astronomie

Dans mon dernier sujet d’astronomie, j’évoquais l’apparition des premières galaxies et les interrogations que suscite leur création (voir sujet : les premières galaxies ) ; il y était question de courants « froids », nouvelle théorie qui venait s’opposer à celle, classique, selon laquelle ce sont des courants de gaz bien plus chauds qui seraient à l’origine des premières concentrations d’étoiles (voir sujet : le Big bang et le début de l’Univers ) ; dans les deux cas, on aboutissait à la formation de ces premières galaxies par la condensation d’immenses filaments de gaz.

Preuve que l’astronomie – ou plutôt ici la cosmologie scientifique – est en pleine effervescence, voici qu’interviennent à présent de nouveaux personnages : les quasars, objets les plus brillants de l’Univers, d’autant plus brillants qu’on regarde loin, c’est-à-dire dans le passé, et supposés traduire la présence de gigantesques trous noirs galactiques. On finit par s’y perdre : est-il envisageable de comprendre ce qu’il s’est passé lors des tout premiers moments de l’Univers ?

Les acteurs en présence

·         Le Big bang

Sans revenir sur les détails (déjà longuement évoqués) de la théorie, rappelons seulement qu’il aura fallu environ 300 000 ans pour que le monde devienne transparent et que les atomes de la matière puissent se créer et se stabiliser. Avant, il n’y avait qu’un magma initial incommensurablement chaud et c’est en refroidissant que ce magma a donc permis l’apparition de la lumière et de la matière que nous connaissons. De ce moment bien précis, il reste le rayonnement fossile (ou cosmologique, voir le sujet : fonds diffus cosmologique), encore perceptible dans toutes les directions célestes. Ensuite, la matière s’est condensée pour former les premières étoiles.

·         Les filaments cosmiques

La répartition des galaxies dans l’Univers n’est pas homogène : celles-ci se distribuent le long de filaments "cosmiques", créés juste après le Big bang et séparés par d’immenses étendues de vide, un peu comme les limites de bulles gigantesques placées côte à côte. La condensation des gaz par l’effet des forces gravitationnelles aurait permis la création le long de ces filaments des premières galaxies dont on comprend dès lors la répartition spéciale.

·         Les quasars

Lorsqu’on observe les galaxies, le plus souvent on trouve en leurs centres des objets très lumineux, les quasars (ou quasi-stellar radio-sources). Il est même arrivé que ces objets extraordinaires aient pu être confondus avec de véritables étoiles car leur intense lumière éclipsait celle des étoiles de la galaxie au sein de laquelle ils siègent (un article presque entier leur a déjà été consacré). Il aura fallu bien des observations et des controverses pour qu’on soit pratiquement certains aujourd’hui que ces quasars sont les signes indirects de trous noirs galactiques. Il faut par ailleurs noter que, plus on regarde loin dans le passé, plus ces quasars sont lumineux.

·         Les trous noirs

Il existe différentes variétés de trous noirs mais ceux qui nous intéressent aujourd’hui sont les trous noirs galactiques, c'est-à-dire ceux siégeant au centre d’une galaxie (chaque galaxie – y compris la nôtre – est supposée en posséder un). Dans les premiers temps, ces trous noirs (dont, rappelons-le, rien ne peut s’échapper, pas même la lumière) avaient beaucoup d’étoiles à leur portée et donc une activité intense : ils ont, bien sûr, grossi mais autour d’eux s’est progressivement créé un espace vidé de ses étoiles d’où leur baisse de vitalité. Comme leur activité est visible indirectement sous la forme de quasars, on comprend que ces derniers aient été bien plus lumineux et gigantesques par le passé et que, dans la plupart des galaxies proches, on ne mette plus en évidence que des « miniquasars ».

Jusqu’aux environs des années 2000, il n’y avait guère de suspense : les galaxies s’étaient créées par densification et accrétion des nuages de gaz, sous l’effet de la gravité, le long des filaments cosmiques. Une observation plus fine devait donc permettre de trouver dans le ciel lointain - celui des débuts - de petites galaxies devenant de plus en plus massives au fur et à mesure de leur vieillissement. On a donc demandé au télescope Hubble de nous confirmer tout ça… et c’est alors que la surprise a été de taille.

Les nouvelles observations de Hubble

On ne dira jamais assez tout l’intérêt scientifique qu’aura représenté (et représente encore dans l’attente de son successeur) le télescope spatial Hubble. Pour la première fois de son histoire, grâce à lui, l’Humanité a pu s’affranchir de sa planète et de son atmosphère quasi-oblitérante pour des observations visuelles de longue durée, incomparables en finesse et en pureté (dans d’autres domaines, notamment dans le non visuel, les observatoires terrestres internationaux du Chili sont également très performants). Un des domaines de prédilection du télescope Hubble est le ciel lointain, autrement dit le champ extragalactique, et, là, le moins que l’on puisse affirmer, c’est que les résultats de ses observations ont jeté un certain doute sur les théories alors en vigueur.

·         Des galaxies au plus loin de ce que l’on observe

Avant Hubble, on pensait qu’il avait fallu un certain temps, estimé au minimum à 1 ou 2 milliards d’années après le Big bang, pour qu’apparaissent les premières galaxies, une durée qui semblait suffisamment raisonnable pour la création et le rassemblement notable des toutes premières étoiles. Au fil des années, Hubble a observé de plus en plus loin dans l’espace (et, donc, comme on l’a déjà dit, dans le passé). Seulement voilà : en repoussant les limites d’observation de 5 à 6 milliards d’années-lumière jusqu’à récemment plus de 13 milliards d’années-lumière (soit 6 à 700 000 ans après le Big bang), on a eu une grosse surprise : même si loin dans le passé, il y a quand même des galaxies et en nombre… Premier accroc à la théorie jusque là admise.

·         Des galaxies géantes depuis le début

Classiquement, la théorie prévoyait un fait parfaitement logique : les galaxies se seraient formées peu à peu, par réunion de conglomérats d’étoiles. Du coup, dans cette vision, les galaxies sont d’abord petites puis grossissent lentement avec le temps jusqu’à former, des milliards d’années plus tard, des galaxies géantes. Oui mais ce n’est pas ce qui a été découvert par le télescope : ses clichés sont formels et des galaxies géantes (regroupant plus de mille milliards d’étoiles alors que, pour mémoire, la Voie lactée, notre galaxie, n’en renferme « que » 150 à 200 milliards) sont observables dès le premier milliard d’années après le Big bang. Comment cela est-il possible ? Deuxième accroc.

·         les trous noirs massifs des premières galaxies

Il est parfaitement possible de calculer pour chaque galaxie le rapport entre leur masse proprement dite et celle de leur trou noir central et là aussi les chiffres recèlent des surprises apparemment difficiles à expliquer. Pour les galaxies (relativement) proches, situées entre 1 et 6 milliards d’années-lumière, on trouve un rapport d’environ 700. Énoncé autrement, cela veut dire que ces galaxies « pèsent » approximativement 700 fois plus que leur trou noir. En observant plus loin, vers 10 milliards d’années-lumière, le rapport tombe à 300/400… et même à 200 pour les galaxies du début, vers 12 milliards d’années-lumière. Les calculs sont vite faits car, la matière étant toujours la même, il n’y a qu’une explication envisageable : les trous noirs du lointain passé étaient (beaucoup) plus massifs que les plus récents.  Comment faire coïncider cette découverte avec une théorie crédible ? Troisième accroc.

La théorie des trous noirs créateurs

C’est à ce stade des réflexions que la presse spécialisée s’est faite récemment le porte-parole d’une nouvelle approche : ce ne serait pas les étoiles qui auraient été formées en premier, juste après le Big bang, mais des trous noirs supermassifs dont l’activité aurait engendré les premières étoiles et galaxies.  Il s’agit d’une toute nouvelle théorie présentée par un astrophysicien du nom de David Elbaz (CEA de Saclay) et elle mérite, semble-t-il, qu’on s’y attarde un peu. 

Contrairement aux théories classiques, les trous noirs préexisteraient, on vient de le dire, à tout le reste. On connait ce type d’objets, forcément de façon indirecte puisqu’ils ne sont par définition pas visibles, grâce aux quasars qui les entourent : ces derniers, les sources les plus brillantes du ciel, sont probablement le résultat de la consumation de la matière absorbée par un trou noir ; c’est le seul moyen d’expliquer leur toute petite taille alors que leur luminosité dépasse parfois celle de la galaxie entière où ils se trouvent !

Imaginons-donc un quasar très actif, témoin du trou noir « phagocyteur » de matière qu’il entoure : les monstrueux jets de gaz propulsés par le trou noir tandis qu’il détruit la matière (voir le sujet trous noirs) provoquent dans un premier temps l’augmentation de sa taille ; par la suite, les tourbillons de gaz qui l’entourent entraînent la création d’un fantastique champ magnétique et c’est aux deux pôles de celui-ci que des faisceaux de gaz brûlant jaillissent pour traverser l’espace de part et d’autre du trou noir. Rencontrant alors des nuages d’hélium et d’hydrogène, ces faisceaux provoquent une considérable augmentation de la température locale et donc des réactions de fusion nucléaire : la conséquence en est connue et c’est l’éclosion de nouvelles étoiles pouvant assez rapidement s’agglutiner de manière à former des ensembles galactiques… Voilà une façon assez logique d’expliquer la présence très précoce de galaxies dans le passé de l’Univers. D’ogres abominables détruisant toute matière à sa portée, le trou noir, tel un Janus astronomique, est également propulsé au rôle de créateur d’étoiles !

Qu’en pense le petit microcosme de l’astronomie moderne ? Eh bien, comme toujours, il est divisé : certains sont enthousiasmés par cette nouvelle approche conceptuelle tandis que d’autres sont plus que sceptiques, avançant que le gaz entourant le quasar n’est que repoussé au loin sans création de nouvelles étoiles. La solution viendra peut-être d’une approche intermédiaire : le titulaire de la chaire d’astronomie de l’université d’Oxford déclarait récemment qu’il était possible que les trous noirs créent dans un premier temps des myriades d’étoiles avant que les gaz ne soient repoussés par sa force conjuguée au souffle de l’explosion des supernovae nouvellement formées.

L’avenir du passé

La barrière d’observation indépassable (étant donné, en tout cas, l’état actuel de nos connaissances) reste ce rayonnement fossile déjà évoqué, témoin de l’apparition de la lumière. Le télescope Hubble nous a permis de nous approcher de manière relativement fine jusqu’à environ 600 000 années-lumière du Big bang, c’est-à dire à quelques centaines de milliers d’années du point de départ (visible) ; la période encore manquante entre les observations de Hubble et le rayonnement fossile est probablement la plus intéressante de l’histoire de notre univers puisque son décryptage permettrait de trancher de façon presque définitive sur la formation des premières étoiles : on pourrait ainsi savoir quelle était la véritable nature des nuages de gaz concernés, pourquoi (et comment) la répartition des galaxies est ce qu’elle est, si les trous noirs primordiaux ont réellement contribué à l’amorce des galaxies, bref, toutes ces questions fondamentales qui passionnent la communauté astronomique internationale. Or, nous ne sommes pas très loin d’aboutir : dans quelques années, le successeur de Hubble, le télescope spatial James Webb, plus performant et bénéficiant de l’expérience de son illustre prédécesseur, sera enfin lancé et il devrait nous apporter les réponses à toutes ces questions. Peut-être.

Sources : Science & Vie, 1111, avril 2010

Images

1. ciel extragalactique : la nébuleuse d'Andromède m31 (sources : faculty.physics.tamu.edu)

2. filaments cosmique (simulation) (sources :  www.insu.cnrs.fr)

3. le quasar 3C 273 (sources : www.physics.uc.edu) 

4. fusion de galaxies (sources :  www.astronoo.com)

5. trou noir (vue d'artiste) (sources : boulesteix.blog.lemonde.fr) 

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : galaxies premières - Big bang - cosmologie scientifique - quasars - rayonnement fossile (fonds diffus cosmologique) - filaments cosmiques - trous noirs galactiques - télescope spatial Hubble (en anglais et en français) - David Elbaz - télescope spatial James Webb

 (les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Sujets connexes sur le blog :

1. avant le Big bang

2. les étoiles primordiales

3. la théorie des cordes ou l'Univers repensé

4. les premières galaxies

5. Big bang et origine de l'Univers

6. trous noirs

7. les galaxies

8. pulsars et quasars

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

      l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

Mise à jour : 2 mars 2023

les galaxies primordiales (télescope Hubble, 2004) 

     Il y a quelques semaines, grâce à sa nouvelle optique infrarouge, le télescope spatial Hubble a pu prendre des clichés de galaxies situées à 13,1 milliards d’années-lumière, un record… Contempler de tels objets astronomiques, c’est en réalité regarder loin dans le passé – nous l’avons déjà évoqué, notamment dans le sujet distances et durées des âges géologiques – et c'est observer l’Univers tel qu’il était il y a plus de 13 milliards d’années, lorsqu’il venait juste de naître, bien avant l’apparition de notre système solaire. On situe le Big-bang, la création de notre univers, quelque part vers – 13,7 milliards d’années : les galaxies observées par Hubble sont donc parmi les premières à avoir existé. Sait-on comment elles se sont formées et, plus généralement, pourquoi la matière a pris cet aspect, une issue qui a mené à ce que nous sommes aujourd’hui ?

La théorie hiérarchique

la classification de Hubble

     En 1924, Edwin Hubble décrypta pour la première fois dans l’histoire de l’Humanité la nature exacte des galaxies qu’on appelait encore « nébuleuses » et démontra de façon définitive que ces « halos de lumière » flous et plus ou moins visibles n’appartiennent pas à notre galaxie, la Voie lactée, mais sont situés en dehors d’elle ; en d’autres termes, il avança cette nouvelle incroyable pour l’époque : la matière existe en dehors de notre propre concentration d’étoiles et l’Univers est infiniment plus vaste qu’on ne le croyait. On sait à présent que des galaxies comme la nôtre (qui contient approximativement 150 à 200 milliards d’étoiles), il en existe des milliards ce qui fait beaucoup de matière… mais dans un univers si étendu qu’il est néanmoins composé à plus de 99% de vide !  Fort de sa découverte et du fait qu’il pilotait le télescope du Mont Wilson, probablement le plus performant de ce début du XXème siècle, Hubble commença par classer les objets célestes qu’il venait de découvrir en différentes catégories, s’appuyant sur le seul élément dont il disposait, leur apparence. Il décrivit ainsi des galaxies arrondies baptisées par lui elliptiques, des galaxies avec un disque central ou lenticulaires, des galaxies possédant des bras s’enroulant autour d’un bulbe central ou spirales, certaines d’entre elles barrées dans leur centre, etc. (voir le sujet : les galaxies). Comparant ces objets astronomiques qu’il venait de découvrir, il chercha à systématiser leurs aspects afin de mieux organiser leur classification.

Le scénario hiérarchique

     Bien que passant pour les plus performants de leur époque, les instruments de Hubble

étaient encore relativement imprécis et le scientifique avait du mal à apprécier les tailles relatives des différents types de galaxies. Il imagina néanmoins que tous ces objets dérivaient les uns des autres : par exemple, les galaxies elliptiques (qualifiées par lui de « précoces »), devenaient spirales (qu’il désignait comme « tardives ») en acquérant des bras, etc.  Il s’agissait donc d’une approche évolutive, un peu à la manière de celle des êtres vivants.

     Par la suite, surtout à partir des années 1960-70, on repensa la classification de Hubble en prétendant au contraire que c’était, par exemple, les galaxies spirales qui, en fusionnant avec d’autres, perdaient leurs bras pour donner une galaxie elliptique mais une chose restait sûre : ces formations découlaient toutes les unes des autres selon une hiérarchisation qui restait à définir de façon formelle. On parla alors de scénario hiérarchique, scénario au sein duquel la fusion entre les galaxies était l’explication principale, le moteur de leur évolution en entités toujours plus importantes. De ce fait, il devenait évident que, en regardant de plus en plus loin dans l’espace (et donc dans le passé) on retrouverait les éléments précurseurs, ces toutes premières galaxies qui devaient être très petites, voire naines, plutôt irrégulières et devant fusionner en grand nombre.

Les observations

     Jusqu’au début des années 2000, le scénario hiérarchique fait pratiquement l’unanimité des astronomes car il explique assez bien l’apparition des galaxies quelques centaines de millions d’années après le Big-bang.  Depuis les années 70, on sait que contrairement à ce qui était auparavant affirmé, les chocs entre galaxies sont fréquents et on peut en observer avec les instruments de l’époque. En réalité, il existe (comme on l’a déjà souligné) tellement de vide entre les étoiles que lorsque deux galaxies, ces monstres cosmiques renfermant des milliards d’étoiles, se heurtent et s’interpénètrent, il n’existe jamais de chocs frontaux entre étoiles : tout se passe au niveau des attirances gravitationnelles et, de loin, on peut observer la galaxie résultante prendre

une configuration différente de celles des galaxies qui l’ont formée : par exemple, deux galaxies spirales en fusionnant perdent leurs bras pour donner naissance à une galaxie géante elliptique, arrondie, dont les étoiles voient leurs trajectoires complètement désorganisées avant d’être « réajustées » par les nouvelles forces gravitationnelles présentes. Je précise que ces phénomènes cosmiques gigantesques dépassent bien sûr la durée des vies humaines et même des civilisations puisque s’étendant sur des millions d’années et que, de « l’intérieur », d’éventuels observateurs ne verraient… rien de particulier, si ce n’est – peut-être – une densité d’étoiles un peu plus élevée qu’attendue.

     Puisqu’on peut observer de telles fusions galactiques, comment ne pas imaginer que les premières galaxies se soient ainsi formées par fusions successives pour aboutir aux géantes que l’on connait aujourd’hui, d’autant qu’en ces temps primordiaux, l’Univers était moins étendu, les galaxies plus proches les unes des autres et les fusions forcément beaucoup plus nombreuses ? Un autre argument est en faveur du scénario : les fusions galactiques, si elles ne provoquent pas de catastrophes entre les étoiles déjà formées, entraînent de profonds remaniements dans la répartition et l’état des gaz galactiques avec pour conséquence une explosion de la création d’étoiles, la fusion pouvant être assimilée à une véritable crèche stellaire : voilà comment expliquer la création des premières étoiles, ces soleils aujourd’hui disparus que l’on qualifie d’étoiles primordiales car dépourvues d’éléments atomiques lourds (qui ne pourront apparaître qu’avec les générations ultérieures).

     Il subsiste quand même quelques interrogations. La fusion de deux galaxies conduit à un objet plus gros (c’est la logique qui le veut) où le maximum d’étoiles se retrouve au centre, dans ce que l’on appelle le bulbe galactique (et ça, ce sont les simulations informatiques qui l’ont démontré sans appel). Problème : notre propre galaxie, la Voie lactée, ne renferme que 20% de ses étoiles dans son bulbe et ce chiffre est peu compatible avec un accroissement de taille par fusion… Et notre galaxie est loin d’être la seule ! Il existe même des galaxies aussi grosses que la nôtre qui n’ont pas de bulbe central du tout. Pourquoi ?

     En 2004, d’extraordinaires images proviennent du télescope spatial Hubble : celles faisant partie du « Hubble Ultra Deep Field » et qu’on peut observer au début de ce sujet. Les scientifiques constatent une différence considérable entre 700 millions d’années où il n’y a que peu de galaxies et 900 millions d’années où elles sont très nombreuses : quelque chose s’est joué entre ces deux dates. Toutefois, il existe toujours une incertitude : les galaxies observées n’ont pas l’air de fusionner plus qu’aujourd’hui et, surtout, elles ne possèdent pas les gros bulbes (de fusion) qu’elles devraient avoir…

     Deux ans plus tard, grâce au plus grand télescope terrestre, le VLT, installé au Chili, des astronomes observent une galaxie plus récente mais quand même fort ancienne puisqu’existant « seulement » trois milliards d’années après le Big-bang or cette dernière ressemble tout à fait à la Voie lactée… sauf qu’elle fabrique bien plus d’étoiles qu’elle. Comment expliquer un tel objet si tôt dans l’Univers ? Ce ne peut pas être le résultat de fusions de galaxies naines car il n’y a pas eu assez de temps pour ça.

     Il y a quelques jours, le 5 janvier 2010, l’équipe du télescope spatial autorise la publication d'une extraordinaire photo du ciel lointain (ci-contre) légendée ainsi : « This is the deepest image of the universe ever taken in near-infrared light by NASA's Hubble Space Telescope. The faintest and reddest objects (left inset) in the image are galaxies that correspond to "look-back times" of approximately 12.9 billion years to 13.1 billion years ago. No galaxies have been seen before at such early epochs. These galaxies are much smaller than the Milky Way galaxy and have populations of stars that are intrinsically very blue. This may indicate the galaxies are so primordial that they are deficient in heavier elements, and as a result, are quite free of the dust that reddens light through scattering. » (Il s’agit de la vue la plus profonde de l’Univers jamais prise en lumière infrarouge par le télescope spatial Hubble de la NASA. Les objets rouges et à peine visibles de l’image (insérés à gauche) sont des galaxies qui correspondent à une « vision dans le passé » d’environ 12,9 à 13,1 milliards d’années. Jamais aucune galaxie n’avait été vue à une époque aussi reculée. Ces galaxies sont plus petites que la Voie lactée et possèdent des populations d’étoiles qui sont intrinsèquement très bleues. Ceci pourrait vouloir dire qu’elles sont si primitives qu’elles sont déficitaires en éléments lourds et, de ce fait, pratiquement libres de toute poussière pouvant rougir la lumière par dispersion). Mais, semble-t-il, toujours pas plus de fusions galactiques. Alors ?

Théorie alternative

     L’image la plus ancienne de l’Univers que l’on possède est celle du rayonnement fossile appelé fonds diffus cosmologique : c’est le témoin de la distribution de la matière juste après le Big-bang (voir sujet : fonds diffus cosmologique).  Toutefois, cette diffusion ne s’est pas faite de façon parfaitement homogène comme en témoigne la répartition des galaxies : celles-ci se distribuent le long de lignes  appelées par les astronomes « filaments cosmiques » qui parsèment l’Univers en une sorte de gigantesque toile d’araignée et entre lesquels il n’y a que du vide. Pour de nombreux scientifiques ces filaments devraient d'ailleurs être composés de cette fameuse matière noire dont, comme l'Arlésienne, on parle toujours sans jamais la voir mais il s'agit là d'une autre affaire... Or, selon la théorie du Big-bang, il a existé dans l’Univers primordial des courants « froids » d'hydrogène, en fait des masses de gaz sous l’effet de la gravitation (lorsqu’on dit courants froids, tout est relatif puisque leur température est d’environ 10 000°, à comparer aux millions de degrés des autres courants gazeux en mouvement). On peut penser que ces gaz, plus denses, ont fini par se retrouver  le long de ces filaments cosmiques pour y rencontrer la matière accumulée là et provoquer la formation de très nombreuses étoiles. Ces étoiles se sont ensuite regroupées en des objets plus massifs, les premières galaxies. Cela ne veut pas dire que les fusions du scénario hiérarchique n’ont pas eu lieu mais qu’elles sont moins importantes qu’on le pensait pour l’élaboration de ces premiers groupements d’étoiles.

     Cette nouvelle approche, connue sous le nom de « théorie des courants froids » a reçu un début de consécration puisque de nombreuses équipes d’astronomes travaillent sur les simulations induites par cette hypothèse, simulations qui vont bien dans le sens souhaité par la nouvelle théorie… Selon ses défenseurs, la théorie expliquerait la création des ¾ des galaxies jusqu’à l’âge d’environ 6 milliards d’années de l’univers, époque de l’épuisement naturel de ces courants gazeux. A partir de ce moment et jusqu’à aujourd’hui, ce sont les collisions et fusions entre galaxies qui ont pris le relai dans la formation des nouvelles galaxies et étoiles. 

     Le successeur du télescope Hubble (le télescope spatial James Webb), attendu avec impatience par la communauté scientifique, apportera sans doute de nouvelles informations sur cet univers si lointain, dans le temps et dans l’espace, et tranchera vraisemblablement de manière définitive entre les deux approches.  Il nous en apprendra certainement beaucoup plus sur les premiers moments de notre univers puisque nous avons la chance que nos télescopes soient, d’une certaine façon, de vraies machines à remonter le temps. On a hâte de le voir à l’œuvre.

     Ce qu’il y a, par ailleurs, d’extraordinaire, c’est de constater le fantastique accroissement de nos connaissances ces derniers temps : on dit qu’on a plus progressé en savoir ces trente dernières années que depuis le début de la conscience humaine. La technique et les machines, sans doute, permettent cela mais aussi l’esprit des hommes, de moins en moins dépendant des prisons conceptuelles, des idées toutes faites, des aprioris dogmatiques et des préjugés. Et ça, c’est une bonne nouvelle.

Note : mars 2016 : la plus ancienne galaxie (pour le moment)

     Record battu pour le télescope spatial Hubble : il vient de repérer la plus ancienne galaxie jamais observée par l'Homme. Baptisée GN-z11, elle est située à 13,4 milliards d'années de nous et comme on a estimé l'âge de l'Univers à 13,8 milliards d'années, cela veut dire que ce dernier était âgé de seulement 400 millions d'années lorsque l'image de GN-z11 a été émise...

     Le précédent record concernait une galaxie âgée de 580 millions d'années mais il y a gros à parier que le futur télescope spatial James Webb trouvera encore plus loin... En attendant, cette lointaine cousine de la Voie lactée nous confirme que nous ne savons pas grand chose sur les premiers instants de l'Univers.

     En effet, bien que 25 fois plus petite que notre galaxie, GN-z11 en est quand même une "vraie", bourrée d'étoiles jeunes, et les scientifiques sont obligés de revoir leurs modèles de formation des galaxies : ils ne s'attendaient pas à voir un objet si massif si tôt, à peine 200 à 300 millions d'années après la formation des premières étoiles et donc si près du Big bang...

(in "le journal du blog de cepheides, 15 mars 2016, sur Facebook - lien ci-après)

Images :

1. télescope Hubble 2004 : les premières galaxies

(sources : www.planetastronomy.com)

2. Edwin Hubble et le télescope du Mont Wilson (sources : www.heise.de)

3. classification des galaxies selon E. Hubble (sources : www.astropolis.fr)

4. Fusion de galaxies : Arp87, 300 millions d’al, const. du Lion, février 2007

(sources : alluniversal.blogspot.com)

5. la Voie lactée (sources : www.notre-planete.info)

6. télescope Hubble 2010 (sources : hubblesite.org/newscenter/)

7. gaz galactique : selon le codage retenu, le gaz froid est en rouge et le chaud en bleu (sources :  blogs.lexpress.fr)

                                                  taches solaires en 2001

                                               (sources :  www.journaldunet.com/)

     Chaque jour et depuis à présent de nombreuses années, des astronomes professionnels mais aussi des amateurs éclairés, répartis sur les cinq continents, évaluent le nombre et l’étendue des taches solaires. Ils déterminent ainsi l’indice RI ou « nombre relatif international de Wolf » qui, corrélé à d’autres mesures (photographiques, électriques, etc.) permet en fait de quantifier l’activité solaire. Toutefois, depuis quelques mois, les observateurs se heurtent à un problème de taille : les taches solaires ont disparu ! Phénomène plutôt inhabituel puisqu’il faut remonter à un peu avant la guerre de 14-18, voire au XVIIe siècle, pour retrouver un tel événement : des mois entiers durant lesquels aucune tache n’est visible… On peut donc se poser une double question des plus légitimes : pourquoi une telle anomalie et, d’abord, ces fameuses taches, c’est quoi au juste ?

Origine des taches solaires

Le Soleil, nous avons déjà eu l’occasion de le dire dans des sujets précédents,  est de type spectral G2–V. Quand on le regarde, on lui reconnaît une couleur jaune tirant sur le blanc : il est en réalité plus chaud que la moyenne des étoiles de sa taille puisqu’il accuse environ 5800 kelvins à sa surface, soit 5527 °C (rappelons que la température de son centre, siège des réactions nucléaires, est de l’ordre bien plus élevé de 15 600 000 kelvins). C’est pour cette raison qu’il est classé G2 tandis que la lettre V signifie simplement qu’il est toujours (et pour longtemps) situé sur la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russell des étoiles (voir le sujet : mort d’une étoile). La majeure partie des étoiles de notre galaxie, la Voie lactée (et probablement de toutes les autres galaxies), sont des naines rouges, donc moins chaudes que le Soleil (classé comme une naine jaune) mais, au total, il existe des millions d’étoiles semblables à lui ce qui en fait un astre parfaitement banal. Mais ces taches (que l’on peut voir sur l’image d’introduction) me direz-vous ?

Sur un corps incandescent, une tache signifie simplement que l’endroit est (relativement) plus froid que le reste du corps : on peut le voir par exemple dans une fonderie où les barres d’acier possèdent pour certaines d’entre elles et à certains moments des taches sombres qui tranchent sur le jaune rougeoyant du reste. Pour le Soleil, c’est pareil : les taches sont donc des zones (légèrement) moins chaudes mais pourquoi ?

Il y a quelques années (en 2001), le satellite d’observation SOHO est venu confirmer ce que l’on soupçonnait : une tache solaire

est une espèce d’immense tourbillon (certaines

taches sont grandes comme des dizaines de Terre) où le gaz situé à la surface du Soleil plonge vers l’intérieur à des vitesses de plusieurs milliers de km à l’heure. On sait depuis longtemps que le Soleil est le lieu de gigantesques champs magnétiques et ce sont eux qui enserrent les flux de gaz venant de son cœur et y retournant d’où l’apparition de zones moins chaudes, les taches. Ces taches sont donc variables en tailles et en durées, ces dernières pouvant s’étendre sur plusieurs jours ou semaines. Il existe comme on va le voir des cycles d’activité solaire qui rythment l’aspect de ces taches mais une chose est certaine : leur disparition totale durant des mois entiers est très inhabituelle.

 Cycles solaires

Depuis bien longtemps, les astronomes ont voulu caractériser l’activité solaire, notamment en cherchant à savoir si celle-ci se répétait à termes réguliers, un peu comme il existe un faux « cycle solaire » chaque année (les saisons) dû en fait à la révolution terrestre. Il faudra attendre l’astronome suisse Johann Wolf (1816-1893) – celui du nombre relatif international déjà cité – pour en avoir la certitude : c’est le premier à avoir réussi à quantifier cette activité en comptant les fameuses taches. Précisons toutefois que ces dernières étaient connues depuis fort longtemps : les astronomes chinois et grecs de l’antiquité en parlent dans leurs différents ouvrages mais c’est Galilée qui, grâce à sa lunette astronomique, les observera de façon plus complète.

Ces taches sont, on l’a dit, le lieu d’une intense activité magnétique et un endroit rendu moins chaud que le reste de la surface solaire. Elles évoluent en groupes plus ou moins importants qui, peu à peu, se rapprochent de l’équateur solaire jusqu’à changer de polarité et inaugurer ainsi le cycle suivant. Chacun de ces cycles dure approximativement 11 ans (en fait entre 8 et 15 ans) mais puisque les polarités – on vient de le dire – s’inversent à chaque fois, on peut parler de cycle complet tous les 22 ans. Bien, voilà pour la description mais que peut-on en conclure sur l’activité de notre étoile, activité dont on sait l’importance à notre échelle et à celle de notre planète ?

Contrairement aux idées reçues sur son caractère immuable, le Soleil passe donc par différentes périodes de plus ou moins grande vigueur : on sait que son maximum d’activité correspond à la partie du cycle solaire où existe un maximum de taches ; c’est à ce moment là que les éruptions solaires sont les plus fréquentes et que ses protubérances (les projections de matière depuis sa surface) sont les plus intenses. De nombreuses émissions de rayons (ultraviolets, ondes radio, rayons X) sont contemporaines de ces épisodes d’hyperactivité et cela peut avoir des conséquences importantes pour la Terre avec notamment des perturbations dans les communications (le cauchemar des gestionnaires de satellites), voire même dans les transports aériens. Mais au-delà ? Sur le climat, par exemple ? La question est difficile et pas encore tranchée. Voyons déjà si le passé nous apprend quelque chose.

 Irrégularités du passé

Lorsque l’on se penche sur les chroniques météorologiques (ou sur ce qui en faisait office) dans le passé, on s’aperçoit qu’un important changement climatique a été décrit entre le XVIème et XIX siècle sous le nom de petit âge glaciaire.

·              Le petit âge glaciaire : il s’est étendu approximativement des années 1550-1580 aux années 1850-1860. Il s’agit d’une période de climat froid, notamment décrit en Europe et en Amérique du nord (ce n’est pas une surprise) mais qui a touché le globe dans son entier. En réalité, il semble que cette période ait même commencé plus tôt, les hivers ayant été particulièrement rigoureux, dit la chronique, depuis le XIIIème siècle. On assiste alors à une considérable avancée des glaces et à des phénomènes spectaculaires : on marche à pied sur la Tamise gelée en 1607 et sur la Seine durant 35 jours de suite en 1777 (cette dernière gèlera 24 fois entre 1740 et 1859 mais plus aucune fois - sauf erreur - depuis 1891). En 1709, la méditerranée est gelée à Marseille et à Gènes. Le 21 janvier 1795, au Helder, la cavalerie française de Pichegru s’empare de la flotte hollandaise bloquée par les glaces et durant l’hiver de 1780, à New York, on allait à pied sec (ou plutôt à pied gelé) de Manhattan à Staten Island ce qui, pour ceux qui connaissent, est plutôt difficile à faire aujourd’hui. Autant de signes montrant que, durant ces quelques siècles, il a fait froid, très froid… Bon, mais quel rapport avec les taches solaires ?

·                Les minimums solaires : plusieurs minimums d’activité solaire ont été décrits durant les phases les plus extrêmes du petit âge glaciaire que je viens de mentionner. Il en existe trois : le minimum de Spörer (1420-1570), celui de Maunder (1645-1715) et celui de Dalton (1790-1830). Durant le minimum de Maunder, l’activité magnétique du Soleil a pratiquement disparu durant près de 70 ans sans qu’on ait la moindre idée de la cause. C’est durant ces périodes de moindre activité solaire que des phénomènes bien particuliers ont été décrits : par exemple, durant le minimum de Dalton (30 ans de moindre activité solaire), la station allemande d’Oberlach qui suivait les phénomènes climatiques a décrit une baisse moyenne des températures de 2° sur une durée de plus de 20 ans… 

Quelles conclusions peut-on tirer de ces rapprochements entre le refroidissement du climat et les minimums d’activité solaire ? Précisément que, par un mécanisme encore mal connu, le Soleil a une influence probablement importante sur le climat terrestre même s’il n’est pas seul : des éruptions volcaniques ou des diminutions de courants océaniques sont également évoqués. On ne peut toutefois pas s’empêcher d’avancer deux hypothèses d’origine solaire : une variation du rayonnement et la modulation par le vent solaire des rayons cosmiques. Quelles proportions pour les uns et les autres ? On ne sait pas vraiment.

 La situation actuelle

Depuis 1761 on suit et on compte les cycles solaires. En 2008 s’achevait avec son minimum le cycle 23 ; dès lors devait commencer le cycle 24 avec la montée en puissance progressive de l’activité solaire qui culminerait avec son cortège de protubérances, de maxima magnétiques, de taches, etc. sauf que… il ne s’est rien passé ; on a eu beau scruter, rien à se mettre sous la dent : pas de tache, pas de début de reprise de cycle. Bon, se sont dit les astronomes, tout cela n’est pas bien grave et le Soleil n’est pas un ordinateur, il a quelques irrégularités : tout repartira en 2009 ! Mais au début d’octobre 2009,  le soleil totalisait déjà 8 mois sans la moindre tache… Pourtant, les spécialistes expliquent que le cycle 24 a bien débuté puisque, dans les très rares régions actives pouvant être surveillées, l’inversion des champs magnétiques a bien eu lieu en janvier 2008…

Le cycle en cours semble donc différent des précédents et on ne sait pas quand redémarrera pleinement l’activité magnétique solaire. A en croire la presse spécialisée, il y a même des astronomes qui prédisent la disparition programmée des taches solaires vers 2015 car leurs températures, par insuffisance de champ magnétique, augmentent peu à peu jusqu’à les faire se confondre avec le reste de la surface. Alors, disparition des taches solaires pour longtemps ? Mais, au fait, cela s’est déjà produit… durant les minimums de Maunder et de Dalton notamment… avec les conséquences sur le climat que l’on a décrites : le refroidissement général.

Nous ne savons pas si les taches solaires vont disparaître durablement et, avec elles, survenir une moindre activité de notre étoile. Seul l’avenir (assez proche) pourra nous renseigner mais une chose est sûre : si c’est le cas, si nous approchons d’un nouveau minimum, ce ne sera pas forcément mauvais pour notre planète en ces temps de réchauffement climatique !

Complément : le retour des taches solaires (février 2010)

      En ce mois de février 2010, depuis plusieurs jours, on peut à nouveau observer quelques taches solaires, signe d'une reprise normale du cycle solaire. Aucun scientifique ne semble en mesure d'expliquer les raisons de ce retard de près de trois ans, ni si cette reprise sera véritablement durable. En tout état de cause, on peut penser que le maximum d'activité prévu pour 2012 ne sera probablement pas à la hauteur de celui de 2001 (en raison, précisément, de ce retard) : nous le verrons bien en temps et en heure, de la même façon que nous saurons rapidement si la reprise d'activité actuelle est durable ou un simple épiphénomène. Patience, patience... comme toujours !

... et le nouveau cycle solaire (mai 2013)

     Par comparaison avec les cycles solaires antérieurs rapportés par les chroniques des sociétés savantes, il est tout à fait possible d'estimer l'activité solaire à venir. Le spécialiste des taches solaires David Hattaway (de la NASA) pense que le cycle actuel, le numéro 24, sera probablement centré sur mai 2013 et, du coup, que la période de ce cycle sera de 13 ans (donc 26 ans au total). On peut dès lors faire une estimation du cycle 25 qui suivra et qui devrait être de 19 ans avec un maximum en 2032. En replongeant dans les tables, on s'aperçoit que le cycle 24 actuel est très semblable à celui des années 1799 à 1810 (cycle 5), en intensité et en période. Le cycle suivant devrait donc être le plus faible depuis 200 ans et, toujours selon Hattaway, nous nous dirigerions alors vers un minimum de Dalton (voir plus haut, dans l'article)...

Images

1. taches solaires en 2001 (sources : www.journaldunet.com/)

2. planète tournant autour d'une naine rouge : il s'agit bien sûr d'une vue d'artiste...  (sources : lecosmographe.com)

3. champ magnétique solaire (sources : irfu.cea.fr)

4. protubérance solaire (sources :  www.cea.fr/)

5. la Seine gelée en 1891 (sources : www.meteopassion.com)

6. un soleil... sans taches (sources :  blog.syti.net)

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

  Mots-clés :  indice de Wolf - type spectral stellaire GV-2 - diagramme de Hertzsprung-Russell - naine rouge - naine jaune - satellite SOHO - champ magnétique solaire - cycles solaires - petit âge glaciaire - minimums de Spörer, Maunder, Dalton 

(les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

 Sujets apparentés sur le blog :

1. mort d'une étoile

 2. origine du système solaire

 3. la couleur des étoiles

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

 L'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

 Mise à jour : 4 mars 2023

      Souvent les hommes ne voient que ce qu’ils veulent voir et cela les entraîne de temps en temps dans des égarements funestes. En théorie, les scientifiques ne devraient pas tomber dans ce travers puisqu’ils appuient leurs affirmations sur des observations (et, en principe aussi, sur des expérimentations) dûment constatées, partagées, critiquées et validées mais l’histoire des sciences nous prouve que ce n’est pas si simple : récemment encore des élucubrations malheureuses (je pense à « la mémoire de l’eau » qui défraya la chronique il y a quelques années) nous prouvent le contraire. Heureusement, il est difficile de tromper durablement l’ensemble de la communauté scientifique… Et pourtant !

 
     Vers la fin du XIXème siècle, dans leur désir de prouver à toute force l’existence d’une vie extra-terrestre, la presque totalité des savants de l’époque se laissèrent entraîner dans une aventure pour le moins douteuse : à les croire, on avait acquis la certitude que notre voisine, la planète Mars, était habitée par des êtres intelligents aux remarquables capacités techniques et cette affirmation laissa (et laisse parfois encore) des traces profondes dans notre inconscient collectif.
 

Genèse d’une folie générale

     Le XVIIIème siècle se terminant, on a enfin la preuve que notre Terre n’est pas le centre du monde (voir sujet : la Terre, centre du Monde). Les observations patientes et progressivement de plus en plus précises des siècles précédents finissent par convaincre tout un chacun que les planètes tournent bien autour du Soleil, qu’elles possèdent des satellites, qu’elles sont comme la Terre des globes rocheux et que, en somme, elles lui sont très semblables. Dès lors pourquoi ne pas imaginer qu’elles recèlent également la Vie ? Et c’est effectivement ce qu’il se passe : les Philosophes (qui font suite à la Renaissance) s’emparent du sujet, l’approfondissent, le discutent, l’exposent et, de partout, on en arrive à venir écouter, entre autres, les conférences savantes d’un Fontenelle qui disserte à n’en plus finir sur « la pluralité des mondes habités ». Les découvertes de l’astronomie moderne se multipliant (c’est à cette époque qu’on découvre deux nouvelles planètes : Uranus par William Herschel et Neptune grâce aux complexes calculs mathématiques de Le Verrier), on en est convaincu : les mêmes causes produisant les mêmes effets, la Vie existe aussi sur les autres planètes et le système solaire est forcément habité par d’autres êtres intelligents avec lesquels il ne suffit plus qu’à entrer en contact ! On scrute avec patience tous les astres du système solaire et on finit par s’en persuader : c’est Mars qui apportera la preuve irréfutable de la théorie. Le plus grand astronome français du moment, Camille Flammarion, use de tout son poids – qui est considérable – pour appuyer cette affirmation. Il écrit notamment deux livres sur le sujet (le premier alors qu’il n’a pas encore 20 ans et le second une quinzaine d’années plus tard, intitulé « la planète Mars et ses conditions d’habitabilité », ouvrage dans lequel il consacre plus de 600 pages à la planète rouge !).
 

 
L’observation de Mars

 
     Le premier savant (connu) à se pencher sur le problème est un Jésuite, le père Secchi, à l’aide de la lunette astronomique de l’observatoire du Vatican. Secchi décrit une grande tache en triangle qu’il va baptiser « canal de l’Atlantique » et, plus encore, croit apercevoir des bandes noires parsemant la surface de l’astre, des bandes noires qu’il dénomme également du nom de canaux. En réalité, le terme utilisé – canali en italien – signifie bras de mer mais il sera mal compris par les traducteurs étrangers, deviendra canaux et l’on sait la bonne fortune qu’aura cette appellation en réalité impropre…

 
     C’est toutefois l’astronome italien Schiaparelli qui laissera durablement son nom dans cette aventure. Schiaparelli n’est pas un inconnu : il s’agit d’un des plus grands astronomes italiens de l’époque, entre autre directeur de l’observatoire de Milan. En 1877, ce savant profite d’une opposition de Mars (c'est-à-dire lorsque la Terre se situe entre le Soleil et Mars que l’on peut donc observer quand le Soleil se couche) pour étudier la planète avec un appareil de bonne facture et il confirme les observations de Secchi. Il décrit les mêmes lignes noires qu’il baptise également canali traversant des étendues brillantes (les continents) pour aller d’une tache plus sombre à une autre (les mers). Deux ans plus tard, il croit voir des « dédoublements » de ces canaux qu’il qualifie de géminations. De ce fait, c’est sûr : il est totalement impossible que ces structures soient l’œuvre de la Nature et elles se révèlent donc forcément artificielles. Quelques années plus tard (1888), Schiaparelli publie une grande carte des canaux avec force détails et une architecture des plus complexes…

 
     Ces publications, témoignages d’une observation minutieuse, sont une véritable révolution dans le landerneau astronomique et la communauté scientifique s’emballe. Toute la communauté ? Pas vraiment car il existe quelques courageux réfractaires aux idées nouvelles.

 
 
Les canaux martiens ne font pas l’unanimité

    Dès le début, en 1877, des voix s‘élèvent pour contester la découverte. Celle notamment de l’anglais Nathaniel Green qui réalise sa propre carte à partir de ses propres observations effectuées au large de l’Afrique, à Madère. La carte de Green ne relève aucun canal mais Schiaparelli n’en tient évidemment aucun compte et, bien au contraire, se moque de l’anglais en notant qu’il « n’est qu’un observateur médiocre »… ce qui ne convainc pas l’intéressé. Toutefois, Green est bien seul et la saga martienne s’empare de tous les esprits. Camille Flammarion – pour ne citer que lui – sera durablement influencé par les affirmations de l’astronome italien. Un autre personnage sera également convaincu, personnage qui aura beaucoup d’importance pour la suite des événements : Percival Lowell.

 
Percival Lowell et le « grand public »

 
     Percival Lowell est un riche américain qui, astronome amateur, abandonne tout pour se consacrer exclusivement à l’étude de la planète rouge (il sera par la suite le découvreur posthume de la planète naine Pluton). Sa « vocation » lui serait venue de la lecture du livre de Flammarion sur Mars. Quoi qu’il en soit, il se lance dans l’étude de la planète avec sa lunette de 6 pouces et recherche l’endroit qui lui paraît le plus propice à ses observations. Il retient le lieu de Flagstaff, dans l’Arizona, et, en 1894, y fait construire un grand observatoire d’altitude qu’il nommera « Mars Hill ». Bien entendu, il confirme rapidement les dires de Schiaparelli et offre même une explication aux immenses constructions observées. Pour lui, les Martiens ont construit des canaux pour lutter contre la désertification en cours de Mars et, irriguant les terres à partir des calottes glaciaires de la planète, combattre ainsi la sécheresse qui progresse. Il voit même dans le dédoublement des canaux rapporté par Schiaparelli (la fameuse gémination) une preuve supplémentaire de l’ingéniosité des architectes martiens qui peuvent ainsi poursuivre l’irrigation même en cas d’obstruction d’un des canaux (qu’il imagine bordés d’une bande de végétation d’une trentaine de km de part et d’autre, un peu à la façon de ce que l’on observe dans la vallée du Nil). Par la suite, l’observatoire de Lowell tirera de multiples clichés photographiques destinés à apporter la preuve irréfutable de la théorie, des clichés en fait assez flous et peu explicites mais quand on a la foi…

 
     Lowell n’est pas qu’un simple astronome amateur doté de moyens financiers importants : c’est également un conférencier au charisme certain qui multiplie les interventions publiques et sait manier la publicité à son avantage. Avec lui, l’intérêt pour les canaux martiens gagne le grand public par ailleurs tout disposé à croire à l’existence des mystérieux petits hommes verts… C’est ainsi que, en 1898, HG Wells, très inspiré par les travaux de Lowell, fait paraître un de ses chefs d’œuvre, la « guerre des mondes », un ouvrage considérable qui contribuera pour beaucoup à la popularité de l’habitabilité de Mars !

 

La fin d’un rêve

     Dès 1909, grâce à la lunette de l’observatoire de Meudon, Eugène Antoniadi montre bien le caractère trompeur des canaux en expliquant qu’il existe certainement des structures éparses dues au relief tourmenté de Mars mais que leur alignement désordonné peut donner l’illusion de lignes continues. Peine perdue : les « tenants des canaux » n’en démordent pas.

 
     Comment expliquer de telles erreurs chez des scientifiques de renom ? Certainement en partie par l’insuffisance du matériel utilisé : une luminosité insuffisante des lunettes d’observation peut, par exemple, entraîner une fatigue visuelle et faire voir des lignes continues là où n’existent que des points épars. Lorsqu’on utilise des instruments plus grands, c’est la turbulence de l’air qui vient créer les artéfacts recherchés. Tout cela est vrai mais l’essentiel n’est pas là. En vérité, dans l’histoire qui nous intéresse, il s’est agi d’une authentique psychose collective qui s’est emparée d’une communauté scientifique qui ne demandait « qu’à croire ». Lorsqu’une opinion est constituée avant qu’elle ne soit prouvée, toutes les recherches vont dans le même sens et les résultats sont fatalement interprétés en fonction du point de départ… (Rappelons au passage que c'est exactement cette même démarche antiscientifique qui, dans le domaine de l'Evolution, anime les créationnistes de la théorie du Dessin intelligent  : voir le sujet science et créationnisme). Et l'on sait bien que rien ne peut faire douter celui qui ne veut pas savoir : jusque dans les années 1960, le successeur de Lowell en charge de la fondation multiplia les clichés et, encore à sa mort, il croyait dur comme fer à la réalité des canaux martiens…

 
     Il faudra attendre les premières sondes spatiales (en l’occurrence Mariner 4, en 1965) pour se débarrasser définitivement de ces croyances d’un autre âge… qui subsistent encore dans l’inconscient collectif de nos contemporains comme le prouve la certitude absolue de certains concernant la présence d’OVNI occupés par des êtres intelligents venant de temps à autre nous rendre visite. Pourtant, à la suite des différentes missions automatisées envoyées dans tout le système solaire et de leurs extraordinaires photographies et séries de mesures, on sait avec certitude qu’il ne peut exister de vie organisée industrielle sur les autres planètes (et la première étoile proche est si lointaine…) mais rien n’y fait. Comme on le dit - non sans humour - dans la série X-Files : I want to believe !

 
Photos

1.  la planète Mars qui doit sa couleur rouge à des dépôts d'oxyde de fer (sources : boolsite.net)

2. Camille Flammarion (sources : astrosurf.com)

3. carte des canaux de Schiaparelli (sources : lecomplotdespapillons.blogspot.com)

4. Percival Lowell (sources : nirgal.net)

5. couverture du livre "la Guerre des mondes" de Wells (sources : decitre.fr)

6. preuve par Antoniadi de l'illusion des canaux martiens (sources : daviddarling.info)

7. vue d'artiste des canaux martiens (sources : nirgal.net, crédits photos  : Chesley Bonestell)

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)
 

 
Mots-clés : vie extraterrestre – Fontenelle – Camille Flammarion – Angelo Secchi – canali - Giovanni Schiaparelli – opposition planétaire – gémination – Nathaniel Green – Percival Lowell – Herbert George Wells – Eugène Antoniadi - Mariner 4 – X Files 

 (les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

 Sujets apparentés sur le blog

1. la Terre, centre du Monde

2. Intelligent Design

3. Science et créationnisme

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

 L'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

Mise à jour : 28 février 2023

     Il peut sembler étrange de vouloir mélanger des durées et des distances qui, dans notre monde fini, relèvent de deux concepts différents mais ce n’est pas le cas en astronomie. En effet, la vitesse de la lumière (environ 300 000 km par seconde), une constante indépassable, est limitée : dès lors, si l’on regarde en direction du ciel, les objets observés sont à la fois lointains et situés dans le passé (à l’exception relative de notre environnement proche mais nous y reviendrons). Très vite, ces distances et ces durées relèvent de chiffres qu’il est bien difficile pour notre cerveau habitué à notre planète (un monde fini et minuscule) d’appréhender véritablement : que peut bien signifier 100 millions d’années-lumière (al) d’éloignement ou un milliard d’années dans le passé ? C’est la raison pour laquelle, afin de relativiser ces nombres pharamineux, l’esprit humain a souvent cherché des comparaisons qui lui « parlent » mieux : nous en verrons quelques unes.

 
Les âges géologiques

 
     Aux dernières estimations actuellement en vigueur, notre Univers est âgé de 13,6 milliards d’années tandis que notre Soleil et son cortège de planètes (dont notre Terre) se sont créés il y a 4,5 milliards d’années. Intéressons-nous dans un premier temps à l’histoire de notre bonne vieille Terre. Grâce aux diverses méthodes de datation des roches, nous pouvons subdiviser son âge en différentes périodes : pour plus de commodité, appelons temps 0 la création de notre planète à partir du nuage protosolaire et + 4.5 milliards d’années aujourd’hui (Evidemment, pour être plus proche de la réalité, les scientifiques comptent, eux, en temps négatifs). Nous trouvons alors :

  
   • le précambrien qui s’étend de 0 à + 3,96 milliards d’années,

  
   • l’ère primaire (ou paléozoïque) de + 3.96 à + 4,255 milliards d’années, cette ère étant elle-même subdivisée en plusieurs périodes allant du cambrien au permien,

  
   • l’ère secondaire (ou mésozoïque) de + 4,255 à + 4,435 milliards d’années et comprenant trois périodes, le trias, le jurassique et le crétacé,

  
   • l’ère tertiaire (à présent regroupée avec le quaternaire dans une ère unique appelée cénozoïque) allant de + 4, 435 à + 4,498 milliards d’années

 
   • Et l’ère quaternaire (cénozoïque également) allant de + 4,498 milliards d’années à aujourd’hui.

 
     Dit de cette manière, c’est vrai, ce n’est guère parlant. On peut donc proposer une autre lecture, plus facile à comprendre : essayons de rapporter l’histoire de la Terre à une seule année et voyons ce que donnerait la précédente description. Dans notre nouveau modèle, la création de la Terre se situerait autour du premier janvier de cette année fictive et :

 
   • Le précambrien s’étendrait alors jusqu’à la mi-septembre (il s’agit, bien sûr, d’approximations). C’est durant cette ère que sont apparues les premières créatures pluricellulaires vivantes, à savoir des invertébrés (dont les corps mous nous ont laissé peu de traces) et, selon notre nouvelle approche, cela se situait aux environs de la fin du mois d’août-début du mois de septembre…

 
   • Vient ensuite l’ère primaire, de la mi-septembre à la mi-novembre : c’est à la fin du permien (mi-novembre) qu’a eu lieu la grande extinction qui détruisit 95% des espèces marines alors vivantes et « seulement » 70% des espèces terrestres (voir le sujet les extinctions de masse et la grande extinction du Permien)…

 
   • L’ère secondaire, de la mi-novembre aux derniers jours de décembre voit la domination des grands sauriens qui disparaissent à la fin du crétacé, c'est-à-dire quelque part aux environs du 20 décembre ;

 
   • Le cénozoïque occupe la fin de l’année : les premiers hominidés (Toumaï) sont datés d’il y a 7 millions d’années ce qui les situe d’après notre modèle vers les tout derniers jours de décembre. Et l’Homme « moderne » dans tout cela ? Eh bien, son apparition et son extension fulgurante comme actuel animal dominant de la planète trouvent place le 31 décembre, une heure peut-être avant la nouvelle année…

 
     Une autre métaphore pour comprendre ces abîmes du temps est de comparer la vie sur Terre à la hauteur de la tour Eiffel : en pareil cas, la présence de l’Homme ne représenterait (en taille) que l’épaisseur de la couche de peinture située sur un des parapets du troisième étage du monument…

 
     Ces façons différentes (mais peu scientifiques, je le reconnais) de dater les événements sont certainement plus parlantes : elles ont, en tout cas, le mérite de nous montrer de manière frappante combien nous sommes les héritiers d’une longue, très longue histoire qui nous a vu précédés par des millions de générations d’animaux qui ont vécu, souffert, se sont reproduits pour, le plus souvent en fin de compte, disparaître sans laisser de traces. Cette pensée devrait nous rendre modestes…

Les distances astronomiques

 
     Nous venons d’évoquer les durées de temps écoulées depuis l’apparition de la Terre : elles sont, comme on l’a vu, colossales. Pourtant, l’Univers est approximativement plus de trois fois plus vieux que notre système solaire ! Or, chose remarquable, quand on observe les objets du ciel, on voit le passé : observée, par exemple, par le télescope spatial Hubble, une galaxie qui serait située à, disons, 8 milliards d’années-lumière, se présente à nos yeux comme elle était il y a 8 milliards d’années, c’est-à dire avant la création de notre Soleil… Comment se présente-t-elle réellement aujourd’hui ? Comment se fait-il que sa lumière ait mis si longtemps à nous parvenir ?

 
     C’est que l’univers est gigantesque, s’étendant sur des distances que le cerveau humain a du mal à se représenter. Très tôt dans l’histoire moderne de l’humanité, il a fallu se rendre à l’évidence : les distances calculées en millions voire en milliards de km ne représentent rien à l’échelle de l’univers. Le seul moyen pour déterminer les distances auxquelles se situent les objets astronomiques est de se référer à une autre dimension d’échelle et c’est la raison pour laquelle les scientifiques ont choisi la lumière. Si cette dernière nous paraît se transmettre de façon instantanée dans notre quotidien, il n’en est bien sûr pas de même entre les étoiles – et plus encore les galaxies – qui sont séparées par des distances à nos yeux pharamineuses. C’est ainsi que, même à sa vitesse pourtant conséquente de 300 000 km chaque seconde (en fait, plus précisément 299 792,458 km/s), il lui faut plus de quatre ans pour nous parvenir de notre voisine stellaire la plus proche, justement appelée Proxima du Centaure… Voyons cela de plus près (si j’ose dire).

 
          La proche banlieue

     Il s’agit évidemment de notre système solaire. La Terre, seulement la troisième planète du système, tourne autour du Soleil à une distance d’environ 150 millions de km ce qui, en vitesse lumière, représente approximativement 8 minutes. En d’autres termes, si le Soleil venait brusquement à s’éteindre, sa lumière nous éclairerait durant encore huit minutes… Cette distance de 8 minutes-lumière est d’ailleurs appelée unité astronomique (ou UA) et elle permet de situer de façon plus aisée les différents éloignements de nos compagnes planétaires du système.

 
     La plus grande des planètes de notre système, Jupiter, cinquième par le rang, est quant à elle située à 778 000 000 de km ou 5,2 UA. C’est déjà beaucoup plus loin puisque cela représente un peu plus de 40 minutes-lumière ! La dernière véritable planète du système, Neptune (puisque Pluton a été récemment rétrogradée en planète naine) se trouve à 30 UA, soit 4 heures-lumière. Toutefois, la zone considérée comme appartenant au système solaire ne s’arrête pas là : elle se situe à environ quatre fois la distance Soleil-Neptune, soit 120 UA environ. Il s’agit là d’un endroit aux limites finalement imprécises où le vent solaire (c'est-à-dire le flux plasmatique provenant de l’atmosphère solaire) entre en contact avec les vents provenant du milieu interstellaire.

 
     Ces chiffres peuvent paraître quelque peu abstraits. Prenons ici aussi une image nous permettant de mieux réaliser ce qu’ils représentent. Imaginons que nous posions sur le sol une orange sensée représenter le Soleil. La Terre serait alors une bille minuscule de la taille d’une tête d’épingle placée à 15 m de l’orange, Jupiter une bille de la taille d’une olive à 77 m et Neptune un petit pois à 450 m. La zone d’influence du Soleil s’étendrait quant à elle jusqu’à environ 1,5 à 2 km ! Et l’étoile la plus proche, Proxima du Centaure ? Eh bien, elle serait à environ… 4000 km.

 
          La Galaxie

     Les distances que nous venons de voir paraissent immenses ? Elles sont pourtant minuscules à l’échelle de notre galaxie, la Voie lactée. En effet, cette dernière (où le Soleil occupe une place relativement excentrée, voir le sujet place du Soleil dans la Galaxie) est un disque oblong d’un diamètre d’un peu moins de 100 000 al pour une épaisseur de 1 300 al et elle contient entre 200 et 400 milliards d’étoiles ! Chacune de ces étoiles est séparée par un grand vide cosmique (comme celui entourant le Soleil) à l’exception – peut-être – du halo central galactique où elles sont plus nombreuses et donc un peu plus proches les unes des autres. Une image ? Eh bien disons que si le système solaire est représenté par un grain de sable, la Galaxie est en proportion une petite plage…

 
     La Voie lactée appartient à ce que l’on appelle le « groupe local » qui est un ensemble d’une trentaine de galaxies dont les plus importantes sont notre galaxie et la galaxie d’Andromède M31. Ces galaxies sont suffisamment proches (tout est relatif, évidemment) pour subir leurs attractions réciproques. C’est ainsi que dans un avenir très lointain - 2 à 3 milliards d’années – la Voie lactée et Andromède finiront par fusionner en un super ensemble mais, comme on l’a déjà dit, les distances entre les étoiles sont si immenses qu’aucune d’entre elles ne devrait en heurter une autre.

 
          Au-delà

 
     Il existe des milliards d’amas de galaxies (un amas en contient approximativement une centaine) également organisés en superamas mais ces amas sont si distants les uns des autres que, contrairement à ce qui se passe pour le groupe local auquel nous appartenons, leurs forces d’attraction ne peuvent jouer : de ce fait, ces amas de galaxies s’éloignent les uns des autres à la vitesse de l’expansion de l’univers et cela dans toutes les directions (C’est ce qui avait tant intrigué les premiers découvreurs de galaxies - comme Edwin Hubble - qui voyaient bien que leurs spectres tiraient tous vers le rouge signifiant la fuite – le redshift des anglo-saxons – au contraire de celles du groupe local évidemment). Les distances entre les amas de galaxies sont si incroyables que je ne peux vous proposer de métaphores véritablement valides pour les exprimer…

 
          Au bout du bout de l’univers (connu)

 
     On trouve partout le fameux rayonnement fossile (voir le sujet fond diffus cosmologique) qui témoigne dans toutes les directions des premiers instants visibles qui ont succédé au Big Bang. Lorsqu'un de nos satellites enregistre des images de ce rayonnement, il regarde à 13,6 milliards d’années dans le passé, un chiffre qu’il me semble impossible de saisir et de vraiment comprendre autrement qu’intellectuellement…
 

 
     Dans ce bref exposé, j’espère vous avoir fait comprendre combien l’univers, notre univers, est immense et, par contre coup, combien notre planète et même le système solaire sont infimes. Par ailleurs, la vie des hommes est si brève que, comparée à l’ancienneté et à l’immensité de l'univers dans lequel ils se trouvent, ils ne représentent rien de plus que de simples bactéries par rapport à la taille et à l’âge de la Terre. Pourtant, les hommes, ces infimes créatures, ont su – au moins partiellement – décrypter leur environnement. Ce qui, en fin de compte, est loin d'être négligeable.

     Existe-t-il d’autres intelligences dans cette immensité ? Les calculs statistiques nous disent que oui (voir le sujet vie extraterrestre 2). Alors soit ! Mais, en réalité, le problème n’est pas là : s’ils existent – et si nous pouvons arriver à nous comprendre – comment faire pour passer outre aux limitations induites par ces distances vertigineuses, alors que l’on sait qu’une information ne pourra mettre moins de 4 ans pour atteindre Proxima du Centaure (qui, naine rouge, n’est certainement pas susceptible de voir se développer la Vie sur une de ses planètes, si elles existent) et autant pour en revenir ? Comment communiquer avec les étoiles plus lointaines tant est brève – à l’échelle de l’Univers – la durée d’une civilisation humaine ? J’avoue que j’aimerais bien le savoir.

Images :

1. le système solaire (sources : le-systeme-solaire.net)

2. les âges géologiques (sources : www.sepaq.com)

3. Jupiter (sources : www.science-et-vie.com)

4. voilà à quoi doit ressembler la Voie lactée vue de l'extérieur (sources : addlaseyne.free.fr)

5. amas de galaxies Abell 1689 (sources : www.futura-sciences.com)

6. fond diffus cosmologique photographié par le satellite WMAP, de la NASA, en 2003 (sources : wikipedia.fr)

 (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)  

Mots-clés : vitesse de la lumière - paléozoïque - mésozoïque - cénozoïque - Jupiter - Neptune - vent solaire - Voie lactée - galaxie d'Andromède M31 - amas de galaxies - superamas de galaxies - expansion de l'Univers - rayonnement fossile (fonds diffus cosmologique)

(les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Sujets apparentés sur le blog

1. céphéides

2. place du Soleil dans la Galaxie

3. Big bang et origine de l'Univers

4. l'origine de la Vie sur Terre

5. la querelle sur l'âge de la Terre

6. la dérive des continents ou tectonique des plaques

7. origine du système solaire

8. les extinctions de masse

9. les sondes spatiales Voyager

10. l'expansion de l'Univers

11. la grande extinction du Permien

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

 L'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

 Mise à jour : 28 février 2023

     Le 30 juin 1908, à 7h07 du matin (heure locale), dans un lieu désert de la Sibérie appelé Toungouska, une violente explosion se produisit, explosion perçue jusqu’à 1500 km de distance : une météorite venait de pénétrer dans l’atmosphère terrestre et avait explosé à environ 8 km de hauteur provoquant une boule de feu entraînant des dégâts considérables au sol. La forêt se retrouva détruite sur une superficie de 20 km² tandis que les conséquences de l’onde de chaleur s’étendirent sur plus de 100 km aux alentours. On a postérieurement estimé l’énergie libérée par l’explosion à 15 mégatonnes. Postérieurement, en effet, car, à cette époque, la Russie était, comme on le sait, le lieu de troubles politiques majeurs et ce n’est que près de 20 ans plus tard (en 1927) qu’une expédition scientifique fut menée mais qui ne retrouva ni cratère, ni débris. En revanche, le spectacle restait encore apocalyptique puisque les scientifiques découvrirent des forêts entières de pins renversés et couchés au sol. Une telle catastrophe se serait elle produite au dessus de Paris que la ville entière aurait été détruite. On ne peut s’empêcher de penser à la météorite du Yucatan qui, il y a 65 millions d’années, a été accusée de la disparition des dinosaures… (voir sujet : la disparition des grands sauriens). Une question vient immédiatement à l’esprit : une telle catastrophe pourrait-elle à nouveau se produire ?

Objets volants identifiés

  

     Il existe de nombreux corps célestes (en astronomie, on préfère utiliser le terme « d’objets ») susceptibles de heurter notre bonne vieille Terre. Pour les anciens, ces corps célestes représentaient la colère des Dieux et le juste châtiment que méritaient les Hommes pour leurs (supposés ou non) méfaits. De nos jours, les scientifiques les ont classés selon leur nature ou leur provenance mais ces objets ont tous en commun le fait de passer à proximité de notre planète dont la masse, selon les circonstances, peut attirer certains d’entre eux. L’immense majorité des matériaux susceptibles de rencontrer la Terre sont les météorites et c’est sur cette classe bien spéciale de corps célestes que je souhaiterais insister mais j’aborderai également, quoique bien plus brièvement, d’autres objets, comme les astéroïdes et les comètes, dont des fractions peuvent, pour une raison ou une autre, se comporter comme des météorites, entraînant alors des catastrophes comme celle de Tangouska, rapportée précédemment.

 
          Les météorites

     En fait, notre globe est constamment bombardé par des météorites, c’est-à-dire par de la matière interstellaire qui, attirée par l’attraction terrestre, vient s’écraser sur son sol : on estime que la masse totale de cette matière est d’environ plusieurs centaines de tonnes par an. Aucune raison de s’inquiéter toutefois car la quasi-totalité de ces météorites sont d’une taille souvent minuscule ! De plus, l’atmosphère de notre planète détruit presque toujours ces objets comme on peut le constater par comparaison avec notre satellite, la Lune, dont la surface sans protection est constellée de cratères de tailles diverses… A leur arrivée dans l’atmosphère terrestre, en effet, les météorites s’échauffent par frottement avec l’air et s’accompagnent alors d’une trainée lumineuse (phénomène de ionisation) : c’est la raison pour laquelle on parle « d’étoiles filantes » et leur observation par une belle nuit claire est souvent superbe, notamment à certaines époques de l’année lorsque la Terre traverse des régions de l’espace riche de ces débris. C’est, par exemple, le cas en juillet et en août quand la Terre rencontre un essaim de poussières nommé Perséides ce qui permet alors d’assister au spectacle merveilleux d’une véritable « pluie d’étoiles ».

 

     La vitesse d’entrée de ces corps célestes varie entre 10 et 20 km/seconde mais, comme nous l’avons vu, cette vitesse est freinée par l’atmosphère et les plus petits de ces objets (ou ce qu’il en reste) ne s’enfoncent guère dans le sol. La plupart du temps, ils pèsent moins d’un gramme (on parle de poussières) et ils sont détruits à leur entrée dans l’atmosphère de même que ceux qui pèsent de quelque grammes à quelques centaines de grammes (mais ces derniers s’ils sont également détruits sont bien visibles lors de leurs chutes par le panache lumineux qu’ils laissent derrière eux). Quand ils pèsent quelques kg, ces objets atteignent le sol (très transformés évidemment par la chaleur) et ce sont eux dont on peut retrouver des débris. Seuls les très gros – mais aussi les plus rares – sont susceptibles de creuser des cratères ou d’entraîner des raz-de-marée s’ils tombent en mer. On cite, par exemple, le « meteor crater » de l’Arizona qui a un diamètre de 1,2 km pour une profondeur de 150 m et qui correspond à une météorite de près de 2 millions de tonnes qui s’est abimée à cet endroit il y a 50 000 ans. Un événement fort rare heureusement !

 

     On classe les météorites selon leur composition variable en métal-silicates ce qui donne trois catégories : les fers, les pierres (ou chondrites) et les lithosidérites (qui ont une proportion à peu près égale de pierre et de métal). Quand on les observe de près, ces petits grains (ou au mieux ces petites pierres) aux formes variées, souvent émoussés, ne sont guère spectaculaires au point qu’il faut un œil exercé pour les reconnaître.

 

     Sait-on vraiment d’où ils viennent ? La théorie la plus acceptée est que ces météorites sont les témoins des premiers instants de la formation du système solaire, au moment où il n’existait qu’une nébuleuse informe entourant le Soleil naissant. Cette nébuleuse, on l’a déjà dit, a conduit par un simple phénomène d’accrétion à la formation des planètes mais une part infime de ce matériau est restée en l’état. A l’instar des astéroïdes, la grande majorité des météorites gravite entre Mars et Jupiter et, éjectés de leur trajectoire naturelle lors de collisions, leurs fragments seraient déviés et en viendraient ainsi à côtoyer notre planète…

 

     Quoi qu’il en soit, de tout temps, on a pu observer des météorites et certaines sont restées fameuses. De tout temps ? Pas tout à fait car, longtemps, les théories religieuses ont prétendu que seule la Terre était solide et que, en conséquence, aucune véritable matière ne pouvait provenir des cieux… Jusqu’à une météorite restée célèbre : celle qui tomba en Alsace, à Ensisheim, le 7 novembre 1492. Comme cette météorite pesait 127 kg et qu’elle a été vue (et retrouvée) par beaucoup de monde, il était difficile de continuer à prétendre que le ciel ne renfermait que des entités immatérielles… D’autres météorites sont restées dans l’histoire : outre la météorite de Toungouska déjà mentionnée, on peut citer l'averse de Pultusk en Pologne, en 1868, estimée à cent mille morceaux (218 kg de pierres ont été alors recueillis) ou celle de Valera (Venezuela), en 1972, qui pesait presque 40 kg et est notamment connue pour avoir tué une vache…

 

     Avant d’évoquer les astéroïdes et les comètes dont proviennent les météorites les plus conséquentes, je voudrais revenir un bref instant sur des questions de terminologie qui, parfois, entraînent la confusion :
 

* on appelle étoile filante le phénomène lumineux observé lors de la chute de poussières, nous l’avons déjà mentionné ;
 

* un bolide est un objet assez gros qui se brise dans l’atmosphère et dont l’énergie laisse une traînée parfois importante et surtout persistante : une météorite, durant sa chute, est donc un bolide !
 

* une météorite est, nous l’avons dit, un objet assez gros pour que l’on en retrouve des fragments au sol ;
 

* les poussières, trop petites pour se consumer, sont appelées micrométéorites et elles représentent près de 90% de l’apport de matériaux extraterrestres ;
 

* enfin, les météores ne sont que des phénomènes météorologiques banals : le vent et la pluie sont des météores ! La trainée de lumière laissée par une météorite est un météore… Inutile de préciser qu’il ne faut donc pas confondre ces deux termes.

  

               Les astéroïdes

     Il existe entre Mars et Jupiter une foule d’objets de taille variable mais pour une moyenne d’environ 2 km : ce sont des astéroïdes (on parle d’ailleurs à cet endroit de la « ceinture d’astéroïdes »). Comme les planètes, ces objets tournent autour du Soleil sans toutefois en perturber les orbites en raison de leur taille totale finalement assez faible. On évalue leur nombre à plusieurs millions mais la plupart ne sont que de grosses pierres. Quelques uns, toutefois, sont plus importants en masse : les trois plus gros sont respectivement Cérès (910 km de diamètre), Pallas (520 km) et Vesta (500 km). Au total, 34 de ces objets dépassent les 100 km de diamètre. Leur origine est finalement plutôt mal connue, l’hypothèse la plus vraisemblable restant que, lors de la formation du système solaire, une planète aurait pu se constituer à cette distance du soleil mais qu’elle n’y est pas arrivée, peut-être en raison de la présence de Jupiter et de sa forte gravitation…

 
     En 2006, l’Union astronomique internationale a cherché à uniformiser toutes les définitions et données sur les objets du système solaire : c’est ainsi que Pluton, autrefois la neuvième planète, a été déchue de son rang pour devenir une « planète naine » et, du coup, le plus gros des astéroïdes, Cérès, est lui-aussi devenu une planète naine… tout en gardant son statut d’astéroïde. Mais, au fond, qu’importent pour notre sujet ces discussions sémantiques : ce qui compte, c’est que les astéroïdes sont de grands pourvoyeurs de météorites (on peut également dire que les météorites ne sont que des astéroïdes qui s’écrasent sur la Terre) et que le risque de collision avec notre globe, s’il est négligeable, n’est pas nul, comme nous le verrons plus loin.

 
          Les comètes

     Contrairement aux astéroïdes qui, comme les planètes, tournent autour du Soleil, les comètes traversent le système solaire selon des trajectoires variables (nous y reviendrons). Une comète est un agglomérat de poussières et de glace le plus souvent sphérique. La plus grande partie d’entre elles viennent des confins du système solaire, plus précisément d’un endroit fort éloigné, au-delà de l’orbite de Neptune, appelé le nuage (ou système) de Oort (du nom de son découvreur hollandais). Comme la ceinture d’astéroïdes, ce nuage de Oort s’est formé au tout début du système solaire, il y a 4,6 milliards d’années, mais dans des régions beaucoup plus froides car très éloignées de l’étoile centrale. On peut penser que, en raison de phénomènes de gravitation dus aux étoiles voisines, de temps à autre, certains de ces corps lointains « basculent » dans l’intérieur du système : certains ne passent qu’une seule fois (et sont probablement rapidement détruits) tandis que d’autres – comme la comète de Halley qui « revient » tous les 76 ans – deviennent périodiques… acquérant des trajectoires elliptiques (allongées) qu’ils maintiendront jusqu’à l’épuisement progressif de leur matière puisqu’ils en perdent un peu à chaque fois qu’ils se rapprochent du Soleil. De ce fait, plus la comète se rapproche de notre étoile, plus cette espèce de boule de neige sale se « sublime » et laisse une traînée parfois impressionnante sur des millions de km : sa queue. Une queue (en grec, queue se dit « coma », d’où le nom de comète) qui n’est, de la Terre, que la partie évidemment visible de l’objet. On comprend aussi qu’il puisse arriver que, à proximité d’une planète et de sa force d’attraction, une comète puisse être « capturée » par elle et vienne s’écraser à sa surface sous la forme d’une météorite… tandis que, ailleurs, sa queue composée de poussières peut traverser l’orbite de la Terre et donner ces étoiles filantes que j’ai mentionnées plus haut.

 
     Si l’on exclut la plus grande source de matière stellaire, les micrométéorites qui passent le plus souvent inaperçues, les objets susceptibles de poser problème par leur taille sont donc des fragments soit d’astéroïdes, soit de comètes. Mais ce risque est-il important ?

 

 

 

 

Chroniques de catastrophes annoncées

 

     La dernière statistique des objets de taille conséquente que nous possédons date de 2008. Elle nous apprend que, dans un rayon de 200 millions de km autour du Soleil, environ 5500 comètes et astéroïdes ont été repérés et sont donc suffisamment proches de la Terre pour qu’on les identifie. Ils sont appelés géocroiseurs ou NEO (pour Near Earth Objects) mais seuls certains d’entre eux sont considérés comme réellement dangereux : ce sont ceux qui mesurent plus de 150 m de diamètre et croisent à moins de 7,5 millions de km de notre globe. La statistique de 2008 en dénombre près de 900. C’est la raison pour laquelle des observatoires astronomiques sont spécialisés dans la surveillance de leurs trajectoires, notamment celle d’un astéroïde du nom d’Apophis, un géocroiseur de 270 m de long pour une masse de 27 millions de tonnes qui passera à 32 000 km de la Terre en 2029…

 
     La chute d’une météorite géante sur la surface de notre globe est statistiquement inévitable et, comme par le passé, cette chute, si elle ne peut être évitée, entraînera des dommages considérables… Mais il faut savoir raison garder : la survenue d’une telle catastrophe durant les milliers d’années à venir est quasi-nulle. Il est tombé de tels monstres sur Terre par le passé (et d’autant plus qu’on se rapproche des débuts instables du système solaire) mais ces faits sont extrêmement rares car se chiffrant en termes de millions d’années. Comme j’ai déjà eu souvent l’occasion de le dire, la vie d’un homme (et même de l’Humanité) est extraordinairement brève en comparaison de la vie de notre planète : c’est pour cela que de tels événements – certes toujours possibles – sont infiniment peu probables de notre vivant…

 

 

 

Compléments : classification récente (septembre 2010)

 

* sur les 535 000 astéroïdes connus (au 22 septembre 2010), 7211 sont des géocroiseurs, c'est-à-dire des objets qui passent à moins de 45 millions de km de la Terre.

* Leur taille varie de 32 km de diamètre pour les plus gros jusqu'à quelques mètres pour les plus petits.

* Chaque année, ce sont environ 800 nouveaux géocroiseurs qui sont découverts.

* Sur le millier de géocroiseurs plus grands que 1 km, 90% ont été identifiés. Aujourd'hui, les recherches se focalisent sur les objets mesurant entre 100 m et 1 km dont la population est estimée à quelques 28 000 et dont 15% sont connus.

* Selon leur orbite, les géocroiseurs sont divisés en trois familles : les Alten (6%) dont l'orbite s'inscrit la plupart du temps à l'intérieur de celle de la Terre, les Apollo (62%) qui circulent entre la Terre et Mars et les Amor (32%) qui, contrairement aux deux autres, frôlent l'orbite terrestre sans la couper.

* Selon leur composition, il en existe trois grands groupes : les astéroïdes carbonés (75%), rocheux (17%) et métalliques (8%).

Sources : Science & Vie, 1118, p. 51, novembre 2010

 

 

 

 

Brêve : le double évènement du 15 février 2013

 

     La presse internationale a abondamment parlé d'un double événement rarissime survenu le 15 février 2013 : ce même jour, le matin, une météorite a explosé au dessus de la Russie tandis que le soir un astéroïde d'une certaine importance frôlait la Terre.

 

    La météorite s'est désintégrée au dessus d'une ville  de 1 million d'habitants, Tcheliabinsk, située dans l'Oural. En moins de quatre secondes, l'objet assez conséquent puisque possédant un diamètre de 17 mètres et pesant près de 10 000 tonnes, s'est désintégré en  illuminant brusquement le sol. Sa vitesse de pénétration dans l'atmosphère a été  estimée à 18 km/sec et on estime qu'il a relâché une énergie de 500 kilotonnes, soit 30 fois la puissance de la bombe d'Hiroshima... L'engin a causé plus de 1000 blessés, essentiellement par bris de verre consécutifs à la violence de l'explosion, et entraîné des dégâts estimés à plus d'un milliard de roubles. C'est l’objet le plus gros à s’être heurté à l’atmosphère terrestre depuis la météorite de Tongouska, en 1908.

     Par ailleurs, ce même jour – extraordinaire coïncidence - , la Terre était frôlée dans la soirée par un bolide géocroiseur baptisé 2012 DA 14. L’objet, visible à la jumelle en France vers 21h ce jour-là, est passé à une distance d’environ 28 000 km, soit bien en dessous des satellites géostationnaires qui orbitent à 36 000 km. Bien que de taille relativement modeste (la moitié d’un terrain de football), il est clair que, animé d’une vitesse d’approche de 7.8 km/sec, s’il avait dû percuter une zone habitée de notre planète, il aurait causé d’immenses dégâts ! Les scientifiques étaient toutefois sereins car la trajectoire de ces objets peut se calculer des années à l’avance et il n’y avait ici aucun risque…

     On peut donc constater, par cette double actualité, que les bolides naviguant dans notre espace proche ne sont pas que des vues de l'esprit !

 

 

 
Images
1. la catastrophe de Toungouska (sources : www.unisciences.com)
2. étoiles filantes (sources : schmilblickblog.canalblog.com)
3. formation du système solaire, vue d'artiste (sources : www.space-art.co.uk)
4. l'astéroïde Cérès vu par le télescope spatial Hubble (sources : www.science-et-vie.net)
5. la comète de Halley (sources : www.gulli.fr)

 

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

 
 
Mots-clés : Toungouska - météorite - astéroïde - comète -étoiles filantes - Perséides - chondrite - lithosidérite - Ensisheim - Pultusk - Valera - bolide - météore - ceinture d'astéroïdes - Cérès - Pallas - Vesta - planète naine - nuage de Oort - comète de Halley - géocroiseur - NEO - Apophis

 

 (les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

 

 

Sujets apparentés sur le blog

 

1. origine du système solaire

2. la disparition des dinosaures

3. l'énigme de la formation de la Lune

4. les sondes spatiales Voyager

 

 

  

 Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

 

 

 L'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

 

 

 

Mise à jour : 1 mars 2023

     Au début, il n’y avait rien. Ou quelque chose. S’il n’y avait rien, comment l’Univers s’est-il constitué ? S’il y avait quelque chose, d’où cela pouvait-il venir ? Voilà quelques unes des questions fondamentales sur la matière que se sont de tout temps posé les hommes. Il n’est pas encore possible pour la Science de répondre à ces interrogations mais elle peut aujourd’hui apporter un éclairage sur l’origine de notre propre univers (qui n’est peut-être qu’un parmi d’autres) et ce n’est déjà pas si mal.

 
Deux univers possibles

     Dans un précédent sujet (voir article les galaxies), j’évoquais le fait que du temps de mon enfance la communauté scientifique hésitait encore entre deux types d’univers :

                • l’univers dit stationnaire, notamment défendu par l’éminent astronome Fred Hoyle, dans lequel des étoiles se créent approximativement en quantité identique à celles qui meurent : un univers finalement sans véritable début ni fin,

                         • et un univers marqué par un point de départ, à savoir un « noyau » initial à partir duquel, par un phénomène d’expansion, étoiles et galaxies se sont créées. Ce modèle était défendu entre autres par Alexandre Friedmann et l’abbé Lemaître (qui l’évoquèrent les premiers) et Edwin Hubble.

 
     De nos jours, il n’y a plus guère de doute et le deuxième modèle, celui du Big Bang, fait la quasi-unanimité de la communauté scientifique. Il faut dire que deux éléments ont entretemps été mis en évidence : d’abord, il y a eu la découverte de l’expansion de l’univers par Hubble puis celle du fonds diffus cosmologique par Penzias et Wilson (voir article fond diffus cosmologique). Ajoutons que, récemment, on a pu mettre en évidence que non seulement il y a expansion mais que celle-ci s’accélère. Essayons d’en dire un peu plus.
 

  
Le « Big Bang »

 
     Fred Hoyle (vous vous rappelez, c’était l’opposant à la théorie du noyau originel) s’esclaffait à l’idée qu’un « truc » hyperdense et hyperconcentré ait pu donner naissance à l’univers tout entier et, un jour, à la radio, pour tourner en dérision ce concept qu’il jugeait grotesque, il lui donna le nom de « Big Bang ». Cette appellation ironique ayant été reprise par l’usage courant, ce fut en quelque sorte sa contribution à la théorie qu’il détestait. Mais que dit-elle au juste, cette théorie ? Revenons sur les principales étapes de la formation de notre univers, il y a environ 13,7 milliards d’années.

 
     En fait, tout s’est joué au cours de la première seconde comme nous allons le voir. Ensuite… Ensuite, l’histoire a suivi son cours. Toutefois, ce qu’il faut bien comprendre, c’est que, au tout début, les principes de la physique ne peuvent pas s’appliquer (puisqu’ils sont en rapport avec l’Univers d’aujourd’hui qui est bien différent) : il est donc impossible pour les chercheurs actuels de trouver les équations qui décrivent ce point de départ et encore moins possible de le modéliser, même partiellement. Revenons sur le début de l’histoire et essayons de comprendre ce qu’il en découle.

 
     On évoque donc un « début » mais on ne sait évidemment pas ce qu’il y avait avant : rien du tout ? Un autre univers qu’il nous est bien difficile d’imaginer ? Un univers comme celui dans lequel nous vivons mais qui en serait arrivé à son stade ultime de contraction dans ce que l’on appelle un Big Crunch ? Ces questions ont été abordées dans un sujet spécifique : "avant le Big bang". Néanmoins, il est pour l'instant impossible de répondre à cette interrogation et il est assez probable que cette connaissance restera pour toujours hors de notre portée… Il y a toutefois une chose que nous pouvons aujourd'hui affirmer : « autour » de ce noyau originel, il n’y avait rien : ni espace, ni temps. C’est d’ailleurs la raison pour laquelle on n’a pas le droit de parler « d’explosion » (le terme Big Bang est d’une certaine manière impropre) qui ne peut se produire que « dans quelque chose » : l’Univers, lui, s’est créé au fur et à mesure de son expansion…

 
     De fait, si expansion il y a (et tout le donne à penser), il faut bien convenir que le point de départ est forcément infiniment plus petit que l’Univers actuel et que, d’autre part, puisque aucune nouvelle matière ne peut se créer, il contenait déjà toute la matière : c’est l’un des points qui contrariait tant Fred Hoyle. Sous quelle forme était-elle cette matière ? La théorie du Big Bang en donne une idée qui, outre les preuves visibles déjà évoquées, permet l’utilisation relativement crédible des équations (hormis le point originel).

 

Les principales phases de la théorie du Big Bang

 
          • avant

 
     L’espace, le temps, l’énergie et la lumière sont fusionnés et il n’existe qu’une seule force unique, appelée la supergravité. C’est un moment de l’histoire de l’Univers que l’on appelle « l’ère de Planck », ainsi nommée d’après le physicien allemand qui, le premier, lui donna un rôle central dans la mécanique quantique.

 
          • 10^-43 seconde : le temps de Planck

 
     L’incroyable température du début décroissant, la gravité est la première des quatre forces (voir le sujet : constituants de la matière) à se séparer de la supergravité. Du coup, les trois autres forces (interaction électromagnétique, forces nucléaires forte et faible) constituent ce que l’on appelle la force électronucléaire.

 
          • 10^-35 seconde : l’inflation

 
     Une des trois forces associées du temps précédent, la force nucléaire forte, se sépare à son tour définitivement des autres et devient indépendante : c’est le temps de l’inflation, c'est-à-dire d’une dilatation prodigieuse et violente de l’espace dans toutes les directions ce qui, au demeurant, explique l’homogénéité de l’Univers tel qu’il nous apparaît lorsqu’on le regarde quel que soit le point d’observation. Cette inflation – ou brutale expansion – s’est produite en un temps si court qu’il ne compte pas par rapport à la durée de vie actuelle de l’Univers et on trouve ici l’explication de ce paradoxe déjà évoqué : si l’univers a 13,7 milliards d’années, comment se fait-il qu’il soit si homogène dans toutes les directions (ce qui traduit une origine commune) car, du coup, il devrait avoir 27 milliards d’années environ (13,7 x 2) ? Eh bien, non, « l’inflation » est là pour expliquer cette apparente anomalie (que l’on nomme « problème de l’horizon »).

 
          • 10^-11 seconde : indépendance des quatre forces

 
     Les deux dernières forces de l’Univers encore soudées, la force électromagnétique et la force nucléaire faible, se séparent. Nous nous trouvons alors en présence d’une répartition des forces universelles fondamentales qui subsiste toujours aujourd’hui. L’histoire de la formation proprement dite de l’Univers actuel peut commencer.

 
          • 1/100 000 de seconde : formation des quarks

 
     Les quarks – on l’a vu dans un sujet précédent sur les constituants de la matière - sont les « briques » élémentaires permettant la constitution des atomes puisque composant les protons et les neutrons.

 
          • Une seconde : la matière prédomine

 
     Il existe théoriquement presque autant de matière que d’antimatière et, de ce fait, particules et antiparticules se détruisent mutuellement dans un grand maelstrom d’énergie pure. Toutefois, nous le savons bien, notre Univers actuel est composé de matière : on suppose qu’il y en avait un léger excès ce qui explique la disparition complète de l’antimatière, notre Univers actuel étant en somme issu de cet excès de matière « normale ». Il n’en reste pas moins que cette question du rapport matière-antimatière est assez mystérieuse et, il faut bien le dire, nous n’avons pas d’explication réelle sur la question, une question dont la résolution reste certainement comme un des défis de la physique moderne.

 
          • Les trois premières minutes : la formation des atomes

 
     Les premiers atomes apparaissent et, évidemment, ce sont des atomes dits « légers », c'est-à-dire simples comme l’hydrogène puis l’hélium. Les autres ne viendront qu’ensuite. D’ailleurs, si l’on regarde la composition de l’Univers, on se rend compte que ces atomes légers sont – et de loin – les plus nombreux : environ 73% d’hydrogène et 25% d’hélium… Rappelons néanmoins que cette matière « visible » ne représente qu’à peu près 5% de toute la matière de l’univers, les reste étant représenté par la matière noire et l’énergie sombre dont nous ne savons rien (voir sujet matière noire et énergie sombre).

 
          • 300 000 ans (environ) : l’ère de la transparence

 
     La température du magma initial ayant considérablement baissée, il est possible pour les électrons (négatifs) de se lier aux noyaux atomiques (positifs) et donc d’aboutir à des structures électriquement neutres représentées par les atomes. Par voie de conséquence, la lumière peut commencer à se propager puisque la matière devient transparente. Vers 3000°, un flash énorme est émis et c’est lui (ou plutôt ses restes) qui donne le rayonnement cosmologique, le fameux fonds diffus cosmologique mis en évidence par Penzias et Wilson. Le rayonnement cosmologique a donné ses lettres de noblesse à la théorie de Big Bang, seule capable de l’expliquer. Ajoutons que ce rayonnement dit « fossile » est perceptible depuis la Terre dans toutes les directions et qu’il est extraordinairement homogène. Totalement et complètement homogène ? Pas tout à fait puisque quelques irrégularités – des fluctuations – ont pu être mises en évidence en son sein par nos satellites d’observation et c’est tant mieux : ce sont ces irrégularités qui expliquent la formation des galaxies…

 
          • Naissance des galaxies

      Les prémices des galaxies apparaissent sous la forme d’immenses filaments de gaz dont la condensation à certains endroits permet la formation des étoiles qui se regroupent en amas constituant progressivement les galaxies telles que nous les connaissons aujourd’hui (et ce en raison des forces gravitationnelles). Précisons une fois encore que, plus nous regardons loin, plus nous voyons dans le passé : on trouve ici l’explication selon laquelle les galaxies visibles le plus lointaines sont également les plus actives. En réalité, ces images appartiennent à un temps révolu et il est certain que ces mêmes galaxies sont aujourd’hui beaucoup moins actives mais, évidemment, leur aspect actuel ne nous parviendra que dans des millions d’années : leur éloignement est en effet considérable (et de plus en plus puisqu’elles s’éloignent de la nôtre en raison de l’expansion) or leur lumière ne peut circuler qu’à environ 300 000 km par seconde. A titre d’exemple, la seule galaxie dont nous percevons véritablement l’état actuel, la Voie lactée, notre galaxie, ne crée plus que quelques étoiles chaque année.

 
La recherche de la théorie du tout

     Voilà résumée en quelques lignes la théorie du Big Bang et ce que nous soupçonnons de la formation de notre univers. Est-ce à dire que nous avons tout compris ? A l’évidence non : il reste bien des éléments à éclaircir mais notre connaissance des lois de la physique ne nous permet pas pour le moment d’aller plus loin. Il nous manque les outils nécessaires, c'est-à-dire une physique plus complète qui permettrait de réintégrer la gravité universelle dans la mécanique quantique ce qui n’est pas encore le cas. L’unification de la théorie de la relativité générale d’Einstein (qui décrit l’univers macroscopique) et de la mécanique quantique (qui décrit les phénomènes à l’échelle atomique) s’appelle la « théorie du tout » qui n’existe pas encore : seule cette unification permettra aux scientifiques de mieux interpréter la théorie du Big Bang. Il reste donc encore beaucoup à faire.

 
Sources :
     • Dossier SagaSciences (http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosbig/decouv/decouv.htm)
     • Wikipedia France
     • Encyclopaedia Universalis
     • Encyclopaedia Britannica

Images :

 
     1. Le Big Bang (sources : library.thinkquest.org/.../AstroNet/ANphoto.htm)
     2. fonds diffus cosmologique par le satellite COBE (sources : http://fr.wikipedia.org/wiki/Portail:Cosmologie/Image_du_mois%3D11)
     3. l'inflation (sources : astronomia.fr)

     4. où est passée l'antimatière ? (sources : chocobehen.wordpress.com)

     5. galaxies (sources : irfu.cea.fr/.../Ast/ast_visu.php?id_ast=2533)

image de quasar (représentation d'artiste)

     Lorsqu’on lève les yeux vers le ciel, par une belle nuit sans lune et sans nuages (et pour peu que l’on se soit un peu éloigné de la pollution lumineuse des grandes villes), on découvre le spectacle merveilleux de millions d’étoiles (en réalité tout au plus quelques milliers si on a une bonne vue) qui scintillent de partout tels de lointains mais éternels joyaux inaccessibles.

     On a alors l’impression que l’Univers est immense, presque infini. Pourtant, le spectateur n’admire là que la proche banlieue du système solaire, les quelques milliers d’étoiles qui nous sont les plus proches et donc, visuellement parlant, les plus abordables. Au-delà, il y a le reste de notre galaxie, la Voie lactée et, encore plus loin, les galaxies proches de la nôtre, celles qui composent ce que les astronomes appellent le « groupe local ». Les outils astronomiques étant devenus de plus en plus performants, l’Univers encore plus éloigné nous est à présent perceptible : on parle alors d’astronomie extragalactique, terme auquel on adjoint le qualificatif de « lointaine » pour signifier qu’on observe là les objets les plus lointains visibles par nos télescopes. Parmi ces objets, ce sont les plus brillants qui sont évidemment discernables et certains d’entre eux gardent encore une partie de leur mystère ; les principaux comprennent les supernovas, les pulsars, les quasars et les trous noirs. J’ai déjà eu l’occasion d’aborder les trous noirs (voir sujet trous noirs) et les supernovas (voir sujets mort d'une étoile et novas et supernovas). Je n’ai que brièvement cité les deux autres, pulsars et quasars, et, à la demande de certains lecteurs, je vais aujourd’hui essayer d’en dire un peu plus sur eux.

 
     Au préalable, toutefois, je voudrais revenir sur un point fondamental : l’Univers ne se réduit pas à la simple accumulation d’objets distribués un peu au hasard ; il est structuré et soumis à des lois physiques qui, comme l’a fort bien démontré Einstein dans son explication de la Relativité générale (voir sujet théorie de la Relativité générale), sont partout les mêmes, que l’on se trouve sur Terre ou à l’autre bout de l’Univers. C’est cela qui fait que cet Univers, notre Univers, est intelligible et, à ce titre, passionnant à observer. La discipline s’intéressant à ces mondes lointains et à leurs diverses interactions est la cosmologie scientifique qui s’efforce de comprendre cette organisation immense. Pour déchiffrer l’agencement global de l’Univers, il est donc primordial d’interpréter ce qui se passe dans les objets les plus éloignés, des astres ou des structures situés à des distances que le cerveau humain est incapable d’appréhender véritablement.

 Les pulsars

     Ce sont d’étranges objets dont le premier fut découvert en 1967 à l’observatoire de Cambridge, en Grande-Bretagne. A vrai dire – et comme presque toujours en astronomie – les scientifiques anglais cherchaient autre chose : ils étudiaient les quasars, autres objets mystérieux sur lesquels nous reviendrons dans la seconde partie de ce sujet. A l’aide d’un radiotélescope, ces astronomes mirent en évidence un signal intermittent régulier se répétant après quelques secondes. Il n’en fallait pas plus pour que l’on pense immédiatement à une intelligence extra-terrestre cherchant à communiquer par une balise émettant des signaux artificiels tant le phénomène était constant (une origine terrestre avait été bien sûr formellement exclue). Les découvreurs du phénomène (HEWISH et BELL) allèrent jusqu’à baptiser l’objet responsable LGM-1, LGM signifiant Little Green Men (petits hommes verts) mais il fallut bientôt se rendre à l’évidence : le phénomène était naturel ; pour la première fois, on venait de découvrir les traces d’une étoile à neutrons en rotation rapide.

 
          * Les étoiles à neutrons

 
     Ce type d’objet résulte de l’évolution ultime d’une supernova, c'est-à-dire de l’explosion d’une étoile dont la masse est au moins égale à 8 fois celle du soleil. Le cœur de l’étoile se retrouve alors sous la forme d’un résidu extrêmement dense (la masse du Soleil dans une sphère de 10 km de rayon !) qui peut se mettre à tourner sur lui-même tandis que ses structures superficielles sont éjectées dans l’espace formant des nébuleuses filamentaires s’étendant sur des dizaines d’années-lumière. Le cœur survivant de l’étoile morte est si dense, sa matière si écrasée, que les atomes ne peuvent plus assurer leur structure habituelle : ils s’interpénètrent. Leurs électrons se combinent avec les protons des noyaux atomiques pour former de nouveaux neutrons qui viennent s’ajouter à ceux déjà existant naturellement. Il ne reste finalement plus que des neutrons d’où l’appellation de l’étoile.

 
     Mais ce qui nous intéresse ici, c’est le champ magnétique du résidu d’étoile que l’on perçoit dans le rayonnement qui nous parvient. Toutefois, ce champ magnétique (ou plutôt son axe) n’est pas forcément aligné avec l’axe de rotation de l’étoile. De ce fait, on perçoit un faisceau qui, en raison de cette rotation, balaie l’espace de manière intermittente et, la rotation étant très régulière, ce faisceau nous parvient à intervalle parfaitement constant, donnant l’impression d’un phénomène artificiel. On comprend donc aisément pourquoi on a appelé ce type d’objets des pulsars… qui ressemblent (toute proportion gardée puisque nous sommes ici dans le domaine de l’invisible) à des phares de l’espace.

 
          * Différents types de pulsars

     A ce jour, il a été identifié environ 2000 pulsars et il en existe certainement beaucoup d’autres qui ne nous sont pas accessibles en raison de leur orientation. Les vitesses de rotation de ces objets sont variables, allant de 600 tours par seconde à ¼ de tour par seconde pour les plus lents (tout est relatif !). C’est une des raisons pour lesquelles on les classe selon diverses catégories.

 
     La majorité des pulsars font partie des pulsars radio puisque c’est dans le domaine des ondes radio qu’on détecte leurs pulsations. Il est certainement difficile de capter ces émissions et on a recours à des techniques spéciales pour les observer et ce d’autant qu’une impulsion unique a un caractère souvent changeant. Toutefois, lorsqu’on dresse une moyenne à partir de plusieurs centaines d’impulsions, on obtient un profil médian très stable qui permet de caractériser parfaitement le pulsar observé et ainsi de le reconnaître facilement par la suite.

 
     Il existe d’autres pulsars appelés magnétars dont le champ magnétique est extraordinairement élevé. On a longtemps pensé qu’il s’agissait là de pulsars particuliers à l’origine mal comprise mais on évolue aujourd’hui vers une approche plus globale : on pense qu’il s’agit d’objets très jeunes, peut-être un stade évolutif obligatoire - quoique bref - de la vie de n’importe quel pulsar.

 
     Plus étranges paraissent être les pulsars X qui émettent dans le domaine des rayons X. L’explication de ce phénomène particulier est probablement à rechercher dans la présence d’un compagnon du pulsar, une étoile ordinaire composant avec l’étoile à neutrons un système binaire. Un cas particulier de ce type d’objets est celui des pulsars gamma qui, comme l’indique leur appellation, émettent des signaux dans le domaine des rayonnements gamma. Signalons que certains pulsars gamma émettent aussi dans le domaine des ondes radio, preuve qu’ils font alors partie d’un système binaire. Une seule exception existe toutefois d’un pulsar gamma (du nom de Geminga), impossible à détecter dans le domaine radio alors que c’est la source gamma la plus intense détectée dans l’Univers. Comment l’expliquer ? On ne sait pas encore. Comme on peut le constater, il reste beaucoup à découvrir sur ces objets bien particuliers : certains astronomes se sont d’ailleurs faits une spécialité de ce type d’études.

 
     Les pulsars millisecondes, quant à eux, sont des objets très anciens dont le champ magnétique a, avec le temps, beaucoup diminué tandis que leur rotation est très élevée. Ici aussi, la présence d’un compagnon, naine blanche ou étoile normale, peut expliquer ces phénomènes.

 
          * Intérêt de l’étude de ces astres si particuliers

     On pourrait se dire qu’il s’agit là d’études finalement assez gratuites (ce qui, dans le domaine de la Science, est loin d’être répréhensible). Il n’en est rien. C’est en effet grâce à l’observation de ces astres étranges qu’on a pu établir de manière éclatante la validité de la théorie de la Relativité générale bâtie au siècle dernier par Einstein. A partir de chronométrages précis de certains pulsars binaires, il a été notamment possible de confirmer expérimentalement l’existence des ondes gravitationnelles prédites par la théorie et formellement mises en évidence le 14 septembre 2015 (voir le sujet dédié) . Ainsi, à ce jour, pas moins de cinq effets relativistes ont pu être authentifiés et plus d’une dizaine d’autres sont actuellement à l’étude.

 
     On rejoint là ce que j’expliquais en préambule : l’Univers lointain (même si la majorité des pulsars observés appartiennent à notre galaxie ou à ses satellites) est régi par les mêmes lois que celles en vigueur dans notre espace proche : oui, l’Univers est intelligible. 

Les quasars

     Revenons aux années 50 et au tout début de l’observation de l’Univers par les radiotélescopes rudimentaires de l’époque. Deux sources radio principales sont alors détectées. Certaines se trouvent dans le plan galactique : elles font donc partie de notre galaxie et, effectivement, très rapidement les astronomes les attribuèrent à des masses de gaz ionisés, voire à des restants de supernovas. D’autres, néanmoins, se distribuent de manière homogène dans l’espace. L’amélioration des outils d’observation finira par les situer au-delà de notre galaxie, loin, très loin dans l’espace et, de plus, les feront coïncider le plus souvent avec la présence de galaxies elliptiques (jamais spirales, voir sujet les galaxies). Coïncider le plus souvent mais pas toujours car, dans certains cas, les télescopes optiques braqués sur l’endroit de l’émission radio… ne trouvent rien ! Problème.

 
     Les outils astronomiques devenant encore plus performants, on en arrive à identifier des sources possibles mais ce ne sont pas des galaxies, seulement de simples étoiles ! Ce qui est tout simplement impossible. Impossible car leur luminosité serait alors supérieure à celles d’une galaxie entière qui regroupe, rappelons-le, plusieurs milliards d’étoiles… Ajoutons à cela que l’étude de leur spectre optique montre un décalage considérable vers le rouge (effet doppler) : ces objets s’éloignent donc de nous à une vitesse fantastique (de plus en plus vite et de plus en plus loin en raison de l’expansion de l’Univers). Dernier point important s’il en est : la luminosité de ces objets varie en quelques mois ce qui traduit une taille très petite, en aucun cas galactique. Ni une galaxie, ni une étoile, alors quoi d’autre ? On se perd en conjectures sur ce qui est un véritable casse-tête et, ne trouvant pas d’explication logique, on en reste là pour le moment.

 
         * galaxies de Seyfert

     En 1943, un astronome américain, Carl SEYFERT, avait isolé une classe spéciale de galaxies qui portent d’ailleurs son nom. Ces galaxies se caractérisent par la présence d’un noyau hyperbrillant et compact dont l’étude du spectre montre qu’il est caractéristique de gaz animés de mouvements extraordinairement rapides de l’ordre de plusieurs milliers de km par seconde. Durant presque un quart de siècle, cette observation passe inaperçue jusqu’à ce que l’on se rende compte que les spectres optiques des noyaux des galaxies de Seyfert ressemblent étrangement aux fameux objets inconnus, les quasars. L’explication est proche.

 
          * Quasars

     Dans beaucoup de galaxies existent en définitive des noyaux brillants, des « miniquasars ». Toutefois, dans certains cas, la luminosité du noyau est telle qu’elle éclipse tout simplement celle des autres étoiles. Voilà la raison pour laquelle on n’observe alors que ce noyau, une sorte « d’étoile » extraordinairement lumineuse : c’est de là que vient l’appellation quasar, contraction de quasi-stellar radio sources (quasi-étoiles).

 
     Les quasars les plus lumineux et les plus gros sont d’autant plus nombreux que l’on observe l’Univers lointain. Près de nous, il y a peu de  quasars et ce sont toujours des miniquasars. Pourquoi ? Rappelons-nous que, plus on observe loin, plus on observe le passé. Que se passait-il jadis qui n’arrive plus (ou moins souvent) aujourd’hui ? L’explication la plus logique est la suivante : au centre de chaque galaxie existe un trou noir. Au début – c'est-à-dire très loin dans l’espace – ces trous noirs étaient hyperactifs car ils disposaient de beaucoup de matière stellaire à absorber. Jusqu’à créer autour d’eux une sorte de « no man’s land » qui les réduisit à l’inaction. Nous sommes à présent pratiquement sûrs qu’un trou noir existe au centre de la Voie lactée  elle-même mais qu’il est « endormi » (voir le sujet : Sagittarius A, le trou noir central de notre galaxie). Ce qui n’a sûrement pas toujours été le cas. Il est vrai que notre Galaxie est du domaine proche donc du (presque) présent, mais, au fur et à mesure qu’on regarde au loin, c’est à dire dans le passé, on arrive à avoir une « photo » datant de milliards d’années. Les quasars observés sont ainsi vraisemblablement les traces de ce passé disparu et traduisent l’activité des trous noirs centro-galactiques de l’époque : si l’on pouvait se trouver projeté à ces distances phénoménales, on découvrirait que ces quasars gigantesques sont à présent pratiquement au repos. En revanche, en regardant de cette position loin dans l’espace (dans le passé) du côté de la Voie lactée, on y découvrirait l’image rémanente du trou noir – du quasar – qui y brilla il y a si longtemps. En effet, la lumière ne circule qu’à la vitesse d’environ 300 000 km/seconde et l’espace est si étendu ! Je me répète une fois encore mais observer l’espace lointain, c’est remonter le temps. Et c’est cela qui rend l’astronomie si passionnante.

 

     Dans le ciel lointain existent des formations aux configurations insolites. L’astronomie moderne – et singulièrement sa branche spécialisée, la cosmologie scientifique – s’est fait un devoir de les décrypter. J’espère vous avoir convaincu (si tant est qu’il l’eut fallu) de l’intérêt de telles démarches scientifiques. Il reste encore certainement beaucoup de zones d’ombre mais chaque année qui passe apporte son lot de connaissances nouvelles qui, parfois, remettent en question les anciennes. Je trouve pour ma part extraordinaire que, depuis la Terre qui est si petite et située si loin des objets observés, on ait pu en apprendre tellement en examinant simplement le cosmos avec des instruments plus ou moins bien adaptés. Extraordinaire que, ensuite, après de minutieuses vérifications, certains aient longuement réfléchi pour chercher à comprendre et à expliquer…

     Il reste tant à découvrir que, j’en suis certain, l’avenir nous réserve encore de bonnes surprises mais, c’est bête à dire, cette curiosité doublée de tant d’ingéniosité, est une des dernières choses qui me permette encore de croire en l’intelligence de l’espèce humaine. 

Images :

1. image d'un quasar, c'est à dire d'un trou noir centrogalactique. Il s'agit bien sûr d'une vue d'artiste (sources : fascinatingly.com)

2. radiotélescopes (sources : ucsdnews.ucsd.edu)

3. structure d'une étoile à neutrons (sources : techno-science.net)

4. pulsar X de la nébuleuse du crabe photographié ici par l'observatoire Chandra. Il s'agit évidemment de la représentation visuelle d'une source X.  (sources : www.xmouse.org)

5. quelques exemples de quasars photographiés par le telescope spatial Hubble (sources : cosmovisions.com)

 6. la très belle galaxie du sombrero (ainsi appelée parce que vue par la tranche) photographiée par le télescope spatial Hubble. Assez proche puisque située à 50 millions d'années-lumière, elle renfermerait un gigantesque trou noir. (sources : www.cidehom.com)

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : Voie lactée, groupe local, radiotélescope, quasar, pulsar, supernova, trou noir, magnétar, pulsar X, pulsar milliseconde, étoile à neutrons, Relativité générale, galaxie de Seyfert, cosmologie scientifique 

(les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Sujets apparentés sur le blog :

1. trous noirs

2. mort d'une étoile

3. novas et supernovas

4. théorie de la relativité générale

5. les galaxies

6. distances et durées des âges géologiques

7. Sagittarius A, le trou noir central de notre galaxie

8. les ondes gravitationnelles

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK

Mise à jour : 26 février 2023