre d’une dizaine d’années-lumière. Idéalement, les simulations devraient donc avoir un « rapport d’échelle », proche d’un milliard – c’est-à-dire que la plus grande échelle physique du problème est un milliard de fois plus grande que la plus petite échelle physique du problème. Aucun ordinateur existant ou même en construction ne peut atteindre un tel but.</p>
<p>En pratique, il faut donc avoir recours à des techniques approximatives, consistant à « peupler » les simulations avec des galaxies fictives mais réalistes. Cette approximation est d’autant plus justifiée que le calcul de l’évolution des composantes d’une galaxie, par exemple les étoiles et le gaz interstellaire, met en jeu des phénomènes très rapide par rapport à l’évolution globale du cosmos. L’utilisation de galaxies fictives requiert malgré tout de simuler la dynamique de l’univers avec un rapport d’échelle de l’ordre de 4 000, ce que les super-calculateurs actuels permettent tout juste d’effectuer.</p>
<h2>Les développements algorithmiques et matériels ont permis d’améliorer drastiquement les simulations cosmologiques</h2>
<p>Simuler la dynamique gravitationnelle de l’Univers est ce que les physiciens appellent un <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Probl%C3%A8me_%C3%A0_N_corps"><em>problème à 𝑁 corps</em></a>. Bien que les équations à résoudre soient toutes analytiques comme dans la plupart des cas en physique, les solutions n’ont, elles, pas d’expression simple et nécessitent des techniques numériques dès que 𝑁 est supérieur à quatre. La solution numérique directe consiste à calculer explicitement les interactions entre toutes les paires de « particules », appelées aussi « corps » (d’où le nom de problème à 𝑁 corps).</p>
<p>Pour résoudre ce problème, le calcul des forces « par sommation directe » était privilégié en cosmologie au début du développement des simulations numériques, dans les années 1970. Avec cette méthode, le nombre d’opérations nécessaires augmente comme 𝑁<sup>2</sup>, le carré du nombre de corps, ce qui contrebalance les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Acc%C3%A9l%C3%A9ration_mat%C3%A9rielle">progrès matériels</a>, comme l’utilisation de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Processeur_graphique">cartes graphiques</a> pour le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Parall%C3%A9lisme_(informatique)">calcul parallèle</a>.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/336311/original/file-20200520-152320-sv3ydp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/336311/original/file-20200520-152320-sv3ydp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=352&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/336311/original/file-20200520-152320-sv3ydp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=352&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/336311/original/file-20200520-152320-sv3ydp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=352&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/336311/original/file-20200520-152320-sv3ydp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=442&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/336311/original/file-20200520-152320-sv3ydp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=442&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/336311/original/file-20200520-152320-sv3ydp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=442&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Figure 1 : Évolution du nombre de particules utilisé dans les simulations à 𝑁 corps en fonction de l’année de publication. Les différents symboles et couleurs correspondent à différentes méthodes utilisées pour résoudre la dynamique gravitationnelle (sommation directe en vert, algorithmes avancés en orange). Pour comparaison, la loi de Moore concernant la puissance des calculateurs est représentée par la ligne pointillée noire.</span>
</figcaption>
</figure>
<p>Afin de réduire le coût numérique des simulations, l’essentiel du travail en cosmologie numérique depuis 1980 a consisté à améliorer les algorithmes. Le but recherché était de s’affranchir du calcul explicite de toutes les interactions gravitationnelles entre particules, notamment pour les paires qui sont les plus éloignées dans le volume à simuler. Ces développements algorithmiques ont permis une augmentation gigantesque du nombre de particules utilisées dans les simulations cosmologiques, en orange sur la figure 1. Et de fait, depuis 1990, l’augmentation des capacités de calcul en cosmologie a été <em>plus rapide</em> que la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Moore">loi de Moore</a>, les améliorations logicielles s’ajoutant à l’augmentation de la performance des ordinateurs !</p>
<h2>La limite actuelle : la lenteur des communications entre processeurs</h2>
<p>En 2020, avec les <a href="https://www.pourlascience.fr/sd/informatique/calculer-plus-vite-plus-haut-plus-fort-10020.php">architectures des super-calculateurs actuels</a>, les calculs ne sont plus limités comme avant par le nombre d’opérations que les processeurs peuvent effectuer en un temps donné, mais par la lenteur intrinsèque des communications entre les différents processeurs impliqués dans les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Parall%C3%A9lisme_(informatique)">calculs dits « parallèles »</a>.</p>
<p>Dans ces techniques de calcul, un grand nombre de processeurs travaillent ensemble et de manière synchrone pour réaliser un calcul beaucoup trop complexe pour être réalisé sur un ordinateur classique. Le plafonnement des performances dû aux latences dans les communications entre processeurs a été théorisé dès 1967 dans la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_d%27Amdahl">« loi d’Amdahl »</a>, du nom de l’informaticien qui l’a formulée. L’amélioration du « parallélisme » des algorithmes représente maintenant le principal défi à relever pour les simulations cosmologiques.</p>
<h2>L’approche sCOLA : mieux diviser pour régner</h2>
<p>Revenons au problème physique à résoudre : il s’agit de simuler la dynamique gravitationnelle de l’Univers à différentes échelles. À « petite » échelle, il y a de nombreux objets qui interagissent entre eux : les simulations numériques sont indispensables. Aux « grandes » échelles spatiales, c’est-à-dire si on regarde la figure 2 de très loin, il ne se passe pas grand-chose lors de l’évolution (si ce n’est une augmentation linéaire de l’amplitude des inhomogénéités). Malgré cela, avec un algorithme de simulation traditionnelle, l’effet gravitationnel de toutes les particules les unes sur les autres doit être calculé, même si elles sont très éloignées. C’est coûteux et presque inutile, car l’essentiel de l’évolution gravitationnelle est correctement décrite par des équations simples, dont la résolution peut se faire sans ordinateur.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/336312/original/file-20200520-152349-1nd84in.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/336312/original/file-20200520-152349-1nd84in.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=306&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/336312/original/file-20200520-152349-1nd84in.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=306&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/336312/original/file-20200520-152349-1nd84in.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=306&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/336312/original/file-20200520-152349-1nd84in.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=384&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/336312/original/file-20200520-152349-1nd84in.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=384&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/336312/original/file-20200520-152349-1nd84in.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=384&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Figure 2 : Comparaison entre une simulation traditionnelle (à gauche) et une simulation utilisant notre nouvel algorithme (à droite). Dans notre approche, le volume de la simulation est une mosaïque constituée de « carreaux » calculés indépendamment et dont les bords sont représentés par les lignes pointillées.</span>
<span class="attribution"><span class="source">F. Leclercq</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Afin de minimiser les calculs numériques inutiles, nous utilisons un algorithme de simulation hybride (<a href="https://arxiv.org/abs/1502.07751">sCOLA</a>) : analytique aux grandes échelles et numérique aux petites échelles, où les interactions à 𝑁 corps sont importantes. L’idée sous-jacente est habituelle en physique, il s’agit d’un <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9f%C3%A9rentiel_galil%C3%A9en#Changement_de_r%C3%A9f%C3%A9rentiel_et_transformation_de_Galil%C3%A9e">« changement de référentiel »</a> : la dynamique à grande échelle est prise en compte par le nouveau référentiel, tandis que la dynamique à petite échelle est confiée à l’ordinateur qui la résout par des calculs classiques du champ de gravité.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/336314/original/file-20200520-152327-tip3p8.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/336314/original/file-20200520-152327-tip3p8.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/336314/original/file-20200520-152327-tip3p8.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=797&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/336314/original/file-20200520-152327-tip3p8.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=797&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/336314/original/file-20200520-152327-tip3p8.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=797&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/336314/original/file-20200520-152327-tip3p8.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1002&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/336314/original/file-20200520-152327-tip3p8.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1002&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/336314/original/file-20200520-152327-tip3p8.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1002&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Un calculateur à base de cartes graphiques (GPUs) comme on peut en trouver à l’Institut d’Astrophysique de Paris. Il ne représente qu’un centième du coût d’un supercalculateur national.</span>
<span class="attribution"><span class="source">G. Lavaux</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Par ailleurs, ce concept permet de « diviser pour mieux régner », en simulant des sous-volumes de taille réduite de manière indépendante, sans communication avec les sous-volumes voisins. <a href="https://arxiv.org/abs/2003.04925">Notre approche</a> permet donc de représenter l’Univers comme une grande mosaïque : chacun des « carreaux » est une petite simulation qu’un ordinateur modeste peut résoudre, et l’assemblage de tous les carreaux donne le tableau d’ensemble. C’est la première fois que des simulations cosmologiques sont parfaitement parallèles, et nous avons ainsi obtenu des simulations de taille comparable à celle de l’Univers observable, à une résolution satisfaisante, tout en restant sur un centre de calcul de laboratoire.</p>
<h2>De nouveaux calculateurs pour simuler l’Univers</h2>
<p>Ce nouvel algorithme permet d’envisager de nouvelles manières d’exploiter les ordinateurs : chacun des « carreaux » pourrait être suffisamment petit pour tenir dans la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9moire_cache">« mémoire cache »</a> de nos calculateurs, la partie de la mémoire à laquelle les processeurs peuvent accéder le plus rapidement, ce qui permettrait d’augmenter la vitesse de calcul et de simuler le volume entier de l’Univers extrêmement rapidement, ou à une résolution encore jamais atteinte.</p>
<p>On peut finalement imaginer que chacune des simulations correspondant à un « carreau » soit suffisamment petite pour être exécutée sur un téléphone portable, permettant de réaliser du <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Calcul_distribu%C3%A9">calcul distribué</a> collaboratif comme avec la plate-forme <a href="https://www.cosmologyathome.org/">Cosmology@Home</a>.</p>
<hr>
<p><em>La Région Ile-de-France finance des projets de recherche relevant de Domaines d’intérêt majeur et s’engage à travers le dispositif Paris Région Phd pour le développement du doctorat et de la formation par la recherche en cofinançant 100 contrats doctoraux d’ici 2022. Pour en savoir plus, visitez <a href="https://www.iledefrance.fr/des-aides-la-recherche-pour-13-domaines-dinteret-majeur">iledefrance.fr/education-recherche</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/137421/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Florent Leclercq a reçu des financements d'Imperial College London. Il est membre de la Royal Astronomical Society (RAS), de la Société Française d'Astronomie et d'Astrophysique (SF2A) et du consortium Euclid.</span></em></p><p class="fine-print"><em><span>Guilhem Lavaux a reçu des financements de l'Agence Nationale de la Recherche, du CNRS et de la région Île-de-France. Il est membre de la Société Francaise d'Astronomie et d'Astrophysique (SF2A), de l'Union Astronomique Internationale (IAU/UAI), du consortium Euclid.</span></em></p>
Les structures visibles et invisibles de l’Univers forment la « toile cosmique », une gigantesque structure filamentaire. Les dernières avancées pour calculer et comprendre l’évolution de ce grand réseau.
Florent Leclercq, Imperial College Research Fellow, Imperial College London
Guilhem Lavaux, Chargé de recherche à l'IAP, labellisé Domaine d’Intérêt Majeur par la Région Île-de-France, Institut d'Astrophysique de Paris
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tag:theconversation.com,2011:article/138281
2020-05-14T18:39:09Z
2020-05-14T18:39:09Z
Valse avec le trou noir au centre de notre galaxie
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/334367/original/file-20200512-175246-nhqbrt.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=7%2C5%2C1270%2C774&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Cette simulation figure les orbites d’étoiles situées à très grande proximité du trou noir supermassif qui occupe le centre de la Voie Lactée. </span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.eso.org/public/france/images/eso1825d/">ESO/L. Calçada/spaceengine.org</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>Nous avons <a href="https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2020/04/aa37813-20/aa37813-20.html">annoncé</a> récemment la détection d’un effet très particulier : une étoile du centre de notre Galaxie « danse » en orbite autour du <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Trou_noir">trou noir</a> supermassif au centre de la Voie lactée. Son orbite, suivie depuis 30 ans, était jusqu’à cette année parfaitement décrite par une ellipse. Pour la première fois, notre équipe internationale a observé ce mois-ci une déviation infime de l’orbite de l’étoile par rapport à une simple ellipse, de l’ordre de quelques centaines de microsecondes d’angle, soit la taille d’une boîte à chaussures vue sur la Lune.</p>
<p>Pour comprendre ce que cette détection signifie, il est utile de faire un pas en arrière et de considérer l’évolution des idées sur la notion d’orbite des corps célestes.</p>
<figure>
<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/PR4EzyUv_fs?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">La plupart des étoiles et des planètes décrivent des orbites non circulaires, s’approchant puis s’éloignant périodiquement de l’objet autour duquel elles gravitent. L’orbite de l’étoile S2 précesse, en orbite autour du trou noir supermassif situé au cœur de la Voie lactée, ce qui signifie que le point de l’orbite le plus proche du trou noir change au fil des rotations, générant l’aspect d’une rosette. Cet effet n’avait encore jamais été mesuré pour une étoile orbitant autour d’un trou noir supermassif.</span></figcaption>
</figure>
<h2>La Terre au centre : le cosmos des Grecs anciens</h2>
<p>L’école de Pythagore apporte deux avancées considérables en science : le nombre est considéré comme principe premier des choses et la systématisation de la géométrie débute – Pythagore généralise son fameux théorème, qui était déjà connu en pratique des Égyptiens pour des triangles particuliers.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/334054/original/file-20200511-49569-13xnh0m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/334054/original/file-20200511-49569-13xnh0m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/334054/original/file-20200511-49569-13xnh0m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=617&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/334054/original/file-20200511-49569-13xnh0m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=617&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/334054/original/file-20200511-49569-13xnh0m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=617&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/334054/original/file-20200511-49569-13xnh0m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=775&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/334054/original/file-20200511-49569-13xnh0m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=775&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/334054/original/file-20200511-49569-13xnh0m.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=775&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Système géocentrique, dit de Ptolémée, hérité de celui d’Eudoxe de Cnide, représenté en 1539 dans la Cosmographie de Petrus Apianus. L’univers est divisé en 8 sphères concentriques.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ptolemaicsystem-small.png">Wikipedia</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Platon, autour de 400 avant notre ère, propose un modèle du cosmos basé sur des sphères imbriquées : la Terre est au centre, entourée des sphères de l’eau, de l’air et du feu. Les astres se meuvent au-delà, à des distances croissantes : la Lune d’abord, puis les autres planètes connues et le Soleil, et enfin la sphère des étoiles lointaines fixes. Ce modèle, développé par Eudoxe de Cnide – un « thésard » de Platon dirait-on aujourd’hui, postule que les astres se déplacent à vitesse constante en suivant des orbites circulaires le long des sphères imbriquées.</p>
<h2>Le système héliocentrique et l’avènement de la physique moderne</h2>
<p>Malgré les développements apportés par Ptolémée (I<sup>e</sup> siècle) au modèle d’Eudoxe, les éléments de base de la compréhension du cosmos n’ont pas évolué de façon radicale avant le XVI<sup>e</sup> siècle. Vers 1530, la <em>révolution copernicienne</em> place le Soleil, et non plus la Terre, au centre du cosmos, et considère les astres en orbite circulaire autour du Soleil. Vers 1580, Tycho Brahe réalise des observations d’une précision stupéfiante sur une très grande quantité de sources lumineuses. Au tournant du XVII<sup>e</sup> siècle, Johannes Kepler synthétise les observations de Tycho Brahe et le système de Copernic pour les systématiser dans les fameuses <em>lois de Kepler</em>, toujours enseignées de nos jours.</p>
<p>Le résultat de l’équipe GRAVITY, cette ellipse en précession, doit être analysé en référence aux lois de Kepler. En effet, Kepler apporte deux éléments fondamentaux : d’une part, le rôle de « moteur » joué par le Soleil dans le mouvement des astres, alors que les descriptions précédentes se contentaient d’entériner le fait que les astres tournent, soit autour de la Terre, soit autour du Soleil, sans voir de lien de cause à effet entre la présence du corps central et le mouvement des astres autour de lui. D’autre part, les observations de Tycho Brahe lui permettent de remplacer la théorie du mouvement circulaire datant d’Eudoxe par un mouvement elliptique. Avec Newton vers 1680, les avancées de Kepler sont confirmées et incluses dans un système d’explication beaucoup plus vaste, qui formera la pierre angulaire de l’astronomie jusqu’à Einstein. En effet, la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_universelle_de_la_gravitation">théorie de Newton</a> montre mathématiquement qu’un corps (par exemple une planète) subissant l’attraction gravitationnelle d’un autre corps (par exemple le Soleil) suit une <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Conique">conique</a> – dont les exemples les plus simples sont les cercles et les ellipses – validant ainsi les idées de Kepler.</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/334394/original/file-20200512-82361-xin578.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/334394/original/file-20200512-82361-xin578.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/334394/original/file-20200512-82361-xin578.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=476&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/334394/original/file-20200512-82361-xin578.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=476&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/334394/original/file-20200512-82361-xin578.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=476&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/334394/original/file-20200512-82361-xin578.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=598&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/334394/original/file-20200512-82361-xin578.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=598&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/334394/original/file-20200512-82361-xin578.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=598&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Représentation du système solaire dans le « Twentieth Century Atlas of Popular Astronomy » de 1908, par Thomas Heath.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.flickr.com/photos/vintage_illustration/43332056722">Thomas Heath/Flickr</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>La relativité générale</h2>
<p>Einstein, héritier direct de Newton, reformule les lois de la gravitation en 1915, et aboutit aux lois de la <a href="https://www.pourlascience.fr/sd/physique-theorique/la-relativite-generale-deinstein-en-douze-questions-8737.php">relativité générale</a>, qui englobent et dépassent considérablement la théorie newtonienne.</p>
<p>Une des conséquences de la relativité générale porte sur les orbites des corps célestes. Elle prédit que les orbites des planètes autour du Soleil ne suivent pas des ellipses képleriennes, mais se décalent peu à peu pour former une rosace, dans ce mouvement de « danse » évoqué au début de l’article.</p>
<figure class="align-right zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/334374/original/file-20200512-82388-1v5m2zo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/334374/original/file-20200512-82388-1v5m2zo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/334374/original/file-20200512-82388-1v5m2zo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/334374/original/file-20200512-82388-1v5m2zo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/334374/original/file-20200512-82388-1v5m2zo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/334374/original/file-20200512-82388-1v5m2zo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/334374/original/file-20200512-82388-1v5m2zo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/334374/original/file-20200512-82388-1v5m2zo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=754&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Le Verrier, pour expliquer les anomalies dans l’orbite de Mercure, fit l’hypothèse d’une planète additionnelle, nommée Vulcain. Lithographie de E. Jones & G.W. Newman, 1846.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://www.loc.gov/resource/g3180.ct003790">Library of Congress</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Einstein se souvient alors que l’astronome français Urbain Le Verrier avait mis en évidence en 1859 à l’Observatoire de Paris le fait que la planète Mercure – la plus proche du Soleil, et donc la plus fortement soumise à sa gravitation – exhibait un mouvement inexpliqué, en désaccord avec les lois de Kepler et de Newton. Einstein s’empare du problème et montre que la théorie de la relativité générale explique exactement l’incohérence rapportée par Le Verrier.</p>
<p>Einstein, d’après ce qu’il <a href="https://editions.flammarion.com/Catalogue/champs-sciences/trous-noirs-et-distorsions-du-temps">a lui-même rapporté</a>, « n’a pas pu travailler pendant trois jours à cause de [s]on excitation » suite à cette toute première vérification expérimentale de sa nouvelle théorie, qui valide son travail acharné réalisé pendant la décennie qui précède. La mesure récente de l’équipe GRAVITY est la dernière vérification expérimentale de ce même effet, dans un contexte très différent puisqu’il s’agit de l’orbite d’une étoile autour d’un trou noir et non de l’orbite d’une planète autour d’une étoile.</p>
<h2>L’observation récente de GRAVITY</h2>
<p>La relativité générale prédit le comportement de tous les astres, y compris celui de l’objet de prédilection de l’instrument GRAVITY – le trou noir de 4 millions de fois la masse du Soleil qui se trouve au centre de notre Galaxie, <em>Sagittarius A*</em>.</p>
<p>L’étoile répondant au nom poétique de S2 est en orbite relativement proche autour de ce trou noir. Sa trajectoire a été déterminée par GRAVITY : c’est une rosace, correspondant au lent décalage d’une ellipse. Comme l’avait fait Einstein en 1915 avec Mercure, l’équipe GRAVITY a comparé le décalage de l’orbite de S2 à la valeur prédite par la relativité générale. L’accord est excellent, ce qui constitue un nouveau test de la théorie d’Einstein. Ce nouveau test est réalisé dans un contexte beaucoup plus « extrême » que celui de Mercure : l’astre observé est ici en orbite autour d’un trou noir, un objet lui-même prédit par la théorie de la relativité générale et qui constitue l’un des membres les plus exotiques du bestiaire astronomique standard. La validation de la théorie d’Einstein dans l’environnement d’un tel objet est donc particulièrement intéressante.</p>
<p>Au-delà de tester la validité des prédictions de la relativité générale, l’observation de GRAVITY permet d’étudier l’environnement proche du trou noir ainsi que ses propriétés : sa masse et sa distance sont maintenant contraintes avec une grande précision. Une question importante est de déterminer si la masse centrale autour de laquelle S2 est en orbite est complètement concentrée dans l’objet <em>Sagittarius A*</em> lui-même, ou si une autre composante de masse, plus étendue, est également présente. Cette masse supplémentaire pourrait être présente sous forme de « matière sombre » (composée de la fameuse <a href="https://home.cern/fr/science/physics/dark-matter">matière noire</a>, d’étoiles peu brillantes et d’une assemblée de petits trous noirs et d’étoiles à neutrons isolées) ou d’un compagnon trou noir qui serait lui-même en orbite autour de <em>Sagittarius A*</em>. Les observations récentes de l’équipe GRAVITY semblent pointer du doigt une concentration complète de la masse dans l’objet <em>Sagittarius A*</em> lui-même, mais des études plus approfondies sont nécessaires pour répondre à cette question complexe.</p>
<p>GRAVITY n’est pas le seul instrument à scruter les propriétés des abords des trous noirs. L’<em>Event Horizon Telescope</em> a récemment publié une <a href="https://theconversation.com/horizon-ombres-et-lumiere-secrets-de-trous-noirs-116111">première image des abords d’un trou noir</a>. Dans un autre registre, les <a href="https://www.larecherche.fr/1-lan-i-de-lastronomie-gravitationnelle">détecteurs d’ondes gravitationnelles</a> suivent l’évolution de trous noirs en collision. L’ensemble de ces nouvelles observations va permettre dans les prochaines décennies de <a href="https://www.pourlascience.fr/sd/astrophysique/tester-la-relativite-generale-avec-les-trous-noirs-8736.php">tester de mieux en mieux la théorie d’Einstein</a>, et, espérons-le, d’en découvrir la limite.</p>
<hr>
<p><em>La Région Ile-de-France finance des projets de recherche relevant de Domaines d’intérêt majeur et s’engage à travers le dispositif Paris Région Phd pour le développement du doctorat et de la formation par la recherche en cofinançant 100 contrats doctoraux d’ici 2022. Pour en savoir plus, visitez <a href="https://www.iledefrance.fr/education-recherche">iledefrance.fr/education-recherche</a>.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/138281/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Frédéric Vincent ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Une observation récente montre une étoile « dansant » autour d’un trou noir – l’occasion de revenir sur les descriptions du Cosmos dans l’histoire et d’en apprendre plus sur le cœur de la Voie lactée.
Frédéric Vincent, Chercheur CNRS à l'Observatoire de Paris, au laboratoire LESIA qui est labellisé Domaine d'Intérêt Majeur ACAV+ par la Région Ile-de-France, Observatoire de Paris
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/123829
2019-09-24T19:02:21Z
2019-09-24T19:02:21Z
De belles et mystérieuses exoplanètes : explorons les Jupiters chauds
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/293619/original/file-20190923-54759-1vgej1j.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=6%2C92%2C1504%2C1013&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Vue d'artiste de 51 Pegasi b, un Jupiter chaud </span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA10364.jpg">NASA</a></span></figcaption></figure><figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=236&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=236&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=236&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=297&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=297&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=297&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<p><em>Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la science (du 5 au 13 octobre 2019 en métropole et du 9 au 17 novembre en outre-mer et à l’international) dont The Conversation France est partenaire. Cette nouvelle édition aura pour thème : « À demain, raconter la science, imaginer l’avenir ». Retrouvez tous les débats et les événements de votre région sur le site <a href="https://www.fetedelascience.fr/">Fetedelascience.fr</a>.</em></p>
<hr>
<p>Quand la poésie rejoint l’astrophysique… Partons à la rencontre des Jupiters chauds ! On sait que notre étoile, le Soleil, n’est pas seule à être entourée de planètes. Rien que dans notre galaxie il existerait au moins 100 milliards d’exoplanètes, <em>exo</em> pour signifier qu’elles se trouvent hors de notre système solaire. Jusqu’ici, les astrophysiciens ont surtout détecté de très grosses planètes gazeuses. Les Jupiters chauds. Ainsi dénommés car ce sont des planètes géantes à l’instar de Jupiter, mais très chaudes, jusqu’à 2 000 degrés Celsius, car « rôties » par leur étoile. Elles orbitent si près de leur étoile qu’elles peuvent fêter la nouvelle année tous les 4 jours !</p>
<p>Les Jupiters chauds sont à des distances astronomiques, donc inatteignables : l’observation directe reste le seul moyen de les étudier. Par chance, les Jupiters chauds passent très souvent devant leur étoile et, à chaque éclipse, la lumière de l’étoile est absorbée par l’atmosphère de la planète. L’analyse de ce spectre de lumière, captée par des télescopes terrestres ou spatiaux livre ainsi de nombreuses informations sur la composition et la structure de l’atmosphère. Néanmoins, l’analyse de cette lumière est terriblement complexe : le spectre contient une telle quantité d’information qu’il en est illisible si on n’a pas les bonnes clés pour le décoder.</p>
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<span class="caption">Observation d’une exoplanète par un télescope spatial.</span>
<span class="attribution"><span class="source">NASA</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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<p>Dans ma thèse, je cherche à savoir quelles molécules sont présentes dans ces atmosphères chaudes et dans quelles conditions de température, de densité et de pression elles se trouvent. Je voudrais montrer qu’en plus de la vapeur d’eau, du gaz carbonique, du monoxyde de carbone et du méthane déjà détectés il y a aussi d’autres hydrocarbures qui agissent par effet de serre sur la structure thermique de la planète.</p>
<h2>Exoplanètes en laboratoire</h2>
<p>Cette recherche est un vrai défi car, sous l’effet de la forte température, les molécules de cette atmosphère extraterrestre tournent et vibrent si frénétiquement que cela brouille leur spectre. Mon travail consiste à permettre aux astronomes de décrypter ce signal, pour cela je recrée les conditions des atmosphères des Jupiters chauds en laboratoire. Je chauffe mes gaz jusqu’à 2 000 °C et je mesure leur spectre d’absorption. Heureusement en laboratoire, on a la possibilité de simplifier ces spectres. L’astuce développée à Rennes est de calmer la rotation pour rendre accessible l’information sur la vibration qui n’est pas encore connue à de telles températures.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/293744/original/file-20190924-54767-vr9w7k.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/293744/original/file-20190924-54767-vr9w7k.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/293744/original/file-20190924-54767-vr9w7k.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/293744/original/file-20190924-54767-vr9w7k.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=338&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/293744/original/file-20190924-54767-vr9w7k.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/293744/original/file-20190924-54767-vr9w7k.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/293744/original/file-20190924-54767-vr9w7k.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=424&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Spectre simulé à haute température (en haut) comparé à un spectre où la rotation a été « calmée » par détente (en bas).</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteure</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/293624/original/file-20190923-54749-1456yv4.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/293624/original/file-20190923-54749-1456yv4.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=224&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/293624/original/file-20190923-54749-1456yv4.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=224&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/293624/original/file-20190923-54749-1456yv4.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=224&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/293624/original/file-20190923-54749-1456yv4.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=281&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/293624/original/file-20190923-54749-1456yv4.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=281&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/293624/original/file-20190923-54749-1456yv4.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=281&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Une fois les gaz chauffés, je les détends au travers d’une mini-tuyère de fusée en graphite, dans un caisson où j’ai fait le vide.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteure</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure>
<h2>Enregistrer l’ombre des molécules</h2>
<p>La tuyère (six mois de travail !) a été développée précisément pour créer un jet hypersonique (15 fois la vitesse du son) dans lequel les molécules se refroidissent brutalement à -260 °C dans un état étrange dit « hors équilibre ». Cet état bizarre, où mes molécules continuent à vibrer mais tournent très peu sur elles-mêmes, est la clé pour décoder le spectre complexe des gaz chauds observés par les télescopes.</p>
<figure class="align-center ">
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<figcaption>
<span class="caption">Système expérimental : un faisceau laser infrarouge traverse le jet et y frappe les molécules que je veux étudier, tout comme la lumière de l’étoile traverse l’atmosphère de la planète.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteure</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Avec mon système expérimental, j’enregistre en quelque sorte l’ombre des molécules, c’est ce que l’on appelle un spectre d’absorption. Rien à voir avec un fantôme : mon spectre contient une forêt de pics propres à chaque molécule.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/293626/original/file-20190923-54813-zzebuk.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/293626/original/file-20190923-54813-zzebuk.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=239&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/293626/original/file-20190923-54813-zzebuk.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=239&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/293626/original/file-20190923-54813-zzebuk.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=239&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/293626/original/file-20190923-54813-zzebuk.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=301&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/293626/original/file-20190923-54813-zzebuk.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=301&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/293626/original/file-20190923-54813-zzebuk.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=301&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Jet hypersonique et le laser le traversant : la position de chaque pic correspond à un état de mouvement particulier de la molécule qui combine vibration et rotation. La hauteur du pic indique le nombre des molécules dans cet état.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteure</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure>
<p>En pratique, il est difficile pour des techniques de spectroscopie courantes de sonder un jet de gaz dont le diamètre n’excède pas une dizaine de millimètres. Le signal d’absorption est trop faible pour être analysé. J’utilise une méthode ultrasensible plus sophistiquée qui consiste à faire parcourir à la lumière de multiples allers-retours à travers le jet de gaz entre deux miroirs de très haute réflectivité. Le chemin parcouru par le faisceau laser à travers le gaz peut atteindre ainsi plusieurs centaines de mètres !</p>
<p>Vers la fin de ma thèse, je transmettrai mes informations sur ces molécules à d’autres scientifiques, chimistes théoriciens et astrophysiciens, qui adapteront leurs formules pour construire sur ordinateur un modèle de spectre pour chaque molécule. Ils joueront avec les paramètres du spectre calculé, par exemple la température, jusqu’à parvenir à faire coïncider les pics de ce spectre avec ceux de l’exoplanète. Nous tiendrons alors la preuve de l’existence de ces molécules dans l’atmosphère de cet astre. Et par là, nous en saurons plus sur les transferts d’énergie étoile-planète-atmosphère, et donc sur le climat de cet astre, plutôt rude, j’imagine !</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/123829/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Eszter Dudás ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Les exoplanètes gazeuses et chaudes sont des corps célestes encore très mystérieux. L’analyse des molécules de leurs atmosphères est un défi, en passe d’être relevé.
Eszter Dudás, Doctorante dans le domaine: Astrophysique de Laboratoire, Université de Rennes 1 - Université de Rennes
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/120379
2019-07-16T17:01:51Z
2019-07-16T17:01:51Z
Vestiges de supernovæ et rayonnement cosmique : le ciel gamma nous éclaire
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/284089/original/file-20190715-173338-btdmfv.jpeg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Exemple du SNR RX J1713.7-3946 vu en rayons X (à gauche) et en rayons gamma du TeV (à droite). Les images sont à la même échelle.</span> <span class="attribution"><span class="source">CEA-Clés</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p>Les rayons cosmiques, ou RC, sont des particules de haute énergie, principalement des protons et des noyaux, mais aussi quelques électrons, qui frappent la Terre de manière <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Isotropie">isotrope</a> et continue. Depuis leur découverte en 1912, les sources astrophysiques qui en sont à l’origine restent difficiles à déterminer.</p>
<p>Étant chargés, ces RC sont déviés lors de leur propagation par les champs magnétiques interstellaires et intergalactiques. Le spectre en énergie des RC, qui s’étend d’une <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectronvolt">centaine de MeV à plus de 10<sup>20</sup> eV</a>, présente une légère inflexion à 10<sup>15</sup> eV (PeV), énergie en dessous de laquelle les RC seraient accélérés au sein de notre galaxie. Les forts chocs associés à l’explosion très énergétique qui accompagne la mort d’étoiles massives (appelés restes de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Supernova">supernovæ</a> ou SNR) sont de bons candidats pour accélérer des hadrons et ce jusqu’à des énergies du PeV.</p>
<p>L’énergie de ces explosions, combinée au taux de supernovæ dans la galaxie (2-3 par siècle), permettrait de maintenir le flux des RC si seulement environ 10 % de cette énergie était utilisée pour l’accélération. En outre, les modèles d’accélération diffusive par onde de choc prédisent des spectres en loi de puissance relativement compatibles avec les observations.</p>
<p>Pour valider cette hypothèse, nous étudions le rayonnement des particules accélérées au sein des SNR grâce aux observations en <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_X">rayons X</a> et en <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_gamma">rayons gamma</a> pour en sonder les propriétés (voir l’illustration d’ouverture de cet article).</p>
<h2>Sondage du ciel</h2>
<p>Dans le domaine du GeV, le télescope spatial LAT à bord du satellite Fermi a permis de réaliser un sondage de l’ensemble du ciel et de produire des catalogues de sources de photons gamma, en particulier un catalogue de SNR. À plus haute énergie, l’<a href="https://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/">observatoire HESS</a> a réalisé un relevé dans le domaine du TeV des régions les plus internes de notre galaxie. En plus de recenser les SNR connus, HESS a permis de révéler de nouveaux candidats et de conduire une étude de population en comparant les données au TeV et celles dans le domaine radio.</p>
<p>Le <a href="https://fermi.gsfc.nasa.gov/">Fermi-LAT</a> a permis d’identifier certains vestiges comme accélérateurs de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Hadron">hadrons</a>, ce qui confirme que les SNR peuvent accélérer la composante principale du RC. Cependant, cette signature spectrale n’a pu être observée que dans des vestiges âgés (T > 10 000 ans) où la vitesse du choc a fortement diminué et l’énergie maximum atteinte par les particules ne permet pas d’expliquer le flux de RC aux plus hautes énergies (brisure dans le spectre autour de 10 GeV).</p>
<p>Les études conjointes GeV/TeV ont révélé deux principales catégories de vestiges émettant en rayons gamma. D’un côté, des SNR souvent jeunes (T < 5 000 ans) dont le spectre gamma est dominé par une émission de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Lepton">leptons</a> et dont l’onde de choc évolue dans un milieu ambiant peu dense (n~0,1 cm<sup>-3)</sup> et de l’autre côté des vestiges en interaction avec un milieu dense (n > 1 cm<sup>-3)</sup> dont le spectre est dominé par un processus hadronique (comme W44 sur la figure ci-dessous).</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/284092/original/file-20190715-173351-11eit70.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/284092/original/file-20190715-173351-11eit70.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=499&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/284092/original/file-20190715-173351-11eit70.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=499&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/284092/original/file-20190715-173351-11eit70.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=499&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/284092/original/file-20190715-173351-11eit70.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=627&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/284092/original/file-20190715-173351-11eit70.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=627&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/284092/original/file-20190715-173351-11eit70.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=627&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Comparaison des distributions d’énergies spectrales en luminosité pour des SNR jeunes dont le spectre pique vers 10¹² eV et pour un SNR plus âgé dont l’émission pique autour de 10⁹ eV. Image extraite de Acero et coll., 2015.</span>
<span class="attribution"><span class="source">CEA-Clés</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Ainsi l’environnement dans lequel évolue le SNR joue un rôle aussi important sur son émission à haute énergie que l’âge de l’objet. Il y a donc une difficulté observationnelle à mesurer les propriétés des hadrons dans des restes jeunes car la faible densité du milieu résulte en un faible niveau d’émission gamma comparé au canal leptonique. HESS n’a par ailleurs pas permis de révéler de SNR « PeVatron » (accélérant des hadrons au PeV).</p>
<p>En conclusion nos observations montrent que pour l’instant les SNR, tout en restant d’excellents candidats, ne remplissent pas encore toutes les conditions pour être la source principale des RC galactiques. Les relevés de Fermi et HESS ont toutefois apporté une moisson de résultats importants, notamment en révélant d’autres types de sources qui pourraient contribuer au spectre du rayonnement cosmique. Par exemple, un PeVatron été identifié au centre galactique par HESS (potentiellement lié à l’activité du trou noir <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A*">Sagittarus A*</a>). L’accélération des RC pourrait également prendre place par effets collectifs au sein des régions de formation d’étoiles comme le cocon du Cygne.</p>
<p>La sensibilité de HESS ne l’a pas permis mais la prochaine génération d’instrument, incarnée par l’observatoire <a href="https://www.cta-observatory.org/">CTA</a>, permettra de sonder la population de SNR dans l’ensemble de la Galaxie et ce jusqu’à des énergies permettant d’identifier de manière univoque les accélérateurs des RC. En outre, la détection de nouveaux SNR, la caractérisation de l’environnement des sources, cruciale pour modéliser l’émission de photons gamma, sera fortement accrue grâce au prochain satellite en rayons X, <a href="https://www.the-athena-x-ray-observatory.eu/">Athena</a>.</p>
<hr>
<p><em>Cet article est publié en partenariat avec le CEA, qui consacre le <a href="http://www.cea.fr/multimedia/Pages/editions/clefs-cea/dernieres-nouvelles-cosmos.aspx">numéro 68</a> de son magazine Clefs à l’astrophysique.</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/120379/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>
Le télescope spatial Fermi-LAT a réalisé un sondage de l’ensemble du ciel en rayons gamma, pour détecter en particulier les sources à l’origine des rayons cosmiques.
Fabio Acero, astrophysicien au laboratoire AIM, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Francois Brun, Astrophysicien, collaborations H.E.S.S. et CTA, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
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tag:theconversation.com,2011:article/116111
2019-05-21T07:08:00Z
2019-05-21T07:08:00Z
Horizon, ombres et lumière : secrets de trous noirs
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/275260/original/file-20190518-69174-19g7nea.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Le disque d'accrétion du trou noir M87* imagé par l'Event Horizon Telescope.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Trou_noir#/media/File:Black_hole_-_Messier_87.jpg">Event Horizon Telescope</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>L’année 2019 sera, pour l’histoire, marquée… d’un trou noir. En avril dernier, en effet, la première image de cet objet céleste très mystérieux a été révélée. Réaction logique : ne pas y croire. Car un trou noir, par définition, n’émet pas de lumière. Alors comment peut-on imaginer en observer une image ? Passons ensemble en revue cinq questions qui nous permettront de mieux comprendre ce que cette fameuse image signifie : qu’est-ce qui caractérise un trou noir ? Comment se forment et où se trouvent les trous noirs dans l’univers ? Qu’est-ce qui émet de la lumière près d’un trou noir ? Comment la présence du trou noir se traduit-elle sur l’image obtenue ? Et enfin : comment observer cette image ?</p>
<p>Parmi les innombrables membres du bestiaire astronomique, le trou noir est un objet très particulier. Il n’est pas constitué de matière. Pour le définir, les scientifiques utilisent la géométrie. Un trou noir est un lieu géométrique défini par la présence d’une frontière mathématique appelée l’horizon des événements. Rien ni personne ne peut s’en échapper, pas même la lumière qui est pourtant la particule messagère la plus véloce de l’Univers. D’où la justification de l’épithète : un trou noir est, effectivement, noir, vu qu’aucune lumière ne peut s’en échapper.</p>
<h2>Trous noirs stellaires et supermassifs</h2>
<p>Si la définition du trou noir est purement géométrique, il est possible de « créer » un trou noir à partir de matière normale, en la compressant dans un espace suffisamment petit. Ainsi, je peux moi-même être transformé en trou noir pour peu qu’on prenne la peine de me comprimer dans une sphère de rayon égale au dix milliardième de la taille d’un <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Proton">proton</a>. Il faut donc des conditions extrêmes pour former des trous noirs, ce qui explique leur absence de notre quotidien.</p>
<p>Les étoiles massives, lorsqu’elles terminent leur vie en explosant sous forme de supernova, peuvent donner naissance à un trou noir dont la masse est de l’ordre de 10 fois la masse du Soleil. On parle alors de trous noirs stellaires, pour garder en mémoire le processus de fabrication. Notre Galaxie abrite ainsi des millions de trous noirs stellaires, qui ne sont autres que des cadavres d’étoiles massives.</p>
<p>Durant le processus de formation d’une galaxie, du gaz peut s’effondrer en son centre pour former un trou noir qui grossira avec le temps pour former aujourd’hui un trou noir supermassif, affichant jusqu’à 10 milliards de fois la masse du Soleil.</p>
<p>Notre Galaxie abrite un tel monstre en son centre : <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Sagittaire_A*">Sagittarius A*</a>, qui est un poids plume de 4 millions de fois la masse du Soleil. Il est probable que chacune des centaines de milliards des grandes galaxies de l’Univers abrite un tel trou noir supermassif. C’est en tout cas le cas pour la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/M87">galaxie M87</a>, sujet de la fameuse image publiée le 10 avril dernier : elle abrite en son sein un poids lourd de 6 milliards de fois la masse du soleil, que les astronomes ont décidé, dans un élan remarquable de créativité linguistique, de nommer M87*.</p>
<h2>Émission lumineuse à proximité d’un trou noir</h2>
<p>Si un trou noir n’émet pas de lumière par lui-même, il est fréquent de rencontrer des trous noirs sociables, qui aiment à s’entourer de matière normale, susceptible d’émettre un rayonnement. Un trou noir n’est pas seulement le grand aspirateur cosmique que l’on s’imagine généralement. De la matière (des électrons et des protons) peut se maintenir en orbite autour du trou noir, et « spiraler » lentement vers l’horizon des événements, laissant amplement le temps à l’émission de lumière pendant ce trajet.</p>
<p>C’est le cas du trou noir M87*. Il est accompagné d’un flot de gaz qui l’entoure à la manière d’un <em>doughnut</em>, tournant et s’échauffant de plus en plus au fur et à mesure que l’on s’approche de l’horizon des événements. Aux abords mêmes du trou noir, l’interaction complexe entre ce flot de matière, le trou noir et le champ magnétique ambiant crée les conditions voulues pour donner naissance à un puissant jet de matière qui s’échappe sur des distances considérables. On comprend qu’on est vraiment très loin du trou noir-aspirateur !</p>
<h2>Effet du trou noir sur la lumière émise</h2>
<p>La lumière émise par le flot de gaz entourant M87* ne se déplace pas en ligne droite comme le ferait de la lumière émise par un phare de voiture. Les trajectoires lumineuses sont violemment courbées par la présence du trou noir, ce qui distord considérablement l’image obtenue. Regardez l’image, ci-dessous, de la Halle aux draps de Cracovie : imagée au naturel dans l’encart du haut, et en ajoutant un trou noir dans l’encart du bas. On constate en particulier que certains éléments de la Halle apparaissent plusieurs fois à des endroits différents de l’image. On comprend ainsi la grande difficulté d’interprétation lorsque le sujet photographié (les environs de M87*) est très mal connu.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/275258/original/file-20190518-69209-tccdov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/275258/original/file-20190518-69209-tccdov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=543&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/275258/original/file-20190518-69209-tccdov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=543&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/275258/original/file-20190518-69209-tccdov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=543&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/275258/original/file-20190518-69209-tccdov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=682&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/275258/original/file-20190518-69209-tccdov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=682&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/275258/original/file-20190518-69209-tccdov.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=682&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Halle aux draps de Cracovie.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteur</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure>
<p>Dans la région la plus interne, tout près de l’horizon des événements, la lumière peut s’enrouler autour du trou noir avant de s’échapper pour rejoindre l’observateur sur Terre. Ce processus crée une structure brillante de forme annulaire dans l’image obtenue, que l’on appelle anneau de photons (rappelons que les photons sont les corpuscules élémentaires formant la lumière). Elle entoure une région sombre, appelée ombre du trou noir. Cette diminution d’intensité est due à la présence du trou noir qui capture la lumière s’approchant trop près de son horizon des événements. Considérons un <em>doughnut</em> de matière chaude entourant un trou noir. Une photographie de cet objet montrera une structure en anneau qui correspond à ce que l’on appelle l’image primaire du <em>doughnut</em>, qui est relativement peu déformée. Au centre de la photo, une structure circulaire apparaîtra : l’anneau de photons, image hautement déformée du <em>doughnut</em>. La région entourée par cet anneau de photon est sombre, c’est l’ombre du trou noir. Ces différents éléments sont représentés dans l’image ci-dessous, qui est le résultat d’un calcul.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/275259/original/file-20190518-69174-ccd9jp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/275259/original/file-20190518-69174-ccd9jp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=361&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/275259/original/file-20190518-69174-ccd9jp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=361&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/275259/original/file-20190518-69174-ccd9jp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=361&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/275259/original/file-20190518-69174-ccd9jp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=454&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/275259/original/file-20190518-69174-ccd9jp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=454&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/275259/original/file-20190518-69174-ccd9jp.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=454&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Image d’un trou noir.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteur</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure>
<h2>Une harmonique de l’image du trou noir</h2>
<p>Pour observer réellement une telle image, un appareil photo n’est forcement pas suffisant. La collaboration internationale <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Event_Horizon_Telescope">Event Horizon Telescope</a> a travaillé pendant plus de 10 ans pour réussir à mettre au point l’instrument nécessaire à l’obtention d’une image de trou noir. L’énorme difficulté de l’opération vient du fait que même les plus gros trous noirs ont une taille apparente (telle que vue depuis la Terre) extrêmement petite (parce qu’ils sont très loin). De l’ordre de la taille d’un pamplemousse sur la Lune vu depuis la Terre !</p>
<p>Pour observer un objet si ridiculement petit, il est nécessaire d’utiliser plusieurs télescopes répartis sur l’ensemble de la planète et mis en réseau. Ces différents télescopes permettent chacun d’avoir accès à une (petite) partie de l’information contenue dans l’image. Utilisons une comparaison dans le domaine acoustique. Un son réel (par exemple une cloche qui sonne) peut se décomposer en une superposition de sons purs, simples, qu’on appelle des harmoniques. Il en va de même pour une image. Chaque couple de télescopes de l’Event Horizon Telescope permet d’accéder à une harmonique de l’image du trou noir. À partir du petit nombre d’harmoniques observées par le réseau, il a fallu utiliser des algorithmes sophistiqués pour retrouver l’image complète sous-jacente. Le résultat final est l’image en tête de cet article, qui a abondamment circulé depuis le 10 avril (et qui n’a donc rien à voir avec une photographie au sens usuel du terme).</p>
<p>On reconnaît sur l’image les traits caractéristiques évoqués plus haut : la zone sombre centrale (l’ombre du trou noir), entourée d’une structure annulaire. Cette structure est la superposition de l’anneau de photon et de l’image primaire du flot de gaz entourant le trou noir, que la résolution de l’Event Horizon Telescope ne permet pas de séparer, au contraire de l’image calculée plus haut.</p>
<p>Cette image est un résultat majeur pour la physique des trous noirs. Elle est en parfait accord avec les prédictions de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Pour les scientifiques, prendre en défaut cette fameuse théorie est le Graal de l’<a href="https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Astrophysique">astrophysique relativiste</a> : il faudra encore attendre pour y parvenir !</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/116111/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Frédéric Vincent ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
La publication d’une « photo » d’un trou noir en avril dernier a fait grand bruit. Mais qu’il y a-t-il derrière cette image ?
Frédéric Vincent, Chercheur CNRS à l'Observatoire de Paris, Observatoire de Paris
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/116974
2019-05-19T20:12:10Z
2019-05-19T20:12:10Z
La quête de l’origine de l’accélération cosmique
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/273927/original/file-20190512-183096-u5puom.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C104%2C5823%2C3617&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Observation de la Voie lactée, Espagne.</span> <span class="attribution"><span class="source">Photo by Evgeni Tcherkasski on Unsplash</span></span></figcaption></figure><p>Déterminer la cause de l’accélération cosmique est l’un des grands défis de la cosmologie. S’agit-il d’une constante (ΛCDM) ou d’un nouveau fluide (énergie noire, DE) ? Existe-t-il une nouvelle force qui modifie la gravité telle que décrite par Einstein (gravité modifiée, MG) ?</p>
<p>Le CEA travaille sur l’analyse de l’énergie noire et de la gravité modifiée dans le cadre de la mission Planck de l’Agence spatiale européenne (ESA) qui a mesuré le rayonnement du fond diffus cosmologique (CMB), la lumière émise 380 000 ans après le big bang. Dans la <a href="https://arxiv.org/abs/1807.06209">publication finale des données</a>, nous avons <a href="https://arxiv.org/abs/1502.01590">actualisé</a> et testé différents scénarios combinant les résultats de Planck à d’autres jeux de données.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/273921/original/file-20190512-183080-k6c37d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/273921/original/file-20190512-183080-k6c37d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=416&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/273921/original/file-20190512-183080-k6c37d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=416&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/273921/original/file-20190512-183080-k6c37d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=416&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/273921/original/file-20190512-183080-k6c37d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=522&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/273921/original/file-20190512-183080-k6c37d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=522&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/273921/original/file-20190512-183080-k6c37d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=522&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Résultat de l’analyse finale de Planck testant les fonctions mu et êta : les deux sont de 1 dans le modèle CDM (intersection des lignes pointillées). Toute détection d’une déviation par rapport à 1 indiquerait un écart par rapport à la théorie standard de la gravité. Les contours colorés représentent une probabilité de 95 % des valeurs des paramètres pour cadrer avec l’ensemble de données correspondant. Les résultats sont conformes au modèle CDM.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteure</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Cisaillement cosmique</h2>
<p>Le trajet de la lumière issue d’une galaxie lointaine est dévié par la présence de matière noire : ce phénomène provoque une distorsion (cisaillement cosmique) de l’image de la galaxie observée. Mesurer ce cisaillement peut permettre de reconstruire la matière noire, c’est-à-dire la lentille qui dévie la lumière. Cet effet de « lentille gravitationnelle » est étudié statistiquement, car la déflexion est généralement infime (effet gravitationnel faible, WL). De leur côté, l’énergie noire et la MG affectent la lentille gravitationnelle et la forme de son potentiel gravitationnel.</p>
<p>Cet effet gravitationnel faible est donc également une puissante sonde pour tester l’énergie noire et la gravité modifiée. Le CEA joue un rôle majeur dans les études galactiques destinées à mesurer le WL – du développement d’instruments à la reconstruction d’images de formes galactiques, en passant par l’interprétation de données. <a href="https://arxiv.org/abs/1708.06356">Il a participé</a> au télescope Canada-France-Hawaii (TCFH) en fabriquant la caméra MegaCam, qui a <a href="https://academic.oup.com/mnras/article/430/3/2200/981767">permis de déterminer</a> la fraction de matière noire et d’énergie noire remontant jusqu’à 8,8 milliards d’années dans le passé. Nous apportons une contribution essentielle au télescope spatial Euclid de l’ESA qui sera lancé en 2022 – du développement technologique à l’exploitation scientifique des données. La combinaison du WL et d’autres sondes, comme les amas de galaxies et le CMB, constitue également un défi : à ce titre, le CEA dirige le groupe de travail chargé de cette combinaison dans le cadre de la mission Euclid.</p>
<h2>Apprentissage machine en cosmologie</h2>
<p>Nous avons notamment extrait des informations à partir de données de WL, indécelables dans les analyses classiques. En voici quelques exemples représentatifs. Nous avons démontré à l’aide d’un nouvel algorithme, que nous avons rendu public, que l’existence proposée d’une concentration de matière noire dans l’amas Abell 520 n’était pas réelle. Si elle avait été confirmée, cette concentration aurait été incompatible avec l’hypothèse classique de matière non collisionnelle. Nous avons également <a href="https://arxiv.org/abs/1805.05146">abordé la question suivante</a> : les cartes de cisaillement gravitationnel nous permettent-elles de distinguer les effets d’une constante cosmologique de ceux de la gravité modifiée ? Nous avons réussi à identifier la signature la plus efficace pour réaliser cette distinction entre les différents modèles théoriques, visualisés sur ce schéma de comptage de pics.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/273925/original/file-20190512-183080-164sk19.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/273925/original/file-20190512-183080-164sk19.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=398&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/273925/original/file-20190512-183080-164sk19.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=398&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/273925/original/file-20190512-183080-164sk19.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=398&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/273925/original/file-20190512-183080-164sk19.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=500&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/273925/original/file-20190512-183080-164sk19.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=500&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/273925/original/file-20190512-183080-164sk19.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=500&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption"></span>
<span class="attribution"><span class="source">auteure</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/273926/original/file-20190512-183109-15m3zhz.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/273926/original/file-20190512-183109-15m3zhz.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=409&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/273926/original/file-20190512-183109-15m3zhz.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=409&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/273926/original/file-20190512-183109-15m3zhz.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=409&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/273926/original/file-20190512-183109-15m3zhz.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=513&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/273926/original/file-20190512-183109-15m3zhz.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=513&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/273926/original/file-20190512-183109-15m3zhz.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=513&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">En haut, l’analyse WL standard ne permet pas de distinguer ΛCDM (en gris) et MG (différents modèles en couleur). En bas, nous avons identifié une observable WL différente (pics) pouvant convenir.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Auteure</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Nous avons en outre montré que les réseaux neuronaux convolutifs améliorent notre capacité à distinguer une constante cosmologique des théories de gravité modifiée, mettant en évidence une nouvelle application du <a href="https://arxiv.org/abs/1805.05146"><em>machine learning</em> en cosmologie</a>.</p>
<p>Ces résultats montrent combien le choix de la bonne observable statistique joue un rôle crucial dans l’interprétation des données et dans l’obtention, avec les mêmes données, d’une découverte ou non. Enfin, le CEA codirige le programme Canada-France</p>
<p>Imaging Survey (CFIS), lancé en 2017, nécessaire pour dériver les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9calage_vers_le_rouge_photom%C3%A9trique">redshifts photométriques</a> dans le cadre de la mission Euclid, c’est-à-dire déterminer la distance des galaxies observées et reconstruire l’expansion de l’Univers.</p>
<hr>
<p><em>Cet article est publié en partenariat avec le CEA, qui consacre le numéro 68 de son magazine Clefs aux « dernières nouvelles du cosmos ».</em></p><img src="https://counter.theconversation.com/content/116974/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Valeria Pettorino ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Déterminer la cause de l’accélération cosmique est l’un des grands défis de la cosmologie. Une chercheuse explique ses méthodes.
Valeria Pettorino, Astrophysicienne au Département d’astrophysique (DAp-AIM), Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
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tag:theconversation.com,2011:article/113259
2019-03-25T21:03:43Z
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S’inspirer d’os pour construire une base lunaire avec une imprimante 3D
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/265612/original/file-20190325-36260-1qp9sr8.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C0%2C693%2C394&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Illustration de la possible future base lunaire.
</span> <span class="attribution"><span class="source">Liquifer Systems Group</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=236&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=236&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=236&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=297&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=297&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/293181/original/file-20190919-22450-1e2zj7j.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=297&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption"></span>
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<p><em>Cet article est republié dans le cadre de la prochaine Fête de la science (du 5 au 13 octobre 2019 en métropole et du 9 au 17 novembre en outre-mer et à l’international) dont The Conversation France est partenaire. Cette nouvelle édition aura pour thème : « À demain, raconter la science, imaginer l’avenir ». Retrouvez tous les débats et les événements de votre région sur le site <a href="https://www.fetedelascience.fr/">Fetedelascience.fr</a>.</em></p>
<hr>
<p>Importer des matériaux de construction sur la lune peut paraître un défi assez coûteux et potentiellement complexe. Et s’il était plus simple de construire une base à partir de matériaux locaux ? Cela semble dorénavant possible grâce aux imprimantes 3D.</p>
<p>Différents partenaires industriels, dont les célèbres architectes de Foster+Partners, studio pour l’architecture, l’urbanisme et le design durables, ont rejoint L’Agence spatiale européenne (European Space Agency, ESA) pour tester la faisabilité de l’impression 3D sur le sol lunaire.</p>
<p>Ils ont conçu une structure en dôme devant protéger des micro-météorites et des radiations spatiales. La base est d’abord déployée à partir de matériel transporté facilement en fusée. Des couches de régolithe (couche de poussière généralement produite par des impacts météoritiques sur des planètes sans atmosphère ou des satellites) sont ensuite déposées et superposées sur le dôme gonflable par une imprimante 3D robotisée, afin de créer une coque protectrice pour les astronautes.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/265168/original/file-20190321-93051-11jlyik.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/265168/original/file-20190321-93051-11jlyik.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=358&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/265168/original/file-20190321-93051-11jlyik.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=358&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/265168/original/file-20190321-93051-11jlyik.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=358&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/265168/original/file-20190321-93051-11jlyik.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=450&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/265168/original/file-20190321-93051-11jlyik.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=450&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/265168/original/file-20190321-93051-11jlyik.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=450&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Design d’une Base lunaire imprimée en 3D.</span>
<span class="attribution"><span class="source">ESA/Foster + Partners</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
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<p>C’est la société britannique Monolite qui a fourni l’imprimante <em>D-Shape</em>, grande imprimante (châssis de 6 m) en 3D utilisant un processus d’impression couche par couche (<em>binder-jetting</em>) pour agglomérer le régolithe associé à de l’oxyde de magnésium, formant le « papier », avec un sel liant servant d’« encre » et transformant le matériau en un solide semblable à de la pierre. Les scientifiques avaient besoin de grandes quantités de régolithe lunaire artificiel, matériau coûteux généralement vendu au kilogramme. Mais la découverte d’une très grande similarité entre la roche basaltique d’un volcan d’Italie centrale avec le sol lunaire a permis d’obtenir plus facilement plusieurs tonnes de matériau pour mener à bien leur projet.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/265169/original/file-20190321-93036-ttksco.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/265169/original/file-20190321-93036-ttksco.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=401&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/265169/original/file-20190321-93036-ttksco.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=401&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/265169/original/file-20190321-93036-ttksco.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=401&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/265169/original/file-20190321-93036-ttksco.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/265169/original/file-20190321-93036-ttksco.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/265169/original/file-20190321-93036-ttksco.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Imprimante D-Shape.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Monolite</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
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</figure>
<h2>S’inspirer des os pour construire la base</h2>
<p>Et pour construire ce dôme, de quel matériau se sont-ils inspirés ? D’os ! Et oui de la structure d’os d’oiseaux. En effet, la structure osseuse est sensée offrir un bon équilibre entre résistance et poids. Et les oiseaux sont particulièrement intéressants puisque leurs os se doivent d’être légers s’ils veulent décoller !</p>
<p>Les scientifiques se sont en effet inspirés d’images d’os trabéculaire, structure osseuse spongieuse composée de travées osseuses, afin de réaliser de l’optimisation topologique. L’objectif était d’obtenir une structure en réseau de travées aussi légère – et donc utilisant le moins de matériau – que possible mais résistante.</p>
<p>Le design des travées osseuses est associé aux contraintes que l’os subit au cours de la vie d’un organisme. Il y a donc un très fort lien entre la structure trabéculaire et les propriétés mécaniques de l’os. Les structures trabéculaires sont donc un très bon modèle pour la construction de structures spatiales qui correspondent à l’assemblage d’un ensemble d’éléments linéaires dans lequel les forces sont transférées de façon tridimensionnelle.</p>
<p><a href="https://www.researchgate.net/profile/Andre_Pereira5/publication/316984722_Mechano-adaptive_space_frame_generation_based_on_ellipsoid_packing/links/591bb4c50f7e9b7727d8ac98/Mechano-adaptive-space-frame-generation-based-on-ellipsoid-packing.pdf">Un groupe de chercheurs du Royaume-Uni et d’Australie</a> ont travaillé récemment à un algorithme permettant d’optimiser les structures spatiales en s’inspirant de structures osseuses. L’algorithme a notamment proposé de gérer des ellipsoïdes, ellipses en 3 dimensions représentant les espaces entre les travées, plus petits dans les régions soumises à de fortes contraintes et plus allongés dans les régions à contraintes fortement anisotropiques, c’est-à-dire différentes selon les directions. Ces développements ont permis d’obtenir une structure plus résistante par rapport aux structures spatiales traditionnelles malgré l’utilisation de beaucoup moins de matériau !</p>
<p>Ces approches de bioinspiration, développements technologiques s’inspirant de la nature, ont ainsi conduit à la production de « blocs de sol lunaire » pour concevoir le dôme de la base lunaire.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/265170/original/file-20190321-93063-1bkaa87.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/265170/original/file-20190321-93063-1bkaa87.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=401&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/265170/original/file-20190321-93063-1bkaa87.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=401&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/265170/original/file-20190321-93063-1bkaa87.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=401&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/265170/original/file-20190321-93063-1bkaa87.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/265170/original/file-20190321-93063-1bkaa87.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/265170/original/file-20190321-93063-1bkaa87.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=503&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Bloc de construction de 1,5 tonne produit à titre de démonstration.</span>
<span class="attribution"><span class="source">ESA</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Ce bloc de construction de 1,5 tonne a été produit par impression 3D en utilisant un matériau de type « sol lunaire ». Les ellipsoïdes (cellules fermées creuses) du matériau sont inspirés des modèles osseux.</p>
<p>L’étude de la structure interne des os et notamment des adaptations biomécaniques de ces structures dans le squelette des vertébrés pourrait donc, en plus de nous fournir des connaissances passionnantes quant à la biologie de l’évolution, permettre de grands développements en architecture !</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/113259/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Alexandra Houssaye a reçu des financements de l'ERC (European Research Council)</span></em></p>
La nature est une source d’inspiration inépuisable pour les architectes et les bâtisseurs sur Terre et même au-delà.
Alexandra Houssaye, Chercheuse Paleobiologie/Morphologie fonctionnelle, Muséum national d’histoire naturelle (MNHN)
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/111782
2019-02-15T08:42:33Z
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Voyager dans l’espace, oui, mais avec avec le bon vaisseau !
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/258803/original/file-20190213-181631-x05kpn.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Dans le film Passengers</span> <span class="attribution"><span class="source">futurism.com</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p>Le sujet est complexe : nous n'avons pas, à l'heure actuelle, la technologie pour effectuer de tels déplacements interstellaires habités. Nos moyens de propulsion ne sont guère efficaces pour faire de longs trajets. A titre de comparaison il faudrait environ six mois pour rejoindre Mars et y atterrir avec notre technologie contemporaine; le trajet jusqu'à Pluton prendrait plus de quinze ans. Quand à rejoindre un système solaire différent (avec pour objectif l'exoplanète <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Proxima_Centauri_b">Proxima Centauri b</a> par exemple), cela prendrait plusieurs millénaires.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/258813/original/file-20190213-181589-1z0my2g.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/258813/original/file-20190213-181589-1z0my2g.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=390&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/258813/original/file-20190213-181589-1z0my2g.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=390&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/258813/original/file-20190213-181589-1z0my2g.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=390&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/258813/original/file-20190213-181589-1z0my2g.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=490&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/258813/original/file-20190213-181589-1z0my2g.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=490&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/258813/original/file-20190213-181589-1z0my2g.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=490&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Proxima Centauri, vue d'artiste.</span>
<span class="attribution"><span class="source">ESO</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Sur la base de plus de deux siècles de données historiques sur les moyens de transports, la vitesse atteignable par nos vaisseaux double à peu près tous les 15 ans. Si nous continuons ainsi, les nouvelles technologies de propulsion du prochain siècle nous permettront d'atteindre les dix premières étoiles les plus proches en quelques centaines d'années de voyage.</p>
<h2>Vivre et mourir dans l'espace</h2>
<p>Toute mission habitée voulant se rendre sur une exoplanète proche devra alors passer soit par un état d'hibernation, soit par un processus de cryogénisation, soit par un programme d'équipage multi-générationnel. Les deux premières options ne sont pas réalistes actuellement. En effet, la plus longue hypothermie thérapeutique n'a pas encore pu excéder deux semaines. Le processus de cryogénisation, qui consiste à congeler un organisme à environ -196°C dans l'espoir de le réanimer n'est pas encore au point. La seule technique viable pour que des humains puissent un jour marcher sur une exoplanète consiste à peupler un vaisseau avec un équipage de départ, de laisser cette population vivre et se reproduire dans le navire, puis de laisser la place à la nouvelle génération. Le cycle multi-générationnel se perpétue alors pendant des siècles jusqu'à l'arrivée du vaisseau. C'est la méthode la plus sûre puisque c'est aussi la plus aisée à simuler : nous pouvons reproduire numériquement l'évolution d'un groupe d'individus dans un système clos aux ressources limitées.</p>
<p>Pour ce faire, notre groupe de recherche (Frédéric Marin et Camille Beluffi de Strasbourg; Rhys Taylor de Prague et Loïc Grau de Grenoble) <a href="https://arxiv.org/abs/1708.08649">s'est penché sur la question de la survivabilité</a> d'un équipage multi-générationnel dans un environnement aux ressources limitées. Dans un précédent <a href="https://theconversation.com/comment-determiner-la-taille-et-lequipage-des-vaisseaux-spatiaux-qui-partiront-coloniser-lespace-97269">article sur The Conversation</a>, nous avons examiné quels devaient être les règles sociales et de reproduction pour qu'un équipage génétiquement sain arrive à sa destination finale après plusieurs siècles de voyage. Nous concluions sur la base du paradigme de la rareté en <a href="https://arxiv.org/abs/1806.03856">chiffrant la taille minimale</a> de la population à bord à 98 personnes.</p>
<p>Mais il est évident que pour un voyage de plusieurs siècles, il serait souhaitable de voyager avec une marge et un excédent importants de ressources. Nous avons donc simulé numériquement le comportement multi-générationnel d'une communauté de 500 voyageurs interstellaires et déterminé les besoins alimentaires pour nourrir l'équipage de manière autonome.</p>
<h2>Agriculture spatiale</h2>
<p>Les astronautes de la Station Spatiale Internationale (ISS) ont besoin d'environ 1.8 kilogrammes d'aliments et d'emballages par jour. Donc, si nous devions nourrir l'équipage d'une mission interstellaire entièrement à partir d'aliments stockés, la masse requise atteindrait des millions de tonnes ! De plus, la quantité de vitamines contenues dans les aliments diminue avec le temps. La perspective de stocker les vivres n'est donc pas viable. En revanche, l'agriculture spatiale qui produit des aliments frais, recycle les nutriments et les matières fécales, génère de l'oxygène et purifie continuellement l'air, est de loin la meilleure option pour nourrir une population nombreuse et éviter les carences en vitamines.</p>
<p>En principe, une ferme spatiale peut transformer le vaisseau spatial en un système écologique complet et fermé. Des études de tels systèmes existent déjà, à l'instar de l’<a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Space_farming">expérience Lada sur l'ISS</a>, en cours depuis 2002. Cette expérience utilise une chambre ressemblant à une serre pour faire pousser des plantes afin de déterminer le taux de survie des cultures spatiales, les micro-organismes qu'elles pourraient avoir à affronter et la façon d'optimiser la productivité des cultures.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/258825/original/file-20190213-181599-1mtolbc.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/258825/original/file-20190213-181599-1mtolbc.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/258825/original/file-20190213-181599-1mtolbc.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/258825/original/file-20190213-181599-1mtolbc.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/258825/original/file-20190213-181599-1mtolbc.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/258825/original/file-20190213-181599-1mtolbc.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/258825/original/file-20190213-181599-1mtolbc.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Une fleur dans la Station spatiale.</span>
<span class="attribution"><span class="source">NASA</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Quelle doit donc être la surface de terre agricole à l'intérieur du navire pour nourrir sa population ? Comment cela dépend-il de la technique agricole ? Nous apportons une <a href="https://arxiv.org/abs/1901.09542">réponse</a> à ces questions. Nos simulations reposent sur des facteurs tels que les données biologiques, anthropométriques et démographiques, ainsi que sur l'activité physique de l'équipage. La dépense énergétique totale d'une taille de population donnée peut ensuite être traduite en quantité de nourriture pour déterminer la surface nécessaire à la production de nourriture dans le vaisseau spatial. Nous avons estimé les besoins caloriques annuels à bord en utilisant le principe de Harris-Benedict.</p>
<h2>Des patates douces en micro gravité</h2>
<p>En comparant ces chiffres avec les techniques agricoles conventionnelles et modernes, nous avons pu prédire la taille des terres artificielles à allouer dans le vaisseau à des fins agricoles. Il existe essentiellement trois techniques à utiliser : la géoponie, l'hydroponie et l'aéroponie. La première est la culture agricole que nous connaissons tous, la seconde est une vieille (mais efficace) technique horticole permettant de faire pousser des plantes sur un substrat de billes d'argile ou de sable, et la dernière permet aux plantes de pousser hors-sol, sans terre ni substrat. L'aéroponie est la méthode la plus efficace pour récolter de grandes quantités de tubercules avec un minimum d'espace et fonctionne également dans des conditions de faible gravité. Elle permettrait de produire suffisamment de patate douce pour nourrir un équipage multi-générationnel de moins de 500 personnes avec seulement 12 m<sup>2</sup> de superficie agricole.</p>
<figure class="align-center ">
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<figcaption>
<span class="caption">Pousses de pommes de terres pour système aéroponique.</span>
<span class="attribution"><span class="source">ILRI</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/">CC BY-NC</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Toutefois un régime mono-alimentaire serait désastreux pour le corps humain. En améliorant ce régime alimentaire pour y inclure une grande variété de céréales, de légumes et de fruits ainsi que des produits laitiers et de la viande, la surface agricole finale est plus grande car elle nécessite un mélange d'aéroponie (pour les plantes, tubercules, légumes) et de géoponie (pour les animaux et de nombreuses variétés d'arbres). Il faut une surface de 450 m<sup>2</sup> environ pour cultiver tous les aliments, mais aussi pour élever des animaux dans des conditions de vie décentes pour la production de protéines et de produits laitiers.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/258818/original/file-20190213-181619-nijzqp.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/258818/original/file-20190213-181619-nijzqp.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/258818/original/file-20190213-181619-nijzqp.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/258818/original/file-20190213-181619-nijzqp.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=399&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/258818/original/file-20190213-181619-nijzqp.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/258818/original/file-20190213-181619-nijzqp.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/258818/original/file-20190213-181619-nijzqp.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=502&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Dans la station spatiale internationale, un réhydrateur de petits plats.</span>
<span class="attribution"><span class="source">NASA</span></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>Vaisseaux géants</h2>
<p>Si l'on pose l'hypothèse d'une gravité artificielle centripète égale à celle de la Terre produite par la rotation d'un vaisseau cylindrique, cette surface impose de fortes contraintes à l'architecture du navire. Ce dernier devrait donc être cylindrique et mesurer au moins 224 mètres de rayon et 320 mètres de long pour avoir assez d'espace cultivable. Ces mesures ne prennent pas encore en compte les quartiers civils, les salles techniques, les engins de propulsion ou les ponts de commandement et il est aisé d'estimer que les dimensions finales d'un vaisseau interstellaire devrait être au moins deux fois plus grandes. Si cela peut sembler terriblement volumineux, il ne faut pas oublier que la plus grande construction humaine du monde est la tour de Burj Khalifa de Dubaï, un gratte-ciel faisant 829,8 mètres de haut. La taille des futurs vaisseaux interstellaires habités n'est donc pas si éloignée de ce que nous pouvons construire aujourd'hui…</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/111782/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Frédéric Marin ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Destination Proxima du Centaure, attention au départ ! Certes, mais quel vaisseau choisir pour ce voyage de plusieurs millénaires ?
Frédéric Marin, Post-doc à l'Observatoire astronomique de Strasbourg, Université de Strasbourg
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/109195
2018-12-30T17:47:43Z
2018-12-30T17:47:43Z
Célébrons la beauté et la profondeur de l’Univers : une conversation inspirante avec Trinh Xuan Thuan
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/252094/original/file-20181229-47313-1yelazc.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Gaz interstellaire et regroupement de jeunes étoiles, image du télescope spatial Hubble. </span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.nasa.gov/image-feature/burst-of-celestial-fireworks">NASA, ESA, R. O'Connell (University of Virginia), F. Paresce (National Institute for Astrophysics, Bologna, Italy), E. Young (Universities Space Research Association/Ames Research Center), the WFC3 Science Oversight Committee, and the Hubble Heritage Team</a></span></figcaption></figure><p><em>Pour bien commencer l’année 2019, en prenant de la hauteur, la rubrique Science et Technologies vous propose de goûter aux splendeurs du cosmos : l’astrophysicien Hervé Dole, auteur de l’ouvrage <a href="https://www.dunod.com/sciences-techniques/cote-obscur-univers-preface-pierre-lena">Le côté obscur de l’univers</a> converse avec son confrère Trinh Xuan Thuan (astrophysicien et professeur à l’université de Virginie) à l’occasion de la sortie de son <a href="https://www.lisez.com/livre-cartonne/dictionnaire-amoureux-illustre-du-ciel-et-des-etoiles/9782324022319">Dictionnaire amoureux illustré du ciel et des étoiles</a>.</em></p>
<hr>
<p><strong>En feuilletant votre dictionnaire illustré, je repère les entrées Planck, Ondes gravitationnelles, Toile cosmique… Les résultats les plus récents de la cosmologie sont présents. Comment avez-vous fait votre sélection ?</strong></p>
<p>L’astronomie contemporaine a multiplié les découvertes et il fallait que ce livre reflète la science la plus actuelle. Les exoplanètes, par exemple, dont la quête a débuté dans les années 1940. En 1995, on découvre la première d’entre elle en orbite autour de l’étoile 51 Pégase. Les astronomes se mettent alors au travail et s’ensuit une avalanche de découvertes de planètes extra-solaires ! La recherche dans le domaine est des plus active : nous savons désormais que notre système planétaire n’est pas le seul dans l’Univers et qu’il possède certaines propriétés uniques.</p>
<p><strong>Vous, qui êtes spécialiste des galaxies naines et des premières étoiles, avez-vous d’autres domaines de prédilection que vous aimez évoquer ?</strong></p>
<p>J’aime écrire sur la relativité, la déformation du temps et de l’espace, et cette notion d’absolu qui fonde la théorie à travers l’invariance de la vitesse de la lumière. Je suis aussi en train d’écrire un ouvrage sur l’histoire de l’astronomie. Au début, les humains regardaient le ciel sacré, puis l’espace est devenu profane grâce à la science. Aujourd’hui, je veux évoquer l’interaction entre ces deux univers. Emerveillés, nous avons redécouvert le sens du sacré.</p>
<p><strong>Quelle est la place de la spiritualité, dans votre démarche de scientifique et de vulgarisateur ?</strong></p>
<p>La science et la spiritualité constituent, de mon point de vue, deux magistères différents. Les lois physiques et mathématiques sur lesquelles la communauté des chercheurs se sont accordées au cours de l’Histoire fondent la science. Quand elle s’arrête, commence le pari pascalien :</p>
<blockquote>
<p><em>Car enfin, qu’est-ce que l’homme dans la nature ? Un néant à l’égard de l’infini, un tout à l’égard du néant, un milieu entre rien et tout.</em></p>
</blockquote>
<p>C’est mon pari métaphysique. La science m’éclaire, mais elle ne s’applique pas au spirituel. Aucune équation mathématique ne démontrera l’existence d’un Créateur et, moi astronome, je ne découvrirai aucun Dieu barbu au bout de ma lorgnette. Je suis un bouddhiste, adhérant à une pensée qui existe depuis 2500 ans et qui n’a pas besoin de preuve scientifique. Mais j’ai la conviction que ces deux domaines, qui décrivent le réel chacun à leur manière, doivent se rencontrer quelque part. La cosmologie est une science qui pose des questions d’ordre métaphysique : d’où vient l’Univers ? Ou va-t-il ? Il y a cette impermanence des choses, tout change, tout bouge, tout évolue, pour le vivant et pour l’univers. De même, tout est interdépendant, tout est connecté. L’astrophysique l’a montré : nous sommes tous des poussières d’étoiles.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/252093/original/file-20181229-47313-rqq6pb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/252093/original/file-20181229-47313-rqq6pb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=498&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/252093/original/file-20181229-47313-rqq6pb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=498&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/252093/original/file-20181229-47313-rqq6pb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=498&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/252093/original/file-20181229-47313-rqq6pb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=625&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/252093/original/file-20181229-47313-rqq6pb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=625&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/252093/original/file-20181229-47313-rqq6pb.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=625&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Trinh Xuan Thuan à son domicile parisien, avec Hervé Dole en décembre 2018.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Aline Richard Zivohlava</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p><strong>Votre Dictionnaire déploie aussi tout un éventail de beautés astrophysiques et cosmologiques, mais pas seulement…</strong></p>
<p>Les artistes et les poètes ont leurs propres points de vue sur le réel. Ils ouvrent pour nous des fenêtres, complémentaires de celles de la science, sur la beauté et l’unité de l’Univers. Art et science nous éclairent ensemble sur le concept du big bang : l’entrée du dictionnaire qui lui est consacré est illustrée par l’image d’une rosace de l’église Saint-Bonaventure, à Lyon. Il n’y a pas de centre et les anges semblent se fuir les uns les autres comme des galaxies emportées par l’expansion de l’univers. Autre œuvre, les Nymphéas, de Claude Monet, apprennent beaucoup sur la lumière, autant que bien des leçons d’astronomie. Dans l’ouvrage, il y a de très belles photos, certaines impressionnantes comme celle de ce trou noir qui absorbe la lumière, d’autres encore qui ont forgé notre vision du monde. Je pense à la photo de la Terre prise à l’Hasselblad par l’équipage d’Apollo 17 le 7 décembre 1972 au cours de leur voyage vers la Lune. Avec ce célèbre cliché, c’était la première fois que l’humain a pu contempler sa « bille bleue » dans un luxe de détails.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/252119/original/file-20181229-47325-lem2r3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/252119/original/file-20181229-47325-lem2r3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/252119/original/file-20181229-47325-lem2r3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/252119/original/file-20181229-47325-lem2r3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=600&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/252119/original/file-20181229-47325-lem2r3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=755&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/252119/original/file-20181229-47325-lem2r3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=755&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/252119/original/file-20181229-47325-lem2r3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=755&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Photo de l’Afrique, de l’Antarctique et de la péninsule Arabique prise en route pour la lune lors de la mission Apollo 17 le 7 décembre 1972.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://fr.wikipedia.org/wiki/La_Bille_bleue#/media/File:The_Earth_seen_from_Apollo_17.jpg">NASA/Apollo 17 crew ; taken by either Harrison Schmitt or Ron Evans</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p><strong>Comment parler de l’Univers aujourd’hui ? Que transmettre ?</strong></p>
<p>Nous avons de la chance : l’astronomie passionne le public. Son « zoo » galactique fascine : pulsars, quasars, trous noirs, autant d’objets encore mystérieux. Que dire aussi de l’évolution des étoiles, de notre soleil, de cet infiniment petit qui a accouché de l’infiniment grand… De toutes ces questions ouvertes qui nous échappent encore, la matière noire, l’énergie noire. Et tout cela n’est pas abstrait. Il y a des personnages qui ont fait vivre cette histoire de 13,8 milliards d’années. Galilée, Newton, Einstein sont les plus célèbres, mais il y en a tant d’autres. Cela devrait nous obliger, en tant qu’humains dépendants les uns des autres, à prendre soin de notre planète commune, et à trouver des solutions au réchauffement global qui la menace. De passage à Paris ces jours-ci, j’entends parler d’une pétition citoyenne signée par plus d’un million de personnes pour obliger les Etats à s’engager plus pour le climat : c’est une belle initiative, et un symbole très fort.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/109195/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Hervé Dole est l'un des Vice-Présidents de l'université Paris-Sud, chargé de "médiation scientifique, art, culture, société". Il a reçu des financements du CNES, de la Région Ile-de-France (DIM-ACAV), du CNRS (PNCG) de l'IUF, et de l'ANR. Il est en outre auteur du livre "le coté obscur de l'univers" (2017, Dunod).</span></em></p>
Trinh Xuan Thuan, astrophysicien, professeur à l'université de Virginie et grand vulgarisateur nous parle du grand souffle de l'Univers.
Hervé Dole, Professeur (astrophysique et physique) - Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS & Univ. Paris-Sud), Université Paris-Saclay
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/105898
2018-11-14T20:46:08Z
2018-11-14T20:46:08Z
La sonde spatiale BepiColombo à la découverte de Mercure
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/245259/original/file-20181113-194506-mlf4wz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=2%2C136%2C1495%2C1486&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Image de Mercure prise par la sonde Messenger, révélant des caractéristiques de tectonique.</span> <span class="attribution"><span class="source">Nasa</span></span></figcaption></figure><p>Partie le 19 octobre 2018 de Kourou, la <a href="https://bepicolombo.cnes.fr/fr">sonde européano-japonaise BepiColombo</a> atteindra Mercure en décembre 2025 pour une investigation approfondie qui durera au moins un an. D’ici là, elle doit survoler plusieurs fois sa destination avant de placer ses deux satellites en orbite, les <em>Mercury Planetary Orbiter</em> et <em>Mercury Magnetospheric Orbiter</em>. Ils permettront d’étudier la géologie, le champ magnétique et l’environnement de la planète la plus proche du Soleil.</p>
<p>Le prochain survol aura lieu le 23 juin 2022 – c’est l’occasion de vérifier le bon fonctionnement des instruments et d’obtenir des premières données. Celles-ci seront nécessairement limitées, car, lors des survols, la configuration de BepiColombo n’est pas idéale : les satellites sont assemblés avec le module de propulsion et l’un d’eux est caché derrière un bouclier thermique, ce qui limite considérablement les champs de vue des instruments.</p>
<p>Néanmoins, le premier survol de Mercure en octobre 2021 a par exemple permis de révéler des « bouffées » périodiques d’ions ainsi que les premières signatures d’électrons dans l’environnement proche de la planète – deux indices de la reconfiguration spontanée et rapide du champ magnétique de Mercure, qui reste encore assez mystérieux.</p>
<p>En effet, bien que le champ magnétique de Mercure soit beaucoup plus faible que celui de la Terre, son existence même est très surprenante : la planète a la taille de la Lune et, à l’instar de celle-ci, elle aurait dû refroidir et ne plus posséder de noyau ferreux en fusion conduisant à la production d’un champ magnétique.</p>
<p>Le nouveau survol de Mercure par BepiColombo en juin 2022 est l’occasion pour nous de revenir sur les différentes missions qui ont permis, au fil du temps, de mieux connaître cette planète.</p>
<h2>Le champ magnétique de Mercure découvert dans les années 1970</h2>
<p>La mission BepiColombo est en effet la troisième mission vers la planète Mercure. Tout commence dans les années 1970 : en 1974 et 1975, la sonde Mariner 10 de la NASA effectue trois survols de la planète. Pour ce faire, le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Giuseppe_Colombo_(math%C3%A9maticien)">professeur italien Giuseppe « Bepi » Colombo</a> avait proposé d’avoir recours au champ de gravité de Vénus en frôlant cette planète pour modifier la trajectoire de la sonde Mariner 10. Comme le mot l’indique, « survoler » signifie que la sonde ne passe qu’une seule fois au voisinage de la planète et qu’il n’y a donc pas d’observations systématiques en orbite autour de celle-ci.</p>
<p>Lors de ses trois survols de Mercure (et plus particulièrement deux d’entre eux qui passaient au plus près de la planète, à quelques centaines de kilomètres) de quelques dizaines de minutes chacun, Mariner 10 a fait des observations brèves mais décisives qui ont alimenté la recherche sur Mercure pendant de nombreuses années. Une des découvertes de Mariner 10 a été que la planète possède un champ magnétique semblable à celui de la Terre.</p>
<p>Les observations aujourd’hui suggèrent que le <a href="http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/convection-du-noyau.xml">noyau convectif</a> de Mercure occupe une part importante de l’intérieur de la planète. L’existence d’un tel champ magnétique est d’une grande importance. En son absence, le vent solaire (gaz ionisé éjecté par le soleil) peut impacter directement l’atmosphère et l’érode peu à peu, conduisant ainsi à sa disparition progressive comme dans le cas de la planète Mars. La Terre, elle, possède bien sûr un champ magnétique qui dévie le vent issu du soleil, protégeant son atmosphère et rendant possible la vie.</p>
<p>Mariner 10 a également cartographié une partie de la surface de Mercure et mis en évidence l’existence d’une fine atmosphère (ou exosphère) qui enveloppe la planète, avec des éléments tels que l’hydrogène ou l’oxygène.</p>
<h2>Dans les années 2000, focus sur la « magnétosphère »</h2>
<p>La deuxième sonde qui a visité Mercure est la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Messenger_(sonde_spatiale)">sonde Messenger</a> lancée en 2004 dans le cadre du programme Discovery de la NASA. Après une croisière de sept ans et trois survols de Mercure, cette sonde visant essentiellement l’observation de la planète a fait beaucoup plus que Mariner 10 puisqu’elle est restée en orbite autour de Mercure de mars 2011 à avril 2015, date à laquelle elle s’est « crashée » à sa surface. Au cours de ces quatre années d’observations systématiques, Messenger a pu cartographier l’ensemble de la surface de la planète, révélant l’existence de failles, de traces de volcanisme, ou encore de glaces au fond des cratères polaires qui ne sont jamais exposés au rayonnement solaire.</p>
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<span class="caption">Image de Mercure pris par Messenger, couleurs travaillées.</span>
<span class="attribution"><span class="source">NASA</span></span>
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<p>Messenger a également confirmé les mesures de Mariner 10 concernant le champ magnétique planétaire, mais ces nouvelles observations suggèrent que ce champ est décalé vers le nord, décalage aujourd’hui difficilement expliqué. En plus d’un magnétomètre pour la mesure du champ magnétique, la sonde a emporté deux instruments pour la mesure des particules chargées. Mercure possédant un champ magnétique intrinsèque, une petite cavité magnétique en forme de bulle (appelée « magnétosphère ») se développe autour d’elle, structurant l’espace environnant avec différentes régions de plasma – l’espace n’est plus « isotrope », c’est-à-dire qu’il n’est plus le même dans toutes les directions !</p>
<p>Une telle magnétosphère sert de bouclier planétaire face au vent solaire. Elle est relativement stable dans le cas de la Terre, et plus encore dans le cas des géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne qui se trouvent loin du Soleil et ont des champs magnétiques intrinsèques très forts. Dans le cas de Mercure, en raison à la fois du champ magnétique intrinsèque plus faible et de la proximité du Soleil (avec donc un vent solaire plus dense exerçant une pression plus forte), la magnétosphère planétaire devient plus « fragile » et extrêmement changeante, pouvant même être soufflée ou « rétrécie » si fortement que, cas unique, le vent solaire bombarde ou « crible » directement la surface de la planète. Ceci pourrait expliquer par exemple les creux bleutés observés en certains endroits de la surface.</p>
<p>Le matériau planétaire ainsi éjecté dans l’espace peut ensuite circuler autour de la planète et, s’il est ionisé par le rayonnement ultra-violet du soleil, peut remplir la magnétosphère en étant guidé par le champ magnétique. Au sein de la magnétosphère, des processus d’accélération ont lieu qui conduisent la matière dans des régions particulières de l’espace, et notamment peuvent la précipiter vers la surface de la planète. Dans le cas de la Terre ou des géantes gazeuses, de telles précipitations conduisent aux phénomènes d’aurores boréales et australes qui sont produites par l’interaction d’électrons magnétosphériques avec la haute atmosphère. En raison de l’absence d’atmosphère à Mercure, de telles aurores ne peuvent se produire mais l’interaction de la matière magnétosphérique avec la surface peut créer des aurores d’un autre type, en rayonnement X.</p>
<h2>Deux sondes pour de meilleures observations</h2>
<p>Tandis que le satellite européen MPO (Mercury Planetary Orbiter) de la mission BepiColombo est essentiellement dédié à l’observation de la planète, le satellite japonais MIO (initialement, MMO ou <a href="http://www.isas.jaxa.jp/en/missions/spacecraft/current/mmo.html">Mercury Magnetospheric Orbiter</a>) a pour objectif l’étude de l’environnement planétaire et en particulier de la magnétosphère.</p>
<p>Un aspect particulièrement intéressant de cette mission est précisément qu’elle comporte deux sondes (jamais jusqu’à aujourd’hui une mission planétaire n’avait ainsi emporté deux satellites d’observation d’un même objet céleste), ce qui permet d’effectuer des observations sous deux angles. Dans le cas d’un seul satellite comme avec Messenger, on se trouve soit au-dedans, soit au-dehors de la magnétosphère, ce qui conduit à faire des hypothèses sur la région où le satellite ne se trouve pas. À l’inverse, dans le cas de BepiColombo, l’un des satellites va pouvoir servir de « sentinelle » dans le vent solaire en amont de la planète, tandis que l’autre observera la réponse de la planète et de son environnement aux perturbations observées dans le vent solaire.</p>
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<span class="caption">Tests pour BepiColombo.</span>
<span class="attribution"><span class="source">G. Porter/ESA</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span>
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<p>L’existence du champ magnétique herméen (« herméen » signifie « de Mercure » puisque, pour les Grecs, Mercure est Hermès) soulève ainsi de nombreuses questions nouvelles qui vont du mécanisme de formation de ce champ jusqu’à son rôle dans l’environnement d’une planète qui évolue à proximité de son étoile. Plusieurs missions ont exploré l’environnement des autres planètes telluriques (Vénus, Mars) ou des géantes gazeuses (Saturne, Jupiter), mais relativement peu d’information est disponible pour Mercure. BepiColombo va combler ce vide et fournir un ensemble de mesures totalement nouvelles pour des conditions bien particulières. Les chercheurs vont non seulement étudier Mercure mais s’attacher à comparer les résultats scientifiques obtenus avec ceux dans d’autres conditions astrophysiques.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/105898/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Dominique Delcourt ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
La sonde européenne BepiColombo se posera en 2025 sur Mercure pour une investigation approfondie, mais ses survols apportent déjà des données préliminaires.
Dominique Delcourt, Directeur de recherches CNRS, Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace, Centre national d’études spatiales (CNES)
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/104280
2018-10-12T09:27:05Z
2018-10-12T09:27:05Z
Une chambre à étincelles pour voir les muons cosmiques
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/240049/original/file-20181010-133328-ingz6k.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Simulation d’une gerbe cosmique arrivant sur terre. </span> <span class="attribution"><span class="source">CEA Irfu</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption"></span>
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<p><em>Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la Science 2018 dont The Conversation France est partenaire. Retrouvez tous les débats et les événements de votre région sur le site <a href="https://www.fetedelascience.fr/">Fetedelascience.fr</a>.</em></p>
<hr>
<p>Chaque seconde, sans que nous nous en apercevions, des centaines de rayons cosmiques traversent notre corps. Que sont ces rayons venus du cosmos ? Comment les a-t-on découverts ? Comment les détecte-t-on ? Cette histoire commence par une erreur d’interprétation, et quelques voyages en ballon, pour finir par des technologies de pointe, permettant aujourd’hui de radiographier pyramides et volcans.</p>
<p>Nous sommes au début du XX<sup>e</sup> siècle. La <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Radioactivit%C3%A9">radioactivité</a> vient d’être découverte par Henri Becquerel, Pierre et Marie Curie, et les savants se passionnent pour l’infiniment petit. Ils découvrent que l’atmosphère est continuellement ionisée, c’est-à-dire que des électrons sont régulièrement arrachés aux atomes qui la composent. L’explication la plus plausible est que cette ionisation est le résultat de la radioactivité naturelle. En effet, les éléments radioactifs émettent des particules (électrons, rayon alpha et gamma) qui peuvent entrer en collision avec les électrons des atomes de l’atmosphère, et ils ont une énergie suffisante pour « décrocher » ces derniers. Cela dit, cet effet semble trop important par rapport à la radioactivité naturelle.</p>
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<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/240044/original/file-20181010-72130-tico93.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/240044/original/file-20181010-72130-tico93.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=798&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/240044/original/file-20181010-72130-tico93.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=798&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/240044/original/file-20181010-72130-tico93.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=798&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/240044/original/file-20181010-72130-tico93.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=1003&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/240044/original/file-20181010-72130-tico93.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=1003&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/240044/original/file-20181010-72130-tico93.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=1003&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Schéma de principe d’un électromètre.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Wikipedia</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
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<p>L’ionisation de l’atmosphère est observable à l’aide d’un <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrom%C3%A8tre">électromètre</a>. Cet appareil, conçu à la fin du XVIII<sup>e</sup> siècle, permet de mesurer la charge électrique d’un corps. Le dispositif est composé de deux feuilles de métal suspendues à une électrode dans une chambre à vide. Si l’on met en contact l’électrode avec un objet chargé électriquement, les feuilles se chargent à leur tour, et se repoussent donc, avec un angle d’autant plus grand que la charge de l’objet est importante.</p>
<p>Si l’on déconnecte l’électrode et qu’elle se retrouve isolée, les charges sont piégées, et les deux feuilles doivent rester écartées… Pourtant, petit à petit, elles se rapprochent, prouvant ainsi que la charge diminue. Une explication plausible de ce phénomène est que la radioactivité naturelle agit sur les plaques pour les décharger, de la même façon qu’elle est supposée ioniser l’atmosphère.</p>
<p>Comment le démontrer ? La meilleure façon serait de s’affranchir de la radioactivité naturelle pour voir si l’électromètre reste chargé. Et pour cela, il faut s’éloigner du sol. Ce n’est pas ce qui effraie <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Victor_Franz_Hess">Victor Hess</a>, un physicien allemand. Il ne va pas hésiter à risquer sa vie pour emmener des électroscopes dans des ballons. Il va mener ainsi plusieurs missions en 1912 et 1913, de jour comme de nuit, montant jusqu’à 5300 m d’altitude. Il constate que la décharge des électromètres augmente avec l’altitude au lieu de diminuer ! De plus, les vols de jour et de nuit donnent les mêmes résultats, ce qui prouve que le soleil n’est pas responsable du phénomène. Il en conclut que la décharge de l’électromètre, comme l’ionisation de l’atmosphère, sont dus à un rayonnement provenant de source cosmique, et non de la radioactivité terrestre. Cette découverte fondamentale lui vaudra le prix Nobel en 1936. Et ouvre la voie à l’étude des rayons cosmiques.</p>
<p>Ces rayons se révéleront très utiles. Ils sont en effet une source gratuite de particules, à toute heure du jour et de la nuit : un avantage précieux pour les physiciens des particules ! Grâce à eux, <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Carl_David_Anderson">Carl Anderson</a> va découvrir une particule de charge positive, et ayant la même masse que l’électron : le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Positron">positron</a> (ou antiélectron), prédit par <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Paul_Dirac">Paul Dirac</a> quelques années auparavant. Pour cette découverte, il partagera le prix Nobel de 1936 avec Hess.</p>
<h2>Gerbe cosmique</h2>
<p>En poursuivant ses études, Anderson va découvrir une nouvelle particule, semblable à l’électron, mais 200 fois plus lourde : le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Muon">muon</a>. Nous savons maintenant qu’il s’agit de la composante majeure du rayonnement cosmique au niveau du sol. L’origine de ces rayons est l’interaction d’une particule (généralement un proton) venue de l’univers avec les hautes couches de l’atmosphère. Il s’opère alors une matérialisation de l’énergie de cette particule, donnant naissance à d’autres particules, moins énergétiques, qui vont, soit se désintégrer, soit interagir à leur tour. Dans les deux cas, elles donnent naissance à de nouvelles particules, et ainsi de suite. Cela crée une gerbe de particules que l’on appelle <a href="http://www.laradioactivite.com/site/pages/Gerbes_Cosmiques.htm">gerbe cosmique</a>. Dans ces gerbes, les muons sont les seules particules à avoir une durée de vie suffisante pour arriver au sol. Il en arrive en moyenne 1 par 10 cm<sup>2</sup> et par seconde.</p>
<p>Il existe de nombreux types de détecteur de muons. Pour l’édition 2018 du <a href="http://festivalparticule.com/">festival Particule.com</a>, l’Institut de physique nucléaire de Lyon (IPNL) a décidé de présenter une chambre à étincelles permettant de mettre en évidence leur passage. C’est une technologie des années 1960, qui présente l’avantage d’être très visuelle et donc parfaitement appropriée aux démonstrations grand public.</p>
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<figcaption><span class="caption">Antoine Cazes présente une chambre à étincelles.</span></figcaption>
</figure>
<p>Ces détecteurs de particules ont donc été utilisés dans les années 1960-1970. Ils ont été progressivement remplacés par les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Chambre_%C3%A0_fils">chambres à fils</a> de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Georges_Charpak">Georges Charpak</a>, car ils ne pouvaient compter que quelques particules par seconde. Ils ont cependant permis plusieurs découvertes, les plus notables étant celles du <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Muon_neutrino">neutrino du muon</a> (1962) et du <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Tau_(particule)">lepton tau</a> (1975), qui ont donné lieu à l’attribution à deux prix Nobel de physique. Des chambres à étincelles ont également été employées en astrophysique, pour l’étude des sources de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_gamma">rayons gamma</a>, notamment sur le premier satellite artificiel destiné à l’étude de ces rayonnements très énergétiques issus de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Pulsar">pulsars</a> (1972).</p>
<h2>Voir la trajectoire des particules</h2>
<p>Le principe de fonctionnement des chambres à étincelles est relativement simple. La chambre est remplie d’un mélange de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_noble">gaz nobles</a> (néon et hélium en général). Une série de plaques métalliques parallèles, séparées de 1 cm, est placée dans l’enceinte. Ces plaques sont branchées alternativement sur une haute tension (8000 volts) ou à la masse. Les muons cosmiques traversent la chambre et ionisent le gaz durant quelques microsecondes, c’est-à-dire qu’ils vont arracher sur leur passage des électrons des atomes du gaz. À ces endroits là, le gaz ionisé devient conducteur. Le courant passe donc entre les plaques formant de petites étincelles (c’est le même phénomène qui produit les éclairs lors des orages). On peut ainsi voir à l’œil nu la trajectoire des particules !</p>
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<span class="caption">Trajectoire d’un muon détecté par la chambre à étincelle de l’IPNL.</span>
<span class="attribution"><span class="source">IPNL (CNRS)</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Pour que le détecteur fonctionne, il faut un système de déclenchement, car on ne peut pas laisser les plaques continuellement à 8000V. Il est constitué de deux plaques de scintillateurs, placées au-dessus et en dessous de la chambre. Ce sont des détecteurs qui émettent une très faible quantité de lumière au passage d’une particule. Cette lumière n’est pas visible, mais elle est transformée en impulsion électrique par deux photomultiplicateurs. Quand une particule passe à travers les deux plaques, c’est qu’elle a aussi traversé la chambre, et les deux photomultiplicateurs envoient un signal en coïncidence, qui va déclencher la haute tension.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/240052/original/file-20181010-72133-ej6cj0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/240052/original/file-20181010-72133-ej6cj0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=471&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/240052/original/file-20181010-72133-ej6cj0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=471&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/240052/original/file-20181010-72133-ej6cj0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=471&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/240052/original/file-20181010-72133-ej6cj0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=592&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/240052/original/file-20181010-72133-ej6cj0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=592&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/240052/original/file-20181010-72133-ej6cj0.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=592&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Schéma de fonctionnement de la chambre à étincelles de l’IPNL.</span>
<span class="attribution"><span class="source">IPNL (CNRS)</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Les rayons cosmiques sont toujours étudiés de nos jours, pour comprendre la provenance des protons les plus énergétiques qui les produisent. Ils sont aussi utilisés comme source de particules gratuites, pour tester, aligner, calibrer et mettre en service des détecteurs. Leur utilisation dépasse même la physique des particules avec les techniques de muongraphie.</p>
<figure>
<iframe src="https://player.vimeo.com/video/139232294" width="500" height="281" frameborder="0" webkitallowfullscreen="" mozallowfullscreen="" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">La muongraphie.</span></figcaption>
</figure>
<p>En effet, les muons sont plus ou moins absorbés par la matière en fonction sa densité. Si on instrumente un volcan ou une pyramide avec des détecteurs capables de compter les muons provenant d’une direction choisie, on aura la possibilité de « voir » à l’intérieur de la même façon qu’un médecin voit l’intérieur de notre corps grâce à la radiographie par rayons X. Cela permet d’obtenir des informations sur la densité des roches observées, et d’observer d’éventuelles cavités.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/104280/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.</span></em></p>
Pour détecter ces particules invisibles que l’on appelle des muons, l’Institut de physique nucléaire de Lyon fait découvrir au public une chambre à étincelles à l’occasion de la Fête de la Science.
Antoine Cazes, Physicien, Maitre de Conférence Institut de Physique Nucléaire de Lyon , Université de Lyon
Peter Calabria, Ingénieur de recherche Institut de Physique Nucléaire de Lyon, Université de Lyon
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/103059
2018-10-02T15:47:03Z
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Pourquoi le cosmos me fascine
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/238927/original/file-20181002-85635-8xktt1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=293%2C0%2C2790%2C1083&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Vue du ciel au dessus de l'observatoire ESO.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://www.eso.org/public/images/potw1119a/">Y. Beletsky/ESO</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=282&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/183036/original/file-20170822-1066-js7jb1.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=355&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption"></span>
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<p><em>Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la Science 2018 dont The Conversation France est partenaire. Retrouvez tous les débats et les événements de votre région sur le site <a href="https://www.fetedelascience.fr/">Fetedelascience.fr</a></em></p>
<hr>
<p>Je suis astrophysicienne à l’<a href="https://www.eso.org/public/">European Southern Observatory</a> (Observatoire européen austral, en bref ESO) de Munich, en Allemagne. Mon domaine de recherche est l’astrophysique extragalactique observationnelle. Cette discipline étudie les phénomènes astronomiques au dehors de notre galaxie, la Voie lactée, à partir de données obtenues grâce aux télescopes terrestres et spatiaux. J’étudie les galaxies lointaines pour comprendre comment elles se sont formées et comment elles évoluent au cours du temps. Je suis intéressée par les questions suivantes : comment naissent les étoiles à l’intérieur des galaxies ? Pourquoi certaines galaxies continuent à former des étoiles et d’autres s’arrêtent ? Pourquoi les galaxies ont certaines formes et comment est-ce qu’elles changent au cours du temps ?</p>
<h2>La naissance de ma passion pour l’astronomie</h2>
<p>Après un lycée d’enseignement général privilégiant les sciences humaines et la littérature, j’ai décidé d’étudier l’astronomie à l’Université. Je me sentais poussée par la curiosité de percevoir le monde naturel avec un point de vue scientifique, une perspective qui manquait à mon éducation jusqu’alors. J’étais guidée par le désir d’en savoir plus sur la beauté de l’Univers et en particulier sur le monde fascinant des trous noirs, j’étais inspirée par des questions philosophiques et par la volonté de participer activement à la compréhension des mystères du cosmos. J’ai étudié l’astronomie à l’Observatoire historique de Padoue.</p>
<h2>Mes premiers pas dans la recherche</h2>
<p>Ma première expérience dans le monde de la recherche a eu lieu pendant mon Master lors d’un stage effectué entre l’Université de Padoue et l’Université du Minnesota (États-Unis). Pendant cette expérience enrichissante, j’ai étudié des galaxies lointaines dans lesquelles la formation des étoiles a été brutalement interrompue.</p>
<p>L’expérience constructive de mon stage au Minnesota m’a montré l’importance d’être exposée à différentes méthodes pour appréhender la recherche et m’a fait comprendre les avantages d’échanger des idées avec des personnes ayant une éducation très différente de la mienne. Ce sont les raisons principales pour lesquelles j’ai décidé de quitter mon pays et de commencer un doctorat dans l’environnement international et dynamique du CEA, à Saclay (Essonne), où j’ai poursuivi l’étude des galaxies lointaines.</p>
<h2>La science au pas de course : l’Observatoire européen austral</h2>
<p>Actuellement je travaille comme chercheuse à l’ESO où, pendant trois années, je pourrai poursuivre ma recherche de manière indépendante. L’ESO est l’une des principales organisations pour l’astronomie en Europe. Elle mène une recherche de très haut niveau et fournit aux astronomes des équipements de pointe : il s’occupe en effet de la construction et de la gestion des télescopes situés au Chili, où les conditions climatiques optimales garantissent des observations de très haute qualité. Les objets de ma recherche actuelle sont des galaxies lointaines qui forment encore des étoiles. Quand l’Univers n’avait que quelques milliards d’années, les galaxies avaient des caractéristiques très différentes de celles qu’elles montrent aujourd’hui : leurs formes étaient plus irrégulières et elles formaient leurs étoiles au sein d’énormes concentrations de gaz. La compréhension de la formation de ces grands berceaux gazeux où naissent les jeunes étoiles, de leur évolution avec le temps cosmique et de leur impact sur la vie de l’entière galaxie est crucial et très débattue.</p>
<p>Au-delà de mon travail de recherche, trois fois par an je séjourne à l’<a href="https://www.eso.org/public/france/teles-instr/paranal-observatory/vlt/">observatoire de Cerro Paranal,</a> pour un total de 40 nuits chaque année. L’observatoire de Paranal est situé à 2 600 mètres d’altitude au milieu du désert d’Atacama au Chili, le plus aride sur Terre, où la pollution lumineuse est minimum.</p>
<p>Là j’observe le ciel de l’hémisphère sud avec un des plus grands télescopes du monde, le Very Large Telescope (Très Grand Télescope), conçu et construit par l’ESO. Regarder le ciel de ce lieu complètement isolé, entourée par le silence le plus total, est une expérience émouvante et je suis toujours fascinée par le nombre d’étoiles visibles et la beauté de la Voie lactée !</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/238879/original/file-20181002-85623-1vrm44c.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/238879/original/file-20181002-85623-1vrm44c.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=193&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/238879/original/file-20181002-85623-1vrm44c.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=193&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/238879/original/file-20181002-85623-1vrm44c.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=193&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/238879/original/file-20181002-85623-1vrm44c.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=242&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/238879/original/file-20181002-85623-1vrm44c.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=242&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/238879/original/file-20181002-85623-1vrm44c.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=242&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">L’Observatoire du Cerro Paranal.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Observatoire_du_Cerro_Paranal#/media/File:Paranal_camp.jpg">Wikipedia</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<h2>La communication scientifique, ou comment partager ma passion</h2>
<p>En parallèle de ma passion pour la recherche j’ai aussi développé une fascination croissante pour la vulgarisation : partager avec les autres les belles images de l’univers, faire part des dernières découvertes des chercheurs, débattre des implications de la recherche scientifique dans la vie et la pensée de chacun, et narrer l’immensité de l’inconnu me procurent un véritable engouement. C’est aussi une façon pour moi de m’éloigner de ma propre recherche et me forcer à adopter un point de vue différent : cela m’aide souvent à trouver une meilleure façon d’expliquer ce que je fais, cela m’est utile aussi pour mes conférences, mes propositions de temps d’observations et mes articles, et pour obtenir des nouvelles idées. Il est toujours encourageant de sentir que l’audience est fascinée par l’astronomie !</p>
<p>C’est donc avec enthousiasme que j’ai accepté de participer au <a href="http://www.atmospheresfestival.com/">Festival atmosphère</a>, dans le contexte de la Fête des Sciences, du 11 au 14 octobre 2018. Je vais notamment animer des ateliers par petits groupes, pour les enfants et le grand public, autour du fonctionnement d’un télescope et des différentes sources de lumière. Trois ateliers sont proposés.</p>
<p>Pendent le premier, « Voir l’invisible », les participants découvriront comment explorer l’univers avec l’aide des télescopes submillimétriques, millimétriques et radio.</p>
<p>Pendent le deuxième, « Attraper la lumière des étoiles », les participants construiront des appareils optiques simples pour reproduire les différents modèles de télescopes et ils utiliseront des lasers pour suivre le chemin de la lumière à travers le système optique. Ils comprendront la physique de base des appareils optiques et les différents défis techniques rencontrés dans la création des télescopes modernes.</p>
<p>Finalement, pendent le troisième atelier, « L’astronomie à travers du spectre », les participants exploreront les propriétés de la lumière infrarouge et la compareront avec celles de la lumière optique. Les trois ateliers incluront des activités pratiques pendant lesquelles les participants pourront toucher les outils et construire des maquettes. La pratique est un formidable outil d’apprentissage : on se souvient mieux de ce qu’on a expérimenté personnellement ! Il y auront aussi des affiches et des vidéos qui montreront des merveilleuses images de l’univers et des observatoires d’ESO d’où elles ont été prises. J’invite le public à se laisser surprendre et inspirer par la beauté de l’univers. Ce sera l’occasion de nous émerveiller devant la splendeur fascinante du cosmos !</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/103059/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Anita Zanella ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Une astrophysicienne vous raconte sa passion pour sa matière et le bonheur qu’elle ressent à le vulgariser et le partager au plus grand nombre.
Anita Zanella, Research fellow, Observatoire Européen Austral
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/102233
2018-09-25T13:10:22Z
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Exposition/expédition en Chine
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/237780/original/file-20180924-85758-ai8feo.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=5%2C0%2C3865%2C2478&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Une région étoilée dans le Grand Nuage de Magellan.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Star#/media/File:Starsinthesky.jpg">ESA/Hubble</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>Au commencement, l’espace-temps est en tempête. Les caravelles altières de la cosmologie sont perdues dans la brume du temps. 10 puissance 43 secondes plus tard, le temps se calme et s’engage la procession cosmologique et la formation des galaxies dans un espace qui s’écartèle.</p>
<figure class="align-right ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/237911/original/file-20180925-149970-vdqx22.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/237911/original/file-20180925-149970-vdqx22.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=344&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/237911/original/file-20180925-149970-vdqx22.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=344&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/237911/original/file-20180925-149970-vdqx22.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=344&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/237911/original/file-20180925-149970-vdqx22.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=433&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/237911/original/file-20180925-149970-vdqx22.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=433&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/237911/original/file-20180925-149970-vdqx22.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=433&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">La spirale barrée est la galaxie, le point, le Soleil. Nous ne sommes même pas au centre de notre système d’étoiles.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Sur la terrasse du musée <a href="http://powerstationofart.com/en/">Power Station of Art</a> de Shanghaï, 13,8 milliards d’années après, parmi tous les drapeaux du monde artistique éventés à l’insistance de Christian Boltanski, flotte une galaxie stylisée, qui par sa présence est censée racheter l’amnésie cosmique de l’humanité.</p>
<p>L’univers gémit de se voir séparé en individus. L’art a été inventé pour le consoler. Et ses temples sont toujours pleins : Power Station of Art à Shanghaï et Fondation Cartier pour l’art contemporain, sous l’égide de Gong Yan et Hervé Chandès.</p>
<p>Les institutions artistiques sont un bonheur pour la science rêveuse.</p>
<blockquote>
<p>« Lorsqu’il fait grand jour, les mathématiciens vérifient leurs équations et leurs preuves, retournant chaque pierre dans leur quête de rigueur. Mais quand vient la nuit, flottant parmi les étoiles et s’émerveillant au miracle des cieux, c’est là qu’ils sont inspirés. Il n’y a sans rêve ni art, ni mathématique ni vie ». (Sir Michael Atiyah)</p>
</blockquote>
<p>Elles permettent que la mer du dehors rejoigne le ciel du dedans.</p>
<p>L’astrophysicien présente ses respects au marin : </p>
<blockquote>
<p>« Sans le savoir nous labourons la poussière des étoiles qui nous a été apportée par le vent et buvons l’univers dans une goutte d’eau de pluie, car H2O serre dans sa petite main l’hydrogène cendre de l’explosion originelle appelée big-bang et l’oxygène exhalé par les étoiles explosives, dites supernovæ. »</p>
</blockquote>
<p>Les étoiles sont les mères des atomes et les nuages entre elles (interstellaires) leurs pères ou mères ; je n’ai jamais su discerner le sexe des nuages. Les nuages accouchent de lignées d’étoiles qui font banc de poissons, galaxies. Le nuage est donc notre grand-père. Quel est son antécédent ? Le nuage descend de la lumière, qui s’est en quelque sorte incarnée. Mais dans notre genèse la lumière n’est pas première. Elle est précédée par le Vide, faux vide car plein d’énergie que caressent les physiciens quantiques. La lumière est fille du vide.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/237912/original/file-20180925-149952-lkfz8b.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/237912/original/file-20180925-149952-lkfz8b.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=343&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/237912/original/file-20180925-149952-lkfz8b.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=343&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/237912/original/file-20180925-149952-lkfz8b.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=343&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/237912/original/file-20180925-149952-lkfz8b.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=431&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/237912/original/file-20180925-149952-lkfz8b.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=431&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/237912/original/file-20180925-149952-lkfz8b.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=431&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Le drapeau qui porte le nom de Franz Kafka s’appelle en réalité l’étoile du berger. Celle qui plane dans le ciel contradictoire de la Chine nouvelle.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Jean Michel Alberola</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Quelle est cette mer dont la lumière est le rivage ? Quel est ce temps où il n’y a personne ? Les choses singulières, vous, les étoiles et moi sont promises au déclin, un immense atelier les reconstruit. Pourquoi ?</p>
<p>Courage matelot devant le temps zéro et le ciel en tempête créatrice. N’ayez pas peur. Ne vous laissez pas effrayer par le silence éternel des espaces infinis. Assourdissez Pascals. Attendrissez les infinis. Jouissez du vacarme sporadique des cabines de bateau et maintenez en fleur le cœur de la recherche en mer et ciel. Soyez patients soyez harengs.</p>
<p>Démonstration est faite : toute clarté se paie d’un mystère et vive l’eau qui nous lave et nous rend beaux !</p>
<p>Sur notre île paradisiaque, lancée dans le cosmos, cette eau est pourtant presque exclusivement salée, seule une infime proportion s’échappe de l’Océan en vapeur, pluie, neige et glace pour effectivement faire de nous de beaux vivants…</p>
<p>Je lis ce matin que l’on a tracé une carte du cosmos contenant 1,6 milliard d’objets cosmiques, j’aimerais pouvoir en dire autant de notre bel Océan, ce bel inconnu. Au hasard d’une rencontre sur une terrasse d’un musée en Chine, nous voilà en train de débattre de l’infiniment grand du cosmos versus l’infiniment petit plancton à la dérive dans l’Océan. Deux infinis tout aussi foisonnants, sans cesse redécouverts, surprenants souvent, toujours imprévisibles. Deux complexités, l’une physique de cet espace-temps dit infini, l’autre biologique de ce qu’on appelle la vie semblant pouvoir évoluer à l’infini aussi.</p>
<p>Aujourd’hui, les expéditions scientifiques océaniques <em>Tara</em> avec à leur bord scientifiques et artistes tentent de réconcilier la Science et l’Art, là où la Fondation Cartier excelle à réconcilier l’Art et la Science.</p>
<p>L’Artiste et le Scientifique, le Scientifique et l’Artiste, où commence l’un où finit l’autre ?</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/237913/original/file-20180925-149967-13vihh2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/237913/original/file-20180925-149967-13vihh2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=358&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/237913/original/file-20180925-149967-13vihh2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=358&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/237913/original/file-20180925-149967-13vihh2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=358&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/237913/original/file-20180925-149967-13vihh2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=450&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/237913/original/file-20180925-149967-13vihh2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=450&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/237913/original/file-20180925-149967-13vihh2.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=450&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Scanner d’une feuille d’<em>Aucuba japonicus</em> qui est pour l’artiste la forme du végétal et du sidéral.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Marc Couturier</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Jadis, ils ne faisaient qu’un… curiosité, créativité, sensibilité d’une seule et même personne… « Inventer, c’est penser à côté » dit Einstein. C’est créer toujours.</p>
<p>Sur notre terrasse, bien qu’attablés avec 100 autres convives, nous voilà donc à divaguer dans le Temps, l’Océan et l’Espace. Connaîtrons-nous un jour le Cosmos, connaîtrons-nous un jour la Vie sur Terre dans son intimité… peu importe le but, seul compte le chemin disait l’autre.</p>
<p>En avant, et trinquons en buvant cette goutte d’univers, passée par la Bourgogne !</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/102233/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Michel Cassé ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Quand un grand astrophysicien converse avec Romain Troublé, navigateur et directeur de la fondation Tara, il est – forcément – question de cosmos et d’océans.
Michel Cassé, Astrophysicien et écrivain, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
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tag:theconversation.com,2011:article/97214
2018-08-19T20:31:28Z
2018-08-19T20:31:28Z
Un mystère de taille stellaire : l’origine de la masse des étoiles
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/224702/original/file-20180625-19404-qdnuix.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C11%2C772%2C558&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">L'amas d'étoiles en formation W43-MM1. </span> <span class="attribution"><span class="source">F. Motte, T. Nony, F. Louvet, Nature Astronomy</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p>Les étoiles. Elles illuminent le ciel depuis l’aube des temps. Depuis son apparition sur Terre, l’humain, lui, s’interroge et les interroge sur leur présence. La science nous dit aujourd’hui qu’elles sont en réalité des sphères de gaz (principalement de l’hydrogène) sujettes à des réactions thermonucléaires de fusion.</p>
<p>L’astrophysique est la science des objets de l’Univers, notamment des étoiles. Même si cette science a résolu de nombreux mystères, ses grandes avancées sont relativement récentes. Par exemple, il aura fallu attendre les travaux de Marie Skłodowska-Curie sur la radioactivité en 1898, puis ceux d’Albert Einstein sur la relativité restreinte (la fameuse équation E=mc<sup>2</sup>, publiée en 1905) pour comprendre ce qu’est une étoile : un objet capable de réactions nucléaires, produisant de la lumière. En 1914, nous comprenons que de nombreuses galaxies peuplent l’Univers. En 1955, les travaux de Salpeter (voir ci-dessous) suggèrent que les étoiles se forment partout dans les mêmes proportions (petites, moyennes et grosses étoiles). C’est cette dernière croyance que les <a href="https://www.nature.com/articles/s41550-018-0452-x?utm_source=Nature_community&utm_medium=Community_sites&utm_content=BenJoh-Nature-MultipleJournals-Engineering-Global&utm_campaign=MultipleJournals_USG_DEVICE">travaux que nous avons récemment publiés</a> dans Nature Astronomy remettent en cause. Avant d’entrer dans les détails de nos travaux, un mot sur comment se forment les étoiles et sur les différents types d’étoiles que l’on rencontre dans l’Univers.</p>
<h2>Cœurs denses</h2>
<p>Nous savons que les étoiles se forment dans des nuages de gaz froid. Ces nuages font plusieurs dizaines d’années lumière de rayon. La turbulence qui règne en leur sein génère des « grumeaux » de gaz que l’on appelle des cœurs denses. La gravité, qui fait que toute particule ayant une masse attire (et est attirée par) les particules voisines, provoque la contraction du cœur dense. Sous l’effet de la gravité, il devient tellement dense, comprimé et chaud que des réactions thermonucléaires de fusion se déclenchent. La lumière jaillit, une étoile est née.</p>
<figure class="align-left ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/232545/original/file-20180818-165940-zqra9h.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/232545/original/file-20180818-165940-zqra9h.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=628&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/232545/original/file-20180818-165940-zqra9h.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=628&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/232545/original/file-20180818-165940-zqra9h.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=628&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/232545/original/file-20180818-165940-zqra9h.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=789&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/232545/original/file-20180818-165940-zqra9h.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=789&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/232545/original/file-20180818-165940-zqra9h.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=789&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Représentation de la Fonction initiale de masse (IMF en anglais).</span>
<span class="attribution"><span class="source">author</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Or, puisque les cœurs denses n’ont pas tous la même masse, les étoiles ne naissent pas avec la même masse. Nous mesurons la masse d’une étoile par rapport à la masse de notre soleil, que nous notons 1 M☉ (lire « une masse solaire », c’est-à-dire une fois la masse du soleil). En observant les étoiles, et en les rangeant en fonction de leur masse on peut établir la distribution en masse des étoiles que l’on appelle fonction de masse initiale. C’est cette <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Fonction_de_masse_initiale">fonction initiale de masse</a>, représentée ci-contre, que l’on pensait universelle depuis les travaux de l’américain <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Edwin_Ernest_Salpeter">Erwin Salpeter</a> publiés en 1955.</p>
<p>Autrement dit, nous pensions qu’en toute partie de notre Galaxie et par extension dans toutes les galaxies, les étoiles se formaient toujours dans les mêmes proportions. Cette supposition, jamais démentie jusqu’alors était de première importance : cela impliquait qu’en étudiant la population d’étoile d’une masse donnée (certaines étoiles sont beaucoup plus faciles à observer que d’autres) on pouvait connaître la population de toutes les étoiles.</p>
<p>Pour bien comprendre, entrons dans le détail des différences qui existent entre les étoiles en fonction de leur masse, et des biais d’observation que cela implique :</p>
<ul>
<li><p><strong>Les <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Naine_brune">naines brunes</a></strong>, dont la masse est inférieure à 0,08 M☉, ne sont pas le siège de réactions nucléaires. Elles sont « éteintes » et difficiles à observer dû à leur faible luminosité. En supposant que la fonction initiale de masse était universelle, nous pouvions déduire leur population à partir du comptage d’étoiles plus faciles à observer.</p></li>
<li><p><strong>Les étoiles dites de « faible masse »</strong> dont la masse est comprise entre 0,08 M☉ et 8 M☉, tel que notre soleil, consumeront leur réserve de gaz avant de finir leur existence en géante rouge. Nous observons ces étoiles dans notre galaxie, la Voie lactée, et les galaxies proches. Elles laisseront derrière elles une <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Naine_blanche">naine blanche</a> qui se refroidira lentement.</p></li>
<li><p><strong>Les étoiles « massives »</strong> dont la masse est comprise entre 8 M☉ et 40 M☉ auront une vie beaucoup plus courte et beaucoup plus animée. Elles sont extrêmement brillantes pendant leur existence, plusieurs dizaines de milliers de fois plus que notre soleil. De fait, ces étoiles dominent la luminosité des galaxies et c’est principalement d’elles que provient la lumière (re-émise) que les télescopes captent lorsqu’ils observent les galaxies. Les étoiles massives terminent leur vie de façon cataclysmique sous la forme d’une <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Supernova">supernova</a>. La supernova laissera derrière elle une étoile à neutron.</p></li>
<li><p><strong>Une étoile hyper-massive</strong>, dont la masse excède 40 M☉, connaîtra la même fin tragique en supernova que ses homologues massives, mais laissera derrière elle un trou noir (dit trou noir stellaire, en opposition aux trous noirs galactiques).</p></li>
</ul>
<h2>Etudier les étoiles massives</h2>
<p>En supposant l’universalité de la fonction initiale de masse, nous pouvions connaître et étudier la population des étoiles des galaxies seulement par l’étude des étoiles les plus faciles à observer : les étoiles massives. La validité de l’universalité de la fonction initiale de masse d’étoiles était donc la base des études extra-galactiques s’intéressant à l’efficacité de formation stellaire ou aux populations d’étoiles en fonction de l’âge des galaxies.</p>
<p>Comme je l’ai décrit plus haut, les étoiles se forment dans des cœurs denses au sein de nuages moléculaires. Une étoile mettant plusieurs millions d’années à se former il est impossible d’observer « en direct » la formation des étoiles dans un nuage moléculaire. En revanche, puisque les étoiles se forment dans les cœurs denses on peut observer ces derniers pour « prédire » les étoiles que le nuage moléculaire va générer. C’est ce qu’on fait les astrophysiciens dans les années 2000 en observant les plus proches nuages moléculaires formant des étoiles : les nuages de la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Ceinture_de_Gould">ceinture de Gould</a> (en jaune sur la vue artistique de la Voie Lactée, ci-dessous).</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/232546/original/file-20180818-165952-188lizt.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/232546/original/file-20180818-165952-188lizt.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=432&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/232546/original/file-20180818-165952-188lizt.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=432&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/232546/original/file-20180818-165952-188lizt.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=432&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/232546/original/file-20180818-165952-188lizt.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=543&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/232546/original/file-20180818-165952-188lizt.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=543&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/232546/original/file-20180818-165952-188lizt.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=543&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">La ceinture de Gould au centre de la galaxie.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Author</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Ils ont découvert que la fonction initiale de masse de cœurs denses (comptage des cœurs d’une masse donnée) avait la même forme que la fonction initiale de masse d’étoiles. Autrement dit, une étoile hérite de la masse du cœur dans lequel elle se forme. Cela conforte l’idée que la fonction de masse des étoiles est une loi universelle.</p>
<p>Avec l’avènement des grands radiotélescopes nous sommes maintenant en mesure d’observer des régions de formation d’étoiles beaucoup plus éloignées que les nuages de la ceinture de Gould. Notamment, le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Atacama_Large_Millimeter_Array">grand interféromètre ALMA</a> qui a été construit dans le désert d’Atacama à quelques 5 100 m d’altitude nous permet de voir des régions où des étoiles massives se forment avec autant de détails que les observations d’il y a 20 ans dans la ceinture de Gould. En particulier, nous avons observé le nuage nommé W43 qui est représenté sur la vue artistique de la Voie lactée. L’image en tête de l’article montre la région W43 telle que vue par l’instrument ALMA.</p>
<p>Les ellipses noires montrent tous les cœurs denses qui sont en train de se former, et qui formeront des étoiles dans les quelques millions d’années à venir. Sans surprise, nous avons trouvé de nombreux cœurs « massifs » qui formeront sans nul doute des étoiles massives. Seulement, selon la fonction initiale de masse d’étoiles, la région W43 aurait dû abriter beaucoup plus de cœurs de masse intermédiaires et de faible masse.</p>
<p>Le graphique ci-dessous résume la distribution de la population de cœurs dans W43. L’histogramme en bleu indique le comptage des cœurs (nombre de cœurs ayant une masse donnée). La courbe rouge est l’ajustement à l’histogramme, c’est-à-dire la fonction mathématique qui représente le mieux les pics de l’histogramme. Enfin, la zone hachurée montre le domaine d’incertitude de l’ajustement. Il s’agit de la première observation montrant une différence nette entre la courbe en rouge et la pente théorique de la fonction initiale de masse des étoiles indiquée en magenta. Autrement dit, une entorse flagrante à l’universalité de la fonction initiale de masse.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/232547/original/file-20180818-165952-1bhj99d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/232547/original/file-20180818-165952-1bhj99d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=403&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/232547/original/file-20180818-165952-1bhj99d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=403&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/232547/original/file-20180818-165952-1bhj99d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=403&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/232547/original/file-20180818-165952-1bhj99d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=506&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/232547/original/file-20180818-165952-1bhj99d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=506&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/232547/original/file-20180818-165952-1bhj99d.png?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=506&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Distribution de la population de cœurs dans W43.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Author</span>, <span class="license">Author provided</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Pour étayer ce résultat de première importance, un vaste projet d’observation a été mis en place. Au cours des prochaines années, l’interféromètre ALMA va observer de nombreuses autres régions de formation d’étoiles massives (tous les nuages indiqués en vert sur la vue artistique de la Voie lactée). L’enjeu, pour ces prochaines années, sera de comprendre les causes physiques de la non-universalité de la fonction initiale de masse des étoiles. Si cette recherche est intéressante en soi, de nombreuses thématiques sont en attentes des résultats qui en découleront : les études sur les naines brunes, les études extra-galactiques de formation stellaire, les études de population de trous noirs, etc.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/97214/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Fabien Louvet ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
L’exploration du cosmos est riche de belles surprises scientifiques. Ainsi, de la formation des étoiles en relation avec leur masse. La loi censée régir ces processus vient d’être démentie.
Fabien Louvet, Astronome, ingénieur, Universidad de Chile
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/97269
2018-05-29T20:06:24Z
2018-05-29T20:06:24Z
Comment déterminer la taille et l’équipage des vaisseaux spatiaux qui partiront coloniser l’espace
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/220552/original/file-20180527-51141-1ptkqm3.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">L'espace reste à coloniser.</span> <span class="attribution"><span class="source">author</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span></figcaption></figure><p><em>Cet article est publié dans le cadre du <a href="http://www.transmission.unistra.fr/">colloque « Transmission »</a> organisé par l’Université de Strasbourg et l’IUF, qui se tiendra les 28, 29 et 30 mai prochains, et dont nous sommes partenaires.</em></p>
<hr>
<p>En 1995, les astrophysiciens Michel Mayor et Didier Quelozm découvraient la toute première exoplanète orbitant autour d’une étoile autre que notre Soleil : 51 Pegasi b. La découverte de ce monde extraterrestre inaugura dès lors la quête d’un monde habitable pouvant abriter la vie. Vingt-trois ans plus tard, le nombre d’exoplanètes à l’existence confirmée dépasse les 3700 : ainsi, la possibilité de trouver un monde semblable au nôtre se rapproche.</p>
<p>La détection récente de <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Proxima_Centauri_b">Proxima Centauri b</a>, l’exoplanète la plus proche de la Terre que nous puissions trouver puisqu’elle orbite autour de l’étoile la plus limitrophe de notre Soleil, ouvre une autre possibilité intéressante, pour nous autres, habitants de la planète Terre… Ce corps céleste très probablement rocheux et ayant une masse proche de celle de notre planète, est d’un très grand intérêt car sa température d’équilibre implique que l’eau pourrait être liquide à sa surface. Située à 1 295 parsecs (40 000 milliards de kilomètres), Proxima Centauri b est donc une destination idéale. Un court voyage interstellaire ayant pour but l’exploration et la colonisation est théoriquement possible : nous pourrions ainsi implanter l’espèce humaine sur une autre planète.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/220548/original/file-20180527-51130-16gumbx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/220548/original/file-20180527-51130-16gumbx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=390&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/220548/original/file-20180527-51130-16gumbx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=390&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/220548/original/file-20180527-51130-16gumbx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=390&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/220548/original/file-20180527-51130-16gumbx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=490&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/220548/original/file-20180527-51130-16gumbx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=490&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/220548/original/file-20180527-51130-16gumbx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=490&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Proxima Centauri b, vue d’artiste.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Proxima_Centauri_b#/media/File:Artist%27s_impression_of_the_planet_orbiting_Proxima_Centauri.jpg">ESO/M.</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Toutefois, même si une fusée pouvait se propulser à un pour cent de la vitesse de la lumière, vitesse bien plus rapide que celle de nos engins spatiaux habités actuels, le voyage vers Proxima Centauri b durerait tout de même plus de 423 ans… Dans ces conditions, pas de voyage vers les exoplanètes possibles dans le temps d’une vie humaine. Comment faire ? Les chercheurs doivent trouver une solution pour que l’équipage survive des centaines d’années dans l’espace lointain. Pourrait-on, par exemple, congeler les corps ? Malgré les avancées dans le domaine, les technologies de cryogénie ne sont pas encore viables car une fois les cellules congelées, des cristaux de glace se forment au niveau des parois cellulaires (vitrification), menant à la destruction du corps une fois qu’il est réchauffé.</p>
<p>Alors, une hibernation ? Des scénarios d’animation suspendue, où les fonctions physiologiques des membres d’équipage sont ralenties jusqu’à l’arrivée du vaisseau, doivent encore être explorées. Ou bien une maternité volante, où des embryons humains en phase précoce chouchoutés par des robots mûriraient tranquillement jusqu’à destination ? Le problème majeur est l’absence de parents humains pour élever les enfants. De plus, il n’y a jamais eu de population entièrement issue de la fécondation in vitro. Il n’est peut-être donc pas souhaitable que la mission s’appuie sur cette méthode…</p>
<p>La meilleure option pourrait être de compter sur des navires géants autonomes qui voyageraient dans l’espace pendant que leur population serait active. On vivrait et on mourrait à bord jusqu’à arriver à destination. Plusieurs idées de structures et de conceptions ont été présentées dans le recueil de textes <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Islands_in_the_Sky:_Bold_New_Ideas_for_Colonizing_Space"><em>Islands in the Sky : Bold New Ideas for Colonizing Space</em></a> » en 1996 mais leurs hypothèses mathématiques et statistiques ne sont plus adaptées à notre technologie actuelle.</p>
<p>L’anthropologue John Moore a été le premier à utiliser un <a href="https://anthrosource.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1525/aa.2001.103.2.395">outil ethnographique dénommé Ethnopop</a> pour estimer numériquement le nombre minimum de colons pour un voyage multi-générationnel. Ethnopop simule la situation matrimoniale et démographique de petits groupes de colons et utilise des modules externes pour créer épisodiquement des épidémies et des catastrophes. Mais ces modules n’ont jamais été utilisés dans le contexte d’un vol spatial puisque ce programme a été conçu pour calculer et analyser les migrations historiques des premiers groupes humains.</p>
<h2>Eviter la consanguinité</h2>
<p>Considérant un voyage spatial où l’immigration et l’émigration ne sont pas possibles, Moore a conclu qu’une mission de 200 ans devrait avoir un équipage initial de 150 à 180 personnes. Selon lui, l’équipage devrait être jeune et autorisé à ne procréer que tardivement durant le cycle de reproduction des femmes afin de retarder l’apparition de la première génération aussi longtemps que possible. Ces conditions permettent d’éviter une surpopulation
ainsi qu’un taux élevé de consanguinité.</p>
<p>Des calculs plus récents réalisés par l’anthropologue <a href="https://www.pdx.edu/anthropology/cameron-smith">Cameron Smith</a> tendent à réviser ces chiffres à la hausse. Selon lui un équipage initial de 14 000 à 44 000 membres est bien mieux optimisé pour assurer une transmission saine du patrimoine génétique humain. Selon son étude, un équipage de 150 personnes serait toujours au bord de l’extinction dans le cas d’une catastrophe de grande ampleur. Smith préconise un échantillon génétique initial beaucoup plus important, ce qui se traduit par de plus grands équipages. La variation importante de l’estimation de la taille minimale est due aux hypothèses sous-jacentes utilisées par l’auteur, qui a calculé le nombre de colons arrivant à destination en utilisant une approche statistique simple. Ainsi, il semble que l’estimation d’un nombre optimal pour la population initiale est difficile, même si nous ne tenons pas compte des effets psychologiques que la perte de la planète mère peut avoir sur l’équipage.</p>
<h2>Le projet Heritage</h2>
<p>C’est dans ce contexte qu’en 2017, j’ai créé Heritage, qui est un nouvel outil statistique de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9thode_de_Monte-Carlo">simulation de type Monte-Carlo</a>. La physicienne des particules Camille Beluffi, l’astrophysicien Rhys Taylor et l’ingénieur en R&D Loïc Grau sont aujourd’hui associés à cette initiative qui vise à fournir des simulations réalistes en vue de l’exploration spatiale future. Notre projet est multidisciplinaire, il utilise l’expertise de physiciens, astronomes, anthropologues, ingénieurs en aéronautique, sociologues, médecins et de bien d’autres. Heritage est le premier code entièrement dédié au calcul de l’évolution probabiliste d’un équipage à bord d’un navire interstellaire. Il doit permettre, entre autres, de savoir si un équipage avec une taille proposée peut survivre plusieurs générations sans aucun stock artificiel de matériel génétique supplémentaire.</p>
<p>La détermination de la taille minimale de l’équipage est, on l’a compris, une étape essentielle dans la préparation de toute mission multigénérationnelle, affectant les ressources et le budget requis pour une telle entreprise mais ayant aussi des implications sociologiques, éthiques et politiques. Ces éléments sont essentiels pour étudier la création d’une colonie autosuffisante afin que des humains puissent établir des implantations planétaires.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/220549/original/file-20180527-90281-1k3z7m2.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/220549/original/file-20180527-90281-1k3z7m2.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=475&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/220549/original/file-20180527-90281-1k3z7m2.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=475&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/220549/original/file-20180527-90281-1k3z7m2.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=475&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/220549/original/file-20180527-90281-1k3z7m2.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=597&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/220549/original/file-20180527-90281-1k3z7m2.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=597&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/220549/original/file-20180527-90281-1k3z7m2.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=597&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
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<span class="caption">Stanford Torus : vue d’artiste d’un habitat spatial.</span>
<span class="attribution"><span class="source">Donald Davis/NASA</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>Les premiers résultats de notre collaboration ont été publiés dans le journal du <a href="https://www.bis-space.com/">British Interplanetary Society</a> et un autre article est sous presse. Une présentation publique de nos travaux sera proposée durant le colloque Transmission : on y montrera que les chiffres d’équipages proposées par Moore et Smith ne peuvent être viables sur des voyages de très longue durée. Il s’agit de déterminer les principes et règles de vie nécessaires à ce qu’un équipage de la plus petite taille possible puisse assurer une mission multigénérationnelle viable et résistante à l’apparition de catastrophes et maladies graves. Le code est actuellement en train d’être développé pour pouvoir prédire les besoins nutritionnels de l’équipage et déterminer ainsi la surface nécessaire à réserver à une agriculture spatiale à l’intérieur même du vaisseau. Pour ce faire les serres hydroponiques sont probablement les meilleures options actuelles et de tels calculs donneront bientôt des contraintes sur la taille minimale d’un vaisseau.</p>
<p>Ainsi les premières études étayées d’exploration spatiale commencent à voir le jour. Le sujet est encore vaste et de nombreux facteurs humains, spatiaux, culturels, psychologiques ou sociaux doivent être inclus dans le code informatique. La minutie est indispensable si nous voulons que notre espèce puisse investir de nouveaux mondes extrasolaires.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/97269/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Frédéric Marin ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Avant de quitter le système solaire afin de pérenniser l’espèce humaine dans le cosmos, il faut soigneusement préparer la mission interstellaire.
Frédéric Marin, Post-doc à l'Observatoire astronomique de Strasbourg, Université de Strasbourg
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/93969
2018-04-13T04:23:04Z
2018-04-13T04:23:04Z
Au croisement des univers parallèles
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/212973/original/file-20180403-189827-1onxr7j.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=0%2C7%2C1280%2C791&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Univers.</span> <span class="attribution"><span class="source">Fourni par l'auteur.</span>, <span class="license">Author provided</span></span></figcaption></figure><p>Triomphante, la physique quantique exhibe ses trophées : lasers, aimants supraconducteurs, mais aussi, dans le cosmos, naines blanches, étoiles à neutrons, vide doté d’énergie et non des moindres. Le Soleil lui-même est un astre quantique, les réactions nucléaires dans l’univers âgé d’une seconde procèdent à travers lui, et plus avant encore l’inflation cosmologique, motorisée par un champ quantique à gravité répulsive dit <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Inflaton">inflaton</a>, dont les frissons, la chair de poule ou fluctuations quantiques sont espérances de galaxies.</p>
<h2>Les premières frissons du monde</h2>
<p>Les taches de rousseur sur le visage de jeune fille de l’Univers suggèrent des variations de densité dans son enfance. Elles peuvent expliquer la formation des premières structures cosmiques. Grâce à l’image que les scientifiques ont créée – le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_diffus_cosmologique">fonds diffus cosmologique</a> – on peut voir s’extraire les premières formes d’un substrat indifférencié. Elles émanent des fluctuations quantiques d’une entité primordiale transparente que l’on peut appeler (faux) Vide : faux, parce que regorgeant d’énergie.</p>
<p>La mécanique quantique a, de toute évidence, valeur universelle. Aussi, il est naturel de pousser ses conséquences jusqu’au bout. « Grand gossier » : qui l’avale ingurgite par la même occasion la notion de <a href="http://sibyllephilo.canalblog.com/archives/2017/09/13/35671454.html">Plurivers</a> : comprendre que l’on voit poindre à l’horizon cosmologique une foule d’Univers. En effet, l’unicité n’est pas de mise en pays quantique. L’unité de base est probabilité, exprimée par Ψ2 (le module carré de la fonction d’onde). Le grand défi est alors, pour les physiciens quantiques, d’écrire la fonction d’onde de l’Univers et son évolution. Il y a donc probabilité d’Univers et donc distribution de probabilité de cosmos : en vérité, création hasardeuse de multiples cosmos.</p>
<h2>Le faux vide, élément créateur</h2>
<p>Le cosmologue penche tout naturellement du côté d’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_d%27Everett">Everett</a>, de sa vision des mondes multiples et de sa division du sujet observant (autant de « je » que de branches de Ψ), en autant de copies que d’alternative de choix. À chaque événement quantique dichotomique (oui/non) la fonction d’onde se divise en deux et l’univers un en deux univers parallèles, un qui dit oui, l’autre qui dit non. Ainsi l’histoire se ramifie.</p>
<p>La théorie d’Everett est dispendieuse en Univers, mais elle est économe en équations. Elle efface la laideur du « collapsus » (en anglais, <em>wave function collapse</em>, ou réduction de l’onde) et son caractère arbitraire, instantané et incompréhensible et inadmissible par les adeptes de la relativité restreinte, qui nient l’interaction instantanée à distance : <em>spooky</em>, dixit Einstein.</p>
<p>La seule équation qui vaille est celle de <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Erwin_Schr%C3%B6dinger">Schrödinger</a>, intégralement déterministe.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/213174/original/file-20180404-189824-13kqpd5.gif?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/213174/original/file-20180404-189824-13kqpd5.gif?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=161&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/213174/original/file-20180404-189824-13kqpd5.gif?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=161&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/213174/original/file-20180404-189824-13kqpd5.gif?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=161&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/213174/original/file-20180404-189824-13kqpd5.gif?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=202&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/213174/original/file-20180404-189824-13kqpd5.gif?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=202&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/213174/original/file-20180404-189824-13kqpd5.gif?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=202&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption"></span>
<span class="attribution"><span class="source">Wikipedia</span></span>
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</figure>
<p>Ainsi Everett balaie d’un revers de main l’indéterminisme, l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Acosmisme">acosmisme</a> (il n’y a pas de monde quantique, selon <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr">Niels Bohr</a>) et la laideur du collapsus de Ψ reprochés à l’<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cole_de_Copenhague_(physique)">école de Copenhague</a>.</p>
<p>Mais la théorie des mondes multiples (parallèles en l’occurrence) sachant que tout se produit avec certitude, une chose et son contraire, est en délicatesse avec les probabilités. La notion même devient subtile : l’incertitude provient du fait qu’on n’est pas très sûr de savoir sur quelle branche de l’histoire on est. C’est un point délicat que je ne suis pas sûr, moi-même et mes avatars, d’avoir bien compris.</p>
<p>Allez consulter <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/David_Deutsch">Deutsch</a> et <a href="http://philosophiedessciences.blogspot.fr/2014/06/linterpretation-de-la-mecanique.html">Wallace</a>, ils vous en diront bien d’avantage, mais armez-vous de courage, le chemin vers le Plurivers est pentu et chaotique.</p>
<p>Ainsi est-on enclin à ouvrir la porte à la cosmologie quantique, quelque peu hésitante, mais qui voit résolument d’un mauvais œil l’école de Copenhague avec sa propension à surestimer l’observateur, déclencheur du collapsus de la fonction d’onde. En vérité, le monde fut longtemps sans personne pour l’observer, ni le moindre animal et le soleil brille la nuit sur l’autre face de la terre et ne cesse d’exister quand on ne l’observe pas.</p>
<p>L’aspirant cosmologue quantique souscrit donc à la vision d’Everett qui se prête à merveille à l’univers dans son ensemble, avec un recul d’effroi cependant, lorsqu’il voit les Univers se multiplier comme des lapins.</p>
<p>Mais à peine Everett célébré, il faut déjà le quitter : ses univers parallèles ne sont que des vues de l’esprit, car Ψ, la fonction d’onde est dans la tête. Les univers parallèles fourmillent dans l’espace abstrait des fonctions d’onde (<a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Espace_de_Hilbert">espace de Hilbert</a>). Le Plurivers demande plus de matérialité.</p>
<h2>L’Univers est mort, vive le Plurivers !</h2>
<p>Le cosmologue souscrit donc une alliance avec le cordelier (adepte de la <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_supercordes">théorie des supercordes</a>) et le philanthrope (zélateur du <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_anthropique">Principe Anthropique</a>. Armées de leurs formules, ces ouvriers ont construit un décor en trompe-l’œil qu’ils ont appelé <em>superstring landscape</em> avec des univers variés (avec et sans vie). Inspirés par les biologues et leur manière de représenter les modes de repliement des molécules, les peintres paysagistes du Plurivers dessinent un paysage accidenté, pour y disposer les Univers. L’altitude des vallées perchées mesure la fameuse constante cosmologique d’Einstein (dite aussi <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_noire">énergie noire</a>).</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/213172/original/file-20180404-189830-x5fipd.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/213172/original/file-20180404-189830-x5fipd.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/213172/original/file-20180404-189830-x5fipd.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/213172/original/file-20180404-189830-x5fipd.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=450&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/213172/original/file-20180404-189830-x5fipd.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/213172/original/file-20180404-189830-x5fipd.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/213172/original/file-20180404-189830-x5fipd.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=566&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">Maquillage cosmique.</span>
<span class="attribution"><span class="source">http://www.rouge-aux-ongles.fr/la-palette-energy-noir-de-tarte/</span>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p><em>Many worlds, many yours</em>. L’Univers est mort ! vive le Plurivers ! le <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Monisme">monisme</a> y perd, mais la démocratie cosmique y gagne ainsi que la schizophrénie. C’est la fin de l’Univers-Parti-unique. L’altérité est tirée jusqu’à sa tension de rupture. Les Univers naissent capricieusement, sans intention aucune, au hasard quantique d’une conversion locale de l’énergie du vide en chaleur laquelle engendre la lumière et celle-ci matière et antimatière. À peines éclos, ils brisent leurs chaînes et se fuient les uns les autres ; emportés par l’expansion folle de l’espace. Nous vivons dans un champagne généralisé dont nous n’occupons qu’une bulle causale.</p>
<h2>« Bon pour la vie »</h2>
<p>Dans la multitude des univers, un au moins peut être estampillé « bon pour la vie ». Cette vision éclatée et déchaînée de la cosmologie et du savoir permet d’expliquer de manière (quasi) rationnelle le réglage fin des paramètres de la physique, (constantes de la physique c, h, G, k, masses des quarks et de l’électron, intensité de l’interaction électromagnétique…) qui semble, a priori miraculeux. C’est là son principal intérêt. Les théistes ne baissent pas pour autant les bras et ils travaillent à une théologie du Plurivers… mais ceci est une autre histoire.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/93969/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Michel Cassé ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
L’Univers est mort, vive le Plurivers ! Plongée cosmique au sein des mondes parallèles postulés par la physique quantique.
Michel Cassé, Astrophysicien et écrivain, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/91278
2018-03-25T19:28:49Z
2018-03-25T19:28:49Z
Café au lait, ondes gravitationnelles et univers primordial
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/207252/original/file-20180221-132647-199ekgx.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=43%2C271%2C4898%2C2764&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Comme une goutte d'eau venant perturber une surface lisse, les ondes gravitationnelles sont des rides de l'espace-temps.</span> <span class="attribution"><a class="source" href="https://unsplash.com/photos/Q5QspluNZmM">Linus Nylund/Unsplash</a>, <a class="license" href="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/">CC BY-SA</a></span></figcaption></figure><p>Le 11 février 2016 est une date qui restera gravée dans l’histoire de l’astronomie avec l’<a href="http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4409.htm">annonce officielle</a> par les laboratoires <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Laser_Interferometer_Gravitational-Wave_Observatory">LIGO</a> et <a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Virgo_(interf%C3%A9rom%C3%A8tre)">Virgo</a> de la première observation directe d’une onde gravitationnelle. <a href="https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.061102">L’article</a> publié dans la prestigieuse revue américaine Physical Review Letters présente la détection qui a été faite en septembre 2015 sur les deux sites américains jumeaux LIGO distants de 3 000 km.</p>
<p>Il s’agit de la fusion de deux trous noirs en un plus gros trou noir de masse toutefois inférieure à la somme des deux masses initiales. La différence – environ trois fois la masse du Soleil – a été transformée en rayonnement d’ondes gravitationnelles.</p>
<p>À l’instar des rides concentriques produites sur une étendue d’eau lorsqu’un élément extérieur, par exemple un caillou que l’on jette, vient perturber ce milieu, une onde gravitationnelle est une ride de l’espace-temps qui se propage à la vitesse de la lumière, soit environ 300 000 km/s. Le concept d’espace-temps a été introduit pour rendre compte de l’indissociabilité de l’espace et du temps. Par exemple, le temps s’écoule plus rapidement dans l’espace que sur Terre où la gravitation est plus forte. Le système GPS ne serait pas aussi précis sans la prise en compte de cette différence.</p>
<p>En 1915 <a href="http://www.larousse.fr/encyclopedie/personnage/Albert_Einstein/117783">Albert Einstein</a> propose une nouvelle conception de l’espace, du temps et de la gravité : c’est la <a href="http://www.lemonde.fr/sciences/video/2014/10/27/comprendre-la-theorie-de-la-relativite-generale-d-einstein_4510085_1650684.html">théorie de la relativité générale</a>. Pour Einstein, le mouvement d’un corps n’est pas déterminé par des forces, mais par la géométrie de l’espace-temps qui constitue le tissu de l’univers.</p>
<p>Tout ce qui se déplace traverse l’espace-temps et tout ce qui possède une masse le déforme ; plus la masse est importante, plus la déformation est prononcée. Ainsi le Soleil courbe l’espace-temps telle une balle créant une dépression sur un tissu élastique. En se propageant, l’énergie de l’onde gravitationnelle se dilue et par conséquent son amplitude décroît. Aussi, lorsqu’en septembre 2015 LIGO parvient à détecter une onde gravitationnelle produite il y a un peu plus d’un milliard d’années, c’est un signal extrêmement ténu qui est mesuré !</p>
<h2>Une nouvelle astronomie</h2>
<p>Cette nouvelle astronomie, qualifiée de gravitationnelle, est révolutionnaire car en principe elle peut nous permettre de sonder les tout premiers instants de l’univers. La densité de matière y étant trop forte pour libérer les ondes électromagnétiques (la lumière originelle), l’univers primordial reste totalement opaque aux plus puissants télescopes.</p>
<p>Les ondes gravitationnelles n’ont pas cette contrainte et ont pu <em>s’échapper</em> emportant avec elles une empreinte de la physique du Big Bang. Cette physique reste très spéculative car les expériences de laboratoire comme celles du <a href="https://home.cern/fr">CERN</a> à Genève ne peuvent atteindre que des conditions équivalentes à environ 10<sup>-11</sup>s(et une température de 10<sup>15</sup>°C), ce qui est infiniment loin des conditions de l’univers lorsque celui-ci n’avait qu’environ 10<sup>-35</sup>s(et 10<sup>28</sup>°C).</p>
<figure class="align-center zoomable">
<a href="https://images.theconversation.com/files/207245/original/file-20180221-132654-dnnxij.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=1000&fit=clip"><img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/207245/original/file-20180221-132654-dnnxij.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/207245/original/file-20180221-132654-dnnxij.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=480&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/207245/original/file-20180221-132654-dnnxij.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=480&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/207245/original/file-20180221-132654-dnnxij.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=480&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/207245/original/file-20180221-132654-dnnxij.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=603&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/207245/original/file-20180221-132654-dnnxij.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=603&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/207245/original/file-20180221-132654-dnnxij.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=603&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px"></a>
<figcaption>
<span class="caption">Vue d’artiste de deux trous noirs massifs spiralant l’un vers l’autre jusqu’à fusionner en un seul.</span>
<span class="attribution"><a class="source" href="http://www.lemonde.fr/cosmos/article/2017/06/01/la-fusion-de-deux-trous-noirs-fait-trembler-a-nouveau-la-terre_5137280_1650695.html">Aurore Simonnet/LIGO)</a></span>
</figcaption>
</figure>
<p>À cet instant, un phénomène d’une extrême violence se serait produit : une expansion fulgurante de l’univers appelée inflation lui aurait permis de grossir d’un facteur astronomique (au moins 10<sup>30)</sup> en une infime fraction de seconde (moins que 10<sup>-32</sup>s). Ce scénario proposé au début des années 1980 permet d’expliquer les propriétés du rayonnement fossile – la première lumière de l’univers émise environ 400 000 ans après le Big Bang quand celui-ci, moins dense à cause de son expansion, perd son caractère opaque.</p>
<p>En effet, ce rayonnement fossile est d’une très grande homogénéité sur tout le ciel. Comment deux régions éloignées du ciel qui n’ont pas eu le temps de communiquer entre elles peuvent présenter une telle similitude ? La théorie de l’inflation répond à cette question en proposant que deux points initialement très proches et donc ayant pu échanger de l’information (s’homogénéiser) se seraient retrouvés très éloignés après une expansion de l’univers à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière. Une question demeure : quel est le mécanisme physique à l’origine de l’homogénéisation de l’univers primordial ?</p>
<h2>L’univers primordial</h2>
<p>C’est en se posant une question en apparence anodine, « que se passe-t-il lorsque deux ondes gravitationnelles se rencontrent ? », qu’une réponse inattendue surgit : la turbulence produite par les ondes gravitationnelles a la propriété d’homogénéiser efficacement l’univers.</p>
<p>La question posée peut sembler a priori peu intéressante car les ondes détectées depuis 2016 sont infiniment faibles. Dans ce cas, la physique est dite linéaire et les deux ondes se traversent sans se voir. La situation est bien différente pour l’univers primordial.</p>
<p>À l’image de l’eau qui, en se refroidissant, passe de l’état liquide à l’état solide à 0 °C (on parle d’une transition de phase), l’univers primordial subit aussi une transition de phase après environ 10<sup>-35</sup>s. À cet instant, certaines forces de la nature se séparent. Il s’agit de l’interaction forte et de l’interaction électrofaible : la première régit la physique à l’intérieur des noyaux atomiques et la seconde celle de la radioactivité et de l’électromagnétisme (qui sont en fait deux interactions différentes mais encore unies à ces températures).</p>
<p>Cette transition de phase s’accompagne d’un phénomène très violent : des bulles de vide sont créées, grossissent et rentrent en collision, générant de puissantes ondes gravitationnelles. C’est aussi pendant cette période que l’univers subit une inflation. Un traitement non linéaire est alors nécessaire pour comprendre ce qui se passe lorsque deux ondes – ou une multitude d’ondes – se rencontrent.</p>
<h2>Cascade d’équations</h2>
<p>C’est le sujet de l’<a href="https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.221101">article théorique</a> présenté fin 2017 dans la revue <em>Physical Review Letters</em>. Ce travail s’appuie sur des méthodes mathématiques rigoureuses appliquées aux équations de la relativité générale afin de comprendre la réaction de l’espace-temps à une excitation initialement produite à une échelle spatiale Lf.</p>
<p>Dans ce scénario, Lf correspond à la longueur d’onde typique des ondes gravitationnelles produites par les collisions des bulles de vide. On peut montrer dans cette situation que des fluctuations de l’espace-temps sont générées à la fois à des échelles de plus en plus petites et à des échelles de plus en plus grandes que Lf.</p>
<p>Dans le premier cas, on parle de cascade directe vers les petites échelles ; celle-ci est limitée par l’échelle de Planck (10<sup>-35</sup>m) sous laquelle la gravité quantique domine. Dans le deuxième cas, c’est une cascade inverse qui a la propriété remarquable d’être explosive, avec en principe la possibilité d’exciter des fluctuations jusqu’à une échelle infinie en un temps fini.</p>
<p>Le mécanisme décrit s’arrête, cependant, à l’échelle où la turbulence change de régime pour devenir forte. Le phénomène de cascade est bien connu des mécaniciens des fluides : à l’image de l’eau d’une rivière qui rencontre un obstacle, par exemple un rocher, des tourbillons de tailles variées, plus petites que l’obstacle, sont créés en aval ; il s’agit alors d’une cascade directe.</p>
<p>Le pouvoir de mélange de la turbulence est bien connu : si vous déposez un nuage de lait dans votre café, la couleur café au lait n’apparaîtra qu’après plusieurs minutes, alors qu’un coup de cuillère suffira pour mélanger les liquides quasiment instantanément. À l’instar du café au lait, le mécanisme de turbulence d’ondes gravitationnelles a le pouvoir d’homogénéiser efficacement les fluctuations primordiales de l’univers. Cette propriété est importante car elle offre un mécanisme original qui ne nécessite pas l’introduction de nouveaux concepts comme dans le scénario d’inflation. Par ailleurs les solutions obtenues sont analytiques, c’est-à-dire non entachées d’approximation.</p>
<p>À l’heure où de nombreuses questions cosmologiques restent ouvertes (origines de l’énergie sombre, de la matière sombre ou de l’inflation ; nature de la turbulence autour des trous noirs), la physique non linéaire pourrait apporter des réponses originales et surprenantes.</p><img src="https://counter.theconversation.com/content/91278/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Sébastien Galtier ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Remonter au plus près dans l’histoire cosmologique pour s’approcher toujours plus du Big Bang. Les ondes gravitationnelles pourraient avoir joué un rôle majeur dans la construction de l’univers.
Sébastien Galtier, Professeur de physique à l'Université Paris-Sud, École polytechnique
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.
tag:theconversation.com,2011:article/93391
2018-03-14T23:38:44Z
2018-03-14T23:38:44Z
Stephen de Cambridge, visionnaire de l’infini
<figure><img src="https://images.theconversation.com/files/210322/original/file-20180314-113472-1gex9.jpg?ixlib=rb-1.1.0&rect=23%2C35%2C3948%2C2592&q=45&auto=format&w=496&fit=clip" /><figcaption><span class="caption">Stephen Hawking en apesanteur.</span> <span class="attribution"><span class="source">Nasa/Wikimedia</span></span></figcaption></figure><p>Un visionnaire de l’infini vient de mourir. Stephen Hawking était révéré en raison de ses contributions révolutionnaires à la compréhension du cosmos, de son origine, de sa géométrie et de son évolution : de la fin et du début des temps, de l’infiniment dense (trous noirs et Big bang) et de l’infiniment jeune (naissance de l’univers).</p>
<p>De ses mathématiques et de son verbe, ont émergé le temps imaginaire et les trous noirs rayonnants. Il a marié la relativité générale (école du dehors) à la mécanique quantique et à la thermodynamique (école du dedans). Lisons une phrase de l’<a href="https://www.theguardian.com/science/2018/mar/14/stephen-hawking-obituary">éloge funèbre</a> que vient de lui consacrer son ami et collègue, le mathématicien Roger Penrose :</p>
<blockquote>
<p>« Physical impairment seemed compensated by almost supernatural gifts, which allowed his mind to roam the universe freely, upon occasion enigmatically revealing some of its secrets hidden from ordinary mortal view. »</p>
</blockquote>
<figure>
<iframe width="440" height="260" src="https://www.youtube.com/embed/utNQe7ZPH0Y?wmode=transparent&start=0" frameborder="0" allowfullscreen=""></iframe>
<figcaption><span class="caption">« A brief history of Stephen Hawking ».</span></figcaption>
</figure>
<p>Stephen Hawking est un mythe mais c’est comme éminent théoricien que je veux, à l’heure de sa mort, le célébrer. Il fut l’annonciateur de la triple alliance entre gravitation, physique quantique et thermodynamique : insufflez dans les trous noirs l’incertitude afférente, ils auront la fièvre et se mettront à luire. Cette idée brillante a suscité quantité de travaux autour de ces objets déroutants.</p>
<p>Sous sa plume, trop précis pour être quantique, le trou noir est trop noir, trop radicalement sombre : Stephen l’a conçu, ni trou, ni noir, mais gris sur les bords. Il a fait un premier pas vers la théorie quantique de la gravitation en adoucissant, édulcorant et rendant aimable les infinis ou en allongeant le zéro.</p>
<h2>Les trous noirs ont de la température</h2>
<p>Les faits, les affreux faits qui tuent les belles théories, s’agissant des trous noirs, sont plus étranges que leur fiction. Hawking leur a redonné le sourire. Ce ne sont plus des images de la mort dans le ciel. Ils ont de la température et en conséquence ils s’évaporent et brillent dans l’invisible (pas les gros, à toute fin pratique, mais les petits). Contrairement aux étoiles, plus ils sont légers, plus ils brillent. Les trous noirs primordiaux, de la masse d’une montagne, nés tout juste après le Big bang, sont recherchés dans le ciel dans le registre des rayons gamma, car ce sont les plus généreux en brillance. Leur découverte aurait valu le prix Nobel à Stephen mais le ciel n’en a pas voulu ainsi.</p>
<p>Stephen Hawking s’est longtemps interrogé sur la perte d’information induite par la chute dans un trou noir, interdite par la physique quantique. Il a raisonné, en double, sur la manière dont le trou noir tout à la fois efface l’information et la conserve. L’article qui s’en est suivi publié sur le serveur ArXiv en janvier 2016, a défrayé la chronique : selon la relativité générale d’Einstein, tout ce qui franchit la frontière (horizon) d’un trou noir est perdu a jamais, y compris la lumière. C’est la raison pour laquelle le trou est noir. Mais dans les années 1970, comme nous l’avons esquissé, Stephen de Cambridge, héritier de la chaire de Newton, a fait valoir que du rayonnement s’en échappait selon la mécanique quantique car le sombre absolu qui se confond avec l’ignorance totale n’est point de mise en vertu du principe d’incertitude.</p>
<figure class="align-center ">
<img alt="" src="https://images.theconversation.com/files/210321/original/file-20180314-113455-1ttporz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip" srcset="https://images.theconversation.com/files/210321/original/file-20180314-113455-1ttporz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=600&h=451&fit=crop&dpr=1 600w, https://images.theconversation.com/files/210321/original/file-20180314-113455-1ttporz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=600&h=451&fit=crop&dpr=2 1200w, https://images.theconversation.com/files/210321/original/file-20180314-113455-1ttporz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=600&h=451&fit=crop&dpr=3 1800w, https://images.theconversation.com/files/210321/original/file-20180314-113455-1ttporz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=45&auto=format&w=754&h=567&fit=crop&dpr=1 754w, https://images.theconversation.com/files/210321/original/file-20180314-113455-1ttporz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=30&auto=format&w=754&h=567&fit=crop&dpr=2 1508w, https://images.theconversation.com/files/210321/original/file-20180314-113455-1ttporz.jpg?ixlib=rb-1.1.0&q=15&auto=format&w=754&h=567&fit=crop&dpr=3 2262w" sizes="(min-width: 1466px) 754px, (max-width: 599px) 100vw, (min-width: 600px) 600px, 237px">
<figcaption>
<span class="caption">À propos des trous noirs : « Can you hear me ? »</span>
<span class="attribution"><span class="source">Stephen Hawking</span></span>
</figcaption>
</figure>
<p>De ce fait, le trou noir maigrit jusqu’à disparaître et ne subsiste de ce fait que son rayonnement. Le problème est que celui-ci ne contient aucune information pertinente sur ce qu’a avalé le trou : elle est perdue à jamais et ceci contrevient à la physique moderne, et notamment à la mécanique quantique qui énonce que les processus dans l’univers sont réversibles. Pour circonvenir la difficulté, Hawking a proposé que les trous noirs soient couronnés par une sorte de halo, où se grave la signature de ce qui tombe. Pour mieux visualiser, voici ce que Dennis Overbye, journaliste scientifique éminent en dit : « Ce motif, comme les pixels de votre iPhone ou les rainures ondulées d’un disque vinyle, contient des informations sur ce qui a traversé l’horizon et disparu. »</p>
<p>On mesure l’audace iconoclaste de Stephen. L’existence du « rayonnement de Hawking » a stupéfié la communauté scientifique qui ne s’en est toujours pas vraiment remise. Son dernier tour de passe-passe va lui ôter le sommeil. Edward Witten, théoricien de l’Institut d’Études avancées de Princeton, confesse : </p>
<blockquote>
<p>« Essayer de mieux comprendre la découverte de Hawking a été une source vive de réflexion pendant près de 40 ans maintenant, et nous sommes probablement encore loin de l’appréhender complètement. On est toujours devant quelque chose de nouveau. »</p>
</blockquote>
<h2>Cosmologie d’origine démente</h2>
<p>Dans son autre domaine de prédilection, la cosmologie, ses recherches se situent à la limite des connaissances. En 1970, Roger Penrose et Stephen Hawking ont énoncé un théorème énonçant que la pure théorie d’Einstein conduisait sans appel à la conclusion que notre univers émanait d’un point de densité infinie, une singularité mathématique euphémisme d’aberration. La cosmologie d’alors se donnait une origine démente et une évolution licite et tout le monde était content. Mais c’était sans compter la mécanique quantique qui abhorre la précision fatale du point (l’onde amène son flou et la particule sa ponctualité) et dénie en vérité leur existence réelle, tout comme la nature, dit-on, a horreur du vide. Il fallait donc transcender la théorie de la relativité générale.</p>
<p>En transposant les techniques qui avaient fait leur preuve en physique des particules à la cosmologie, James Hartle et Stephen Hawking, ont tenté de résoudre l’héroïque équation de la cosmologie quantique de Wheeler-DeWitt de manière moins approchée que leurs prédécesseurs, ceci dans des cas simples à l’aide de l’intégrale de chemin de Feynman. Les deux pionniers de la gravité quantique ont émis une proposition en 1983 qui allait faire grand bruit. Dans leur équation cosmologique, le temps, au lieu d’être décrit par un nombre réel, l’est par un nombre imaginaire (au sens mathématique du terme) ce qui revenait à dire que l’espace-temps à 4 dimensions était, avant son début, espace à 4 dimensions.</p>
<p>L’état pré-temporel du monde ne serait pas un point de densité infini et le cosmos aurait émergé d’une géométrie quantique aussi floue que les trajectoires des particules dans un atome. On en frémit encore dans les cénacles bibliques. On mesure l’audace métaphysique et même religieuse de cette perspective.</p>
<p>Mais il faut encore la prendre avec un grain de sel. La proposition d’un univers sans frontière avec temps imaginaire fascine car elle propose une solution au problème de la naissance du temps, mais ce n’est pas la seule. Le physicien Alexandre Vilenkin suggère pour sa partque l’univers s’est infiltré comme une onde à partir d’un état qui n’est ni espace ni temps abusivement appelé « néant » puisqu’il suppose l’existence préalable des lois de la physique. Bref le secret originel n’est pas levé mais la physique ose s’y confronter. Courage devant le temps zéro qui est un instant dans un temps qui n’existe pas encore !</p>
<h2>Humain et cosmique</h2>
<p><div data-react-class="Tweet" data-react-props="{"tweetId":"973853959587852288"}"></div></p>
<p>Mais revenons à l’homme. Hawking n’a cessé de partager sa science. Le phénoménal succès de <em>Une brève histoire du temps</em> (25 millions d’exemplaires) témoigne de son talent de divulgateur. Il a clairement joui de sa notoriété, visité le pôle Sud et vécu un moment en apesanteur. Il restera comme le promoteur des idées scientifiques des siècles XX et XXI. Ses visions scientifiques et sa lutte spectaculaire pour survivre ont fait de lui un véritable héros moderne. Humain et Céleste, on l’a vu financer un projet de mini voiles solaires et s’ériger en humaniste dans de nombreuses questions de société.</p>
<p>Souvenez-vous de sa maxime, quand vous tomberez comme lui dans la mort :</p>
<blockquote>
<p>« [Black holes] are not the eternal prisons they were once thought. If you feel you are trapped in a black hole, don’t give up. There is a way out. »</p>
</blockquote><img src="https://counter.theconversation.com/content/93391/count.gif" alt="The Conversation" width="1" height="1" />
<p class="fine-print"><em><span>Michel Cassé ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.</span></em></p>
Le physicien Stephen Hawking a révolutionné notre compréhension du cosmos et de ses icônes, les trous noirs.
Michel Cassé, Astrophysicien et écrivain, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Licensed as Creative Commons – attribution, no derivatives.