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7 septembre 2017 4 07 /09 /septembre /2017 14:04

L’astronomie nous offre le vertige d’impensables immensités : celles de l’espace, du temps ou de la multiplicité des mondes. Toutefois, le plus souvent, ces immensités ne résultent que d’un élargissement ou d’une multiplication des situations connues. Nous agrandissons simplement par le calcul ou l’imagination ce qui nous est familier.

Mais depuis quelques années, la recherche nous emmène sur des territoires infiniment plus vastes et plus inconcevables encore. Non seulement l’Univers est immense, incommensurable, peut-être infini, mais il est multiple. Il n’y aurait pas un Univers, mais une multitude et même une infinité d’Univers, sans communication aucune, ni spatiale, ni temporelle (sinon bien sûr, chacun ne constituerait alors que les parties d’un même tout, et le mot Univers prenant par définition le sens de la globalité, les comprendrait tous). Jusqu’à présent deux voies existaient pour penser ces nouveaux infinis.

 

D’une part le développement des théories de l’inflation, cette séquence du Big-Bang qui aux tous débuts de notre monde aurait en une infime fraction de seconde  multiplié la taille de notre Univers par un facteur gigantesque, conduisant la trame de l’espace-temps à s’étendre brutalement à des vitesses très supérieures même à celle de la lumière (1).

Ces théories offrent une certaine cohérence au scénario du Big-Bang (elles ont d’ailleurs été élaborées en ce sens). Cette inflation permet en effet de penser que toutes les régions de cet Univers ont été un temps en contact les unes avec les autres, justifiant l’homogénéité du monde constatée à grande échelle. L’inflation offre aussi une explication au caractère apparemment euclidien de notre univers, elle a « aplati » les irrégularités de courbures locales à la façon dont le gonflement d’un ballon gomme les plis du ballon dégonflé.

Or, ce scénario dit « inflationnaire »  envisage que la vitesse d’expansion ait connu ça et là quelques irrégularités menant à la création de « bulles » indépendantes (comme dans une sorte de mécanisme de cavitation). Chacune de ces bulles devenant alors un Univers indépendant, car séparé du reste à ce moment-là et incapable de s’y recoller. C’est là une première voie pour concevoir les univers multiples, autres nom des multivers.

 

La seconde catégorie est plus surprenante encore et prend naissance dans l’une des nombreuses interprétations de la mécanique quantique, c’est-à-dire bien souvent dans les tentatives pour rendre compréhensible des phénomènes a priori inconcevables pour l’esprit.

L’interprétation reine ou orthodoxe, parfois dite  de Copenhague  en référence à Niels Bohr son chef de file,  considère que tout phénomène, toute réalité matérielle effective, ne prend corps qu’après sa mesure. La réalité n’existe qu’après sa constatation. Avant, seule existe une probabilité que la mesure donne tel ou tel résultat. A la fameuse question « Est-ce que la Lune existe quand je ne la regarde pas ? », la mécanique quantique orthodoxe répond clairement non, au moins pour les particules (2). Bien sûr, cela donne lieu à mille débats philosophiques sur la nature du réel et sur le lien entre objet observé et observateur, redonnant éventuellement un rôle prééminent à la conscience dans la définition de la réalité et proposant même, selon certains, un nouveau lien entre science et religion.

Parmi les tentatives pour essayer de comprendre ou même d’éviter cette théorie surprenante et déstabilisante qui rend le réel dépendant de la conscience qui l’observe, l’une des plus remarquables, mais aussi des plus effrayantes est celle proposée par Hugh Everett en 1957.

Selon Everett, chaque fois que plusieurs possibilité de résultats existent, (c’est-à-dire en pratique plusieurs milliards de fois par seconde pour chacune de toutes les particules de l’Univers, je laisse imaginer le nombre de combinaisons auquel cela conduit depuis plusieurs milliards d’année) la nature ne choisit pas un résultat parmi tous les possibles au moment de la « mesure », mais l’Univers se démultiplie en autant d’autres Univers qu’il y a de possibilités. Nous sommes à chaque fois dans l’un d’entre eux et nos « doubles » ou plutôt nos « multiples » sont dans les autres, sans bien sûr la moindre possibilité de communication entre eux : ce sont bien des Univers différents. Dès lors, plus de mystère quant à la réduction de la réalité à  une seule des probabilités, mais par contre, une inflation vertigineuse du nombre de ces réalités, c’est-à-dire de ces Univers. C’est là l’autre catégorie de Multivers.

 

Récemment le physicien Yasunori Nomura a proposé de relier ces deux catégories de multivers (ceux issus de l’inflation et ceux issus de la théorie d’Everett donc) en proposant qu’il s’agisse d’un seul et même phénomène. La revue Pour la Science dans son numéro de septembre 2017 (3) a publié un article de ce chercheur décrivant les grandes lignes de son raisonnement. Le  suivre nécessite une très bonne connaissance de chacune des théories, ce qui dépasse largement le cadre de ce site. Le point principal est que la formation d’une nouvelle « bulle-Univers » (première catégorie donc) est l’équivalent d’un résultat possible de mesure (deuxième catégorie). Les différents « Univers-bulles » ne coexisteraient pas en « réel » mais dans une sorte d’espace mathématique de probabilité comparable à celui proposé par la mécanique quantique. Dans ce cadre, les habitants d’un Univers peuvent retrouver le concept de prédictabilité (indispensable à la science) qui s’évanouit lorsque l’on propose que soit réelle l’infinité des possibles; en effet, si tout est possible rien n’est prédictible puisque tout peut arriver.

 

De telles théories sont très difficiles à tester et l'on peut leur faire le reproche d’être pures spéculations malgré la rigueur scientifique de ceux qui les portent. Elles vont toutefois dans un sens qui est sans doute incontestable et vers lequel tend toute la science. L’Univers est compliqué, extrêmement surprenant, probablement incompréhensible à des cerveaux sélectionnés par la nature pour faire face aux tâches de survie immédiate. Infiniment étrange et déstabilisante, la réalité dépasse et dépassera peut-être ce que nous pouvons concevoir.  Cependant, puissent les travaux de ces chercheurs favoriser le lien, à mon avis fécond et nécessaire, entre philosophes et scientifiques.

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(1) Sans que cela ne vienne en contradiction avec la relativité restreinte car, dans le cadre de cette théorie, ce sont les objets matériels, les rayonnements ou l’information dont la propagation ne peut dépasser la vitesse de la lumière (299 792 458 mètres par seconde), la trame de l’espace-temps peut s’étendre plus vite. Les objets qui de ce fait seulement s’éloigneraient les uns des autres plus vite que la lumière ne peuvent se voir et communiquer et donc, aucune mesure de vitesse supérieure à la lumière ne peut être constatée. La sacro-sainte loi de la relativité n’est pas violée.

(2) Nous n’évoquerons pas ici le délicat problème aussi bien technique que conceptuel du passage du microscopique au macroscopique les deux semblant fonctionner selon des lois différentes (respectivement quantique et classique) alors que le second n’est que l’agrégation du premier. Il va de soi que c’est un des problèmes parmi les plus étudiés et les plus discutés de la physique.

(3) Pour la science : numéro 479, septembre 2017, p 25 à 34. Article de Yasunori Nomura, Les univers multiples, miroir du monde quantique ? , (le lien ici proposé donne accès au début du texte). Cet article est par ailleurs suivi d'une étude de Sébastien Renaud-Petel rappelant les atouts du scénario de l’inflation.  

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Published by Didier BARTHES - dans Cosmologie Physique
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3 février 2017 5 03 /02 /février /2017 12:24

Le pendule n’est pas l’apanage du seul professeur Tournesol, des sourciers ou des astrologues, c’est aussi un véritable instrument scientifique largement popularisé par le fameux pendule de Foucault permettant de mettre en évidence la rotation de la Terre et dont de nombreux exemplaires sont aujourd’hui visibles à travers le monde (a).

Mais si la réalisation d’un pendule de Foucault réclame un soin tout particulier,  le pendule peut être utilisé pour une expérience beaucoup plus simple destinée à mesurer l’intensité de la gravitation.

Un simple fil, une masse, un point d’accroche et une montre suffisent à démontrer avec une précision raisonnable que, sur Terre, la pesanteur nous retient au sol avec une accélération un peu inférieure à 10 ms-2 (b).

L’intensité de la pesanteur détermine en effet l’accélération avec laquelle la masse du pendule sera entrainée vers le sol puis ralentie dans son mouvement de remontée, l’intensité de la gravité détermine donc le rythme d’oscillation du pendule, mesurée par sa période selon la formule suivante :

 

                                       T = 2 Pi (L/g0) ½

 

T : période (temps d’un aller et retour du pendule, en secondes)

L : longueur du fil (de l’accroche jusqu’au centre de masse, en mètres)

g0 : intensité de la gravité terrestre (ce que l’on cherche à mesurer)

 

Notez que la valeur de la masse n’intervient pas, ce qui est logique puisque toutes les masses tombent avec la même accélération (et donc avec la même vitesse) vers le centre de la Terre, si l’on néglige les forces de frottements.

 

Voici par exemple les résultats d’une expérience faite récemment lors d’un cours d’astronomie avec des moyens très succincts.

L étant de 1,84 m, on a pu observer  44 oscillations du pendule sur une durée de 120 secondes, soit une période T de 120/44 = 2,727 secondes

Il suffit alors de résoudre l’équation suivante pour déterminer g0.

 

                                T     = 2 Pi (L/g0) ½          peut aussi s’écrire

 

                                g01/2 = 2 Pi x L1/2 / T      soit

 

                                g01/2 = 2 Pi x L1/2 x  T-1

 

En remplaçant 2 Pi (6,283), L (1,84 m) et T (2,727 s) par leurs valeurs respectives, on obtient :

 

                         g01/2   = 6,283 x (1,840 m)1/2 x (2,727 s)-1 soit

 

                         g01/2   = 6,283 x (1,356 m1/2) x (2,727 s)-1 soit

 

                         g01/2   = 3,124 m1/2 s-1

 

       Soit    en élevant au carré les deux membres de l’équation

 

                               g0   =  3,1242 ms-2 soit

 

                               g0   =  9,759 ms-2

 

La valeur généralement admise est de 9,807 ms-2 à 45° de latitude, nous obtenons donc ici une approximation exacte à 0,5 % près.

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(a) En France notamment au Musée des Arts et Métiers à Paris mais aussi depuis 2015 au Panthéon (lieu de l’expérience initiale de Léon Foucault en 1851). Dans le monde on en trouve dans la plupart des grands pays, l’un d’entre eux, aux Nations-Unies à New York, mais aussi dans les musées et dans de nombreux lycées.

(b) Selon les différents lieux de mesure sur notre planète, du fait de l’éloignement variable au centre de la Terre (dépendant de la latitude, la Terre étant plus large à l’équateur) et de l’altitude ainsi éventuellement que de la variation de la densité des roches près du point de mesure, la gravité varie à peu près de 9,78 ms-2 à 9,83 ms-2 . Pour plus d’informations sur le sujet, voir également ce lien (Wikipédia) ou pour plus de détails encore celui-ci de l’ENS de Lyon.

Notez également qu’en toute rigueur il faudrait faire l’expérience dans le vide, la poussée d’Archimède modifiant très légèrement les résultats. Cette modification est négligeable compte tenu de la très faible masse qu’aurait le volume d’air équivalent à celui de l’objet utilisé pour l’expérience. Le frottement de l’air entre également en jeu mais il est aussi négligeable du fait de la densité de l’objet utilisé et de la faible vitesse des mouvements engendrés. Dans cette expérience, la difficulté principale réside dans la mesure précise de la période.

Pendule de Foucault au Musée des Arts et Métiers à Paris

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Published by Didier BARTHES - dans Un peu de calcul
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26 décembre 2016 1 26 /12 /décembre /2016 17:00

Le blog Les Etoiles vous présente ses meilleurs vœux pour 2017

Bonne année à toutes et à tous

 

Si la neige vous semble manquer en cette période de l'année, un petit détour par Encelade vous procurera tout ce qu'il vous faut, les cratères, eux-mêmes recouverts, semblent s'être donné le mot pour dessiner un bonhomme de neige.

Source : Nasa

 

 

 

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Published by Didier BARTHES - dans Voeux
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11 septembre 2016 7 11 /09 /septembre /2016 18:44

 

Une image fantastique d'un rocher martien prise par le rover Curiosity

 

 

Un rocher martien impressionnant
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Published by Didier BARTHES - dans Actualité sondes
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29 juin 2016 3 29 /06 /juin /2016 14:04

Lundi 4 juillet, soit jour pour jour, 40 ans après l’arrivée sur Mars de l’atterrisseur Viking  qui constitua le premier très grand succès de l’exploration planétaire automatique, la sonde Juno se mettra en orbite autour de Jupiter après cinq ans de voyage à plus de 600 millions de kilomètres de la Terre. Cette fois-ci, pas d’atterrissage - de toute façon on ne peut pas se poser sur Jupiter - mais une mission orbitale très ambitieuse, même si les mesures de magnétisme, de radiométrie et de composition atmosphérique parleront probablement moins au grand public que les spectaculaires images prises depuis le sol d’une autre planète.

Quoique n’utilisant pas de générateur atomique comme source d’énergie et devant se contenter de bons vieux panneaux solaires (très grands,  parce qu’au niveau de l’orbite de Jupiter, le soleil est bien palot, à peine quelques pourcents de sa luminosité sur la Terre),  Juno est une sonde particulièrement sophistiquée. Vous trouverez sur le site Wikipédia la description détaillée, de ses objectifs et de son agenda mais aussi de l’instrumentation.

Voici un résumé des principaux sujets d'études de la mission :

- Le mode de formation de l’atmosphère (en l’occurrence de la planète, Jupiter étant essentiellement gazeuse, même si c’est un gaz très dense pour les couches profondes à la limite d’une structure liquide), la composition de cette atmosphère et sa structure interne.

- Les déplacements relatifs des différentes couches.

- Les caractéristiques du noyau solide que l’on subodore.

- La génération du champ magnétique.

- Les aurores polaires (joviennes donc).

Informations complémentaires et suivi de la mission sur le site de la NASA.

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Published by Didier BARTHES
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20 mars 2016 7 20 /03 /mars /2016 20:44

Les amateurs d'astronomie, et plus généralement tous ceux qui s'intéressent à la science, ont été particulièrement gâtés ces derniers mois.

Non seulement nous avons découvert des vues des deux principales planètes naines du système solaire avec les images de Cérès prisent par la sonde Dawn il y a juste un an, mais un peu plus tard, à l'automne dernier, nous avons enfin vu à quoi ressemblait Pluton (plus exactement le couple Pluton-Charon et ses quatre satellites) avec les splendides photographies de la sonde New Horizons. Le tout bien sûr, complété par l'extraordinaire exploration de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko (dite « Tchouri ») par la sonde Rosetta et son petit atterrisseur vedette Philae en novembre 2014.

Pourtant, astronomiquement parlant, tout cela sera sans doute balayé par l'annonce, le mois dernier, de la découverte tant attendue des ondes gravitationnelles à partir de détections obtenues dans les observatoires américains LIGO le 14 septembre 2015 à 11 h 51.

La vidéo suivante d'une conférence donnée au CEA Saclay en février dernier par Fabien Cavalier, Fabian Schussler et David Elbaz offre un panorama assez complet de la nature de ces ondes, de leur mode de découverte et des implications d’une telle confirmation.

Comme le dit bien Fabien Cavalier (première intervention) la découverte de ces ondes est  très importante, elle valide de nombreux éléments au cœur de la recherche astronomique de ces dernières années.

Elle constitue d’abord une validation de plus de la théorie de la relativité générale qui forme le cadre de notre description du cosmos, elle contraint toute déviation éventuelle à cette théorie dans des limites de plus en plus étroites. Elle prouve l’existence de systèmes de trous noirs binaires et constitue la première observation de leur coalescence. Elle valide par la même occasion l’existence de trous noirs stellaires d’une masse supérieure à 15 ou 20 masses solaires. Ici les deux trous noirs qui sont entrés en collision à 200 000 kms-1 (!) avaient une masse respective de 29 et 36 masses solaires, l'énergie dégagée lors de la coalescence à l'origine des ondes équivalait à 3 masses solaires (!) Le tout aurait eu lieu il y a 1,3 milliards d'années. Bref, cette découverte fait passer tout un ensemble d’astres et de phénomènes de l’hypothèse à la réalité.

Pour la conférence ne vous laissez pas décourager par le son catastrophique de l’introduction, dès le passage au premier conférencier (Fabien Cavalier),  tout s’arrange.

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23 décembre 2015 3 23 /12 /décembre /2015 12:44

Très bonnes  fêtes de Noël et meilleurs vœux à toutes et à tous.

 

Pour finir l’année en bonne compagnie astronomique je vous propose ces réflexions de Jean-Pierre Luminet qui évoque ici une théorie liant les trous noirs et la naissance de l’Univers.

Ce n’est qu’une hypothèse bien incertaine, peut-être aujourd'hui plus poétique que scientifique, mais c’est aussi une manière de nous rappeler combien les grandes questions sur l’Univers sont encore pleines de mystères.

 

Bonne année 2016 et jolis regards sur les étoiles.

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10 septembre 2015 4 10 /09 /septembre /2015 21:28
Les tâches sur Cérès mieux définies

Voici les dernières images des tâches blanches sur Cérès, la définition atteint désormais environ 140 mètres et l'on découvre qu'il y a en réalité une multitude de petites zones brillantes.

 

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27 juillet 2015 1 27 /07 /juillet /2015 12:08

L'Université d'Aix Marseille nous signale l'existence d'une formation (Master) en Astrophysique,

 

Vous trouverez toutes les informations sur ce site

 

Formation en astronomie à Aix-Marseille

 

 

 

 

 

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11 juin 2015 4 11 /06 /juin /2015 00:04
Une image des taches blanches sur Cérès

Une des dernières images des mystérieuses zones blanches sur Cérès

Source : Nasa

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