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29 décembre 2014 1 29 /12 /décembre /2014 10:04

 

"Les étoiles" vous présente ses meilleurs voeux pour 2015 et vous souhaite de très agréables fêtes du nouvel an

Bonne et heureuse année à toutes et à tous

 

 

Pour la nuit de la Saint Sylvestre, découvrez les mystères des trous noirs 

 

 

 

 

 

 

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1 décembre 2014 1 01 /12 /décembre /2014 14:04

pls_0446_trou_noir_1.jpg 

Comme il est difficile de se représenter l’Univers !

Est-il fini ? Mais alors que se passe-t-il si, allant jusqu’à sa frontière, l’on essaye de tendre le bras « de l’autre côté » ?  Est-ce possible ? Si cela ne l’est pas : pourquoi ? (1) Quelle est la nature de la barrière ? Si au contraire cela se peut, notre bras se trouve-t-il alors dans un Univers que nous aurions agrandi par ce geste ou se trouve-t-il désormais à l’extérieur ? Mais s’il y a un extérieur, c’est que l’Univers n’est pas tout ; ce qui est en contradiction flagrante avec le concept intuitif de l’Univers, justement identifié à ce « tout ».  

L'Univers est-il alors plutôt infini ? Mais dans ce cas, comment le penser ? On ne peut plus rien dire de sa forme, de sa taille. Aucune vision, aucune description ne peuvent plus l’englober… Que saurions-nous dire de nos yeux sans un miroir ou un regard extérieur ?  

De toute évidence, le cerveau humain n’est pas fait pour penser l’infini. Cela pose d’insondables problèmes comme l’existence de situations identiques ou presque identiques répétées à l’infini, idée vraiment troublante, surtout si on l’applique aux êtres vivants (et en particulier à nous-mêmes). Si l’on ajoute que la dimension temporelle vient encore compliquer la situation, le doute et le vertige nous guettent.  

La relativité avait mis à bas notre bon sens, la mécanique quantique nous avait appris à accepter l’inacceptable et la cosmologie nous force encore et toujours à penser l’impensable « Dieu est subtil » aurait dit Albert Einstein (2). Oui, pour le moins.

 

Les hommes ont inventé autant de cosmologies que de sociétés afin de de se représenter le monde et d’en raconter la genèse et l’histoire.  

L’une des plus anciennes et des plus remarquables façons d’évoquer toutes les ambiguïtés liées à la connaissance de l’inconnaissable est l’allégorie de la caverne de Platon. Des hommes enchainées au fond d’une caverne ne voient du monde extérieur que des ombres, images floues en deux dimensions d’un univers qui en comporte une de plus et qui leur reste inaccessible. Images qui constituent pourtant toute leur réalité et dont ils doivent se contenter. Platon aurait-il pu imaginer qu’un peu plus de deux millénaires plus tard,  une science inconcevable pour son temps allait donner corps à cette vision des choses ?  

La thèse proposée dans l’article « Le trou noir à l’origine du Big Bang  » (3) récemment publié dans la revue Pour la science semble aller dans cette direction. Voici comment trois chercheurs, Niayesh Afshordi, Robert Mann et Razieh Pourhasan nous proposent de représenter le monde. 

De même que les prisonniers de Platon n’avaient pour réalité qu’un monde monochrome en deux dimensions, projection d’une réalité plus riche,  polychrome et tridimensionnelle, notre Univers en trois dimensions (laissons le temps de côté) ne serait que la projection d’un univers « supérieur » en quatre dimensions (un peu comme une plaque holographique bidimensionnelle contient la projection d’une image en trois dimensions). L’idée n’est pas tout à fait nouvelle et dans la cosmologie contemporaine trainent depuis longtemps ces notions de branes, univers en n dimensions flottant dans un espace au nombre de dimensions plus important (on peut imaginer des feuilles de papier - deux dimensions - flottant dans l’espace). Pour certains, le Big Bang ne serait d’ailleurs que l’effet d’une collision entre de telles branes au sein d’un univers plus vaste (le Bulk en anglais).  Ce qui est nouveau ici, c’est le détail du scénario.    

Dans cet univers à quatre dimensions (encore une fois, le temps mis à part), existeraient l’équivalent 4D de nos étoiles, et comme les nôtres, certaines, les plus massives, pourraient en fin de vie s’effondrer en trou noir (4). Autour d’un trou noir se trouve une frontière immatérielle appelée horizon. Cette zone sépare le trou noir proprement dit du reste de l’Univers. Elle a pour caractéristique de n’être franchissable que dans un seul sens, de l’extérieur vers l’intérieur, car pour la franchir en sens inverse, un corps matériel, un rayonnement, ou de façon plus générale toute information, devrait dépasser la vitesse de la lumière (5) ce qui violerait le tabou ultime de la physique.

Nos auteurs imaginent donc que notre Univers serait une brane à trois dimensions plaquée sur l’horizon d’un trou noir en quatre dimensions (ou bien même, constituant cet horizon). Il se serait formé à l’occasion de l’effondrement stellaire qui serait donc à l’origine de ce que nous appelons aujourd'hui le Big Bang

Nous sommes là dans des phénomènes que l’esprit a bien du mal à se représenter (6) Selon les trois chercheurs, cette vision des choses - qu’ils qualifient eux-mêmes de Big Bang holographique - offre plusieurs avantages. Elle permettrait en particulier de justifier la platitude de l’Univers sans recourir à l’inflation, cette expansion fulgurante supposée avoir lissé les irrégularités de l’Univers primordial. Or l’inflation est une théorie que certains continuent à assimiler au mécanisme des épicycles (7) une théorie ad hoc donc, qui aurait été conçue sans preuve dans le seul but de justifier la platitude spatiale (8). Il serait séduisant de s’en passer. L’embarrassant concept de singularité initiale semblerait également poser moins de problèmes dans ce nouveau cadre ; en tout cas, la question des origines ultimes se trouverait une fois encore repoussée à un niveau supérieur.

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(1) Une façon de se sortir de cette difficulté à penser la barrière est de nier son existence en imaginant un Univers au nombre de dimensions donné qui se trouverait courbé dans un espace au nombre de dimension supérieur. L'exemple type est la spère sphère qui est un monde à deux dimensions courbé dans un espace en possédant trois. Nous pouvons ainsi parcourir la surface de la Terre sans jamais rencontrer sa frontière bien que notre planète soit de taille et donc de surface finie.

(2) La phrase complète serait « Dieu (le Seigneur) est subtil, mais il n’est pas malveillant »…. Espérons ! C’est déjà assez compliqué comme cela.

(3) « Le trou noir à l’origine du Big Bang »  un article de Niayesh Afshordi, Robert Mann et Razieh Pourhasan, dans « Pour la Science » numéro 446, décembre 2014, pages 24 à 31.

(4) Rappel : un trou noir est une zone de l’espace-temps suffisamment compacte (du fait de la masse ou de l’énergie présentes dans un volume donné) pour courber localement la trame de l'espace-temps  avec une intensité telle que rien, même la lumière - ou plus généralement les ondes électromagnétiques - ne peut s’en échapper.  

(5) Habituellement notée c et précisément égale à 299 792 458 ms-1

(6) Inutile de se donner mal à la tête à essayer de se représenter la quatrième dimension, notre cerveau en est incapable et même Einstein n’aurait su faire. Mais si ces jeux « dimensionnels » vous intéressent, n’hésitez pas à vous livrer à la lecture du célèbre livre d’Edwin Abbott : Flatland, qui explore au contraire des univers de dimensions inférieures.

(7) Il va de soi que les principaux auteurs de la théorie de l’inflation, Andreï Linde, Alan Guth, et Alexeï Starobinsky contestent tout à fait cette interprétation de l’inflation conçue comme une simple hypothèse ad hoc et considèrent au contraire que leur théorie est largement confortée par les toutes dernières découvertes et ne peut en aucun cas relever du modèle des épicycles (système permettant de rendre compte des mouvements planétaires - notamment des rétrogradations – dans le monde réel à partir d’un modèle géocentrique pourtant erroné (encore que, voir cet article)). On peut retrouver l’argumentation des trois célèbres cosmologistes dans l’article : « Rencontre avec les trois pères de l’inflation », Ciel et Espace numéro 534, novembre 2014, pages 42 à 45.

(8) Un espace est dit plat s’il vérifie certaines règles géométriques. Par exemple, un espace bidimensionnel, c'est à dire une surface au sens courant du terme ou un plan, est considéré comme plat si la somme des angles d’un triangle qui y serait dessiné  est égale à 180°. Cela n’est plus le cas si l’on courbe cette surface. Il existe l’équivalent de ces règles en trois dimensions et il semble que, sauf  localement à l’approche de grandes concentrations de masse, (les trous noirs par exemple) notre espace soit plat ou quasi plat. L’inflation qui a agrandi  violemment l'espace en une fraction de seconde au début de l'histoire de l'Univers aurait participé à cet état de fait.

Pour tous ceux que passionnent ces problèmes je ne peux que recommander la lecture de ces livres extraordinaires que sont « La magie du Cosmos » et « L’Univers élégant », tous deux de Brian Greene.

Source de l'illustration : Pour la science

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21 novembre 2014 5 21 /11 /novembre /2014 14:04

taches-solaires.jpgUne image qui incite à la modestie: Notre monde face à une simple structure provisoire à la surface du soleil. Photographie de Jean-Pierre Brahic.


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6 août 2014 3 06 /08 /août /2014 23:24

comete-copie-1Une bien belle image de la comète 67P/ Churyumov-Gerasimenko prise par la sonde Rosetta le 3 août 2014.

Source : ESA, sonde Rosetta, caméra Osiris.

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21 juillet 2014 1 21 /07 /juillet /2014 18:04

astonaute.jpg

Il y a 45 ans, ce 21 juillet 1969 (*), l’homme posait pour la première fois le pied sur une autre planète. Quoiqu’assez vite la chose sembla devenir banale au point que les dernières missions furent peu suivies, cet exploit reste certainement le plus grand que l’humanité ait jamais réalisé tant la tâche était difficile et le symbole extraordinaire.

L’histoire a d’ailleurs souligné l’ampleur de cette difficulté, puisque près d’un demi-siècle plus tard, rien de ce que nous avons entrepris en la matière ne peut y être sérieusement comparé.

Certes, nous avons obtenu d’intéressants résultats scientifiques ; le développement de l’électronique nous ayant permis d’envoyer force caméras et détecteurs divers sur de nombreux robots. Les planètes Vénus, Jupiter, Saturne et surtout Mars sont désormais bien étudiées et plusieurs télescopes spatiaux scrutent quotidiennement l’Univers à ses différentes échelles.

Par contre, l’exploration humaine a totalement marqué le pas et même régressé. Si, à 360 km au-dessus de nos têtes tourne une Station Spatiale, mais cela ne fait guère rêver que ceux qui y sont directement impliqués. Beaucoup s’accordent à dire que les résultats scientifiques sont loin d’être au rendez-vous et que ce complexe orbital répond surtout à des objectifs politiques. La navette spatiale, aujourd’hui au musée, si elle fut complexe sur le plan technique fut bien modeste quant à ses ambitions d’autobus de l’espace. Il y a 45 ans, la mission Apollo 11 allait mille fois plus loin pour découvrir un nouveau monde.  

La désillusion s’exprime aussi par l’abandon de tous les autres projets. En 1970 certains imaginaient que dès 1975 seraient lancés des programmes d’exploration humaine de Mars. Un lanceur à propulsion nucléaire, Nerva, fut un temps étudié et même testé. Las, tout ceci fut abandonné et les différents projets évoqués depuis n’ont jamais fait illusion bien longtemps, ni la volonté politique, ni les moyens financiers, ni les moyens techniques ne sont aujourd’hui en mesure de porter de telles ambitions.

Pour une part, cela relève d’une relative stagnation technologique, en particulier concernant les lanceurs. Aujourd’hui, 48 ans après le premier vol de Saturne 5, nous n’avons jamais fait mieux :  jamais en terme de puissance, puisque le premier étage  de cette fusée pouvait soulever plus de 3000 tonnes, jamais en terme d’efficacité puisque le ratio entre la masse placée en orbite basse (130 tonnes environ) et celle du lanceur dépassait 4% ce qui est supérieur à ce que l’on fait aujourd’hui, et enfin jamais non plus en terme de fiabilité puisque Saturne 5 connut un taux de réussite de…. 100 % (sur peu de lancements il est vrai).

Il n’y a pas eu d’évolution technologique notable. Nous nous faisons des illusions sur ce point en nous focalisant sur l’électronique, mais un lanceur c’est d’abord de la mécanique et là, les progrès ont été très minimes.

L’autre raison en est bien sûr la difficulté propre à une mission martienne. La planète rouge se trouve au mieux à 125 fois la distance qui nous sépare de la Lune et en utilisant ce que l’on nomme les trajectoires de Hohmann (les plus économiques) cela impose un voyage d’environ 18 mois (6 mois aller, 6 mois sur place, 6 mois de retour) le tout, sans possibilité sérieuse d’interrompre la mission en cas de difficulté. C’est au-delà de ce que nous savons faire, la logistique à mettre en place est trop lourde.

La dernière difficulté est d'ordre sociétal, économique et écologique. Le monde s’approche sans doute d’une confrontation aux limites physiques de la planète, il ne disposera plus ni des ressources nécessaires, ni de la volonté pour monter de tel projet. L’une des conditions du succès d’Apollo, en plus de la chance qu’il serait erroné de négliger, fut la capacité à mobiliser un pays pour un objectif clair, facilement visualisable et merveilleux. Ces conditions ne semblent pas devoir se renouveler. Le heurt entre l’Homme et son milieu risque de nous imposer d’autres priorités, et avant tout la sauvegarde écologique de la planète. C’est d’une toute autre difficulté encore, car cela nécessite une remise en cause complète de notre rapport au monde, cela suppose de renoncer à une extension permanente de nos pouvoirs, de nos effectifs, de nos productions, bref cela suppose comme le disait Alain Gras "d’établir un rapport plus humble avec la planète". Dans ce cadre-là, les grands projets spatiaux n’auront probablement plus leur place. Bien que l’Histoire soit emplie de prédictions plus tard démenties,  je fais le pari qu’au cours de ce siècle Mars ne recevra pas notre visite. Contentons-nous donc de revoir ces images extraordinaires, mais d’un autre temps.

Pour les nostalgiques

La mission Apollo 11 (Wikipédia)  

Le plus célèbre départ de l’Histoire  

Le premier pas

La mission vue par la télévision (une heure)

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(*) Le lundi 21 juillet 1969 à 2 heures 56 minutes et 20 secondes précisément en temps universel  

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12 juillet 2014 6 12 /07 /juillet /2014 14:04

PLS-Dossier-planete-Mars-juillet-sept-2014.jpgLes dossiers de "Pour la Science" proposent dans leur dernier numéro (juillet-septembre 2014) un point très complet sur nos connaissances de la planète rouge.

Vous y trouverez notamment de forts intéressants articles sur la célèbre question de l'eau sur mars et sur sa présence sous forme de saumures. Certaines marques d'écoulements intriguent les chercheurs.  L'analyse des mécanismes de formation des dunes dans l'atmosphère raréfiée de la planète est également passionnante et donne lieu à des illustrations particulièrement esthétiques. La climatologie et la géologie martiennes constituent les deux thèmes principaux de ce numéro, toutefois l'exploration n'est pas oubliée et plusieurs articles évoquent les missions passées présentes et futures. Quatre rovers se sont déja posés sur la petite planète, tous avec succès, malgré les difficultés de l'entreprise, les prochaines missions devraient préparer les tentatives de retour d'échantillons et essayer une fois de plus de répondre à la question : Mars a-t-elle connu des conditions compatibles avec l'existence de la vie ?

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Dossier "Pour la Science", numéro 84, juillet-septembre 2014. 6,95 €

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20 avril 2014 7 20 /04 /avril /2014 20:04

 

Exo360.jpgLa presse s’est fait récemment l’écho de la découverte d’une planète rapidement qualifiée de jumelle de la Terre sur laquelle on a tôt fait d’envisager la vie ! C’est aller un peu vite en besogne.

 

 

 

 

Kepler 186 f, puisque tel est son petit nom, découverte par la méthode des transits (occultation  partielle de l’étoile par la planète) orbite autour de l’étoile naine rouge Kepler 186 en 130 jours, le tout à 492 années lumières de notre monde.

Les toutes premières analyses n’ont pas permis de déceler de conditions physiques qui excluraient formellement la présence d’eau liquide à la surface de la planète. De cette non exclusion de conditions nécessaires, d’aucuns, et la presse en particulier, ont vite fait de déduire l’existence de conditions suffisantes, voire la forte probabilité d’une vie sur un astre pourtant encore bien mystérieux. La prudence devrait être de mise.

Rappelons d’abord ce que l’on entend par découverte d’une planète extrasolaire. Il ne s’agit pas de la réalisation d’une belle photo qui nous en montrerait les couleurs et les contours, laissant deviner des nuages, des océans ou de vertes prairies. Non, d’ailleurs il ne s’agit pas d’image du tout mais plutôt d’arides tableaux de chiffres à l’interprétation difficile.

Si la planète est découverte par la méthode des vitesses radiales cela signifie que de manière régulière, en l’occurrence, toutes les fois qu’elle parcourt son orbite, on décèle dans la lumière qui provient de l’étoile mère, un léger décalage tantôt vers le bleu tantôt vers le rouge. Ce décalage correspond au rapprochement et à l’éloignement de l’étoile (plus précisément à sa vitesse de rapprochement et d’éloignement  par rapport à l’observateur) dû au léger mouvement que la planète orbitant autour d’elle lui imprime. On ne voit pas la planète, on ne voit même pas le mouvement induit de l’étoile, on mesure juste un décalage spectral régulier. Ce décalage doit être finement analysé compte tenu de tous les phénomènes parasites ; notamment les complexes mouvements de l’observateur terrestre positionné sur une planète elle-même en orbite et en rotation (c’est encore plus compliqué quand l’observateur est un satellite). D’autres sources propres à l’étoile étudiée peuvent également générer des décalages.

Si la planète est, comme en ce cas, découverte par la méthode dite des transits, on mesure alors une très  légère baisse de la luminosité de l’étoile quand la planète passe entre elle et l’observateur (phénomène d’occultation). Mais là aussi, pas d’image, inutile de rêver à une photo de l’étoile avec un petit point devant comme on peut en voir lors des transits de Vénus ou de Mercure, non, tout cela est beaucoup trop loin.

On le voit, les preuves sont ténues et leur interprétation difficile. Bien sûr, les astronomes ont travaillé sérieusement et cette planète existe certainement, toutefois, nombreuses sont les raisons d’être prudent.

Tout d’abord, (voir l’article de Ciel et Espace) du peu que l’on sait, les conditions sur cette planète sont très différentes des nôtres. Son étoile est beaucoup plus petite et moins chaude que le soleil (c’est le cas de la majorité des étoiles) et la planète verrait ses périodes de rotation et de révolution synchronisées ce qui induirait la présence d’un hémisphère toujours éclairé et d’un autre toujours dans la nuit. Nous serions bien déconcertés sur un tel monde : brulant d’un côté, glacé de l’autre. Si vie il y a, elle a dû faire preuve de formes d’adaptation très particulières.

Mais la principale source de critiques que l’on peut adresser aux commentaires excessivement enthousiastes est la confusion entre les conditions nécessaires et les conditions suffisantes.

Il semble que la planète orbite dans la zone dite habitable c’est-à-dire où l’intensité du rayonnement de l’étoile n’est ni trop forte, ni trop faible pour interdire la présence d’eau liquide. Cela ne signifie pas qu’il y ait de l’eau liquide (et encore moins de façon durable). Cela signifie juste que nous ne sommes pas en mesure d'assurer qu'il n'y en ait pas. Pour que dans ces conditions il y ait effectivement de l’eau, il faudrait que la planète en possède (de façon native ou apportée par les comètes) et que cette eau soit maintenue en place par une atmosphère, car sans atmosphère l’eau se transforme en glace ou bien se sublime mais ne peut rester liquide, c’est par exemple ce qui se passe sur la Lune, l’eau liquide ne peut y subsister en surface.

On voit donc que d’une non interdiction, on passe à une plausibilité d’existence, c’est un pas vite franchi. Quant à la vie sur cette planète, c’est encore une autre histoire. Bien sûr, l’eau semble une condition nécessaire à la vie, mais là encore, pas une condition suffisante, s’il y avait de l’eau, y aurait-il de la vie ? Nous n’en savons rien. Rappelons que malgré toutes nos connaissances en biologie, même avec de l’eau et tous les nutriments du monde nous sommes bien incapables de recréer la vie. Le monde est subtil, ne nous jetons pas sur des évidences trop faciles, même si elles vont dans le sens de nos désirs.

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Voir ici un petit exposé des trois principales méthodes de détection des planètes extrasolaires.  

Source de l’image : Nasa (vue d’artiste, il ne s’agit évidemment en rien d’une photo). 

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16 avril 2014 3 16 /04 /avril /2014 12:04

PLS CosmosSous ce titre, la revue Pour la Science publie dans ses dossiers trimestriels un numéro consacré aux grands sujets de la cosmologie.

On y trouve ainsi une étude des "super supernovae", des explosions plus gigantesques encore que celles des supernovae classiques. Ces cataclysmes concerneraient des étoiles d'au moins 140 masses solaires qui exploseraient en fin de vie selon un mécanisme particulier mettant en cause l'antimatière. On pensait jusqu'alors que ces étoiles ne pouvaient exister, la force du vent stellaire sur les plus grands astres étant censée empécher la création de tels 'monstres'. Vous n'échapperez pas non plus aux mystères des trous noirs, des étoiles noires,  ni à ceux de la fameuse matière du même nom. Interrogations aussi sur l'inflation primordiale, cette théorie largement acceptée fait quand même l'objet de quelques doutes. Un petit tour également sur les fameux multivers qui nous plonge dans le vertige des infinis. Un mot bien sûr sur les ondes gravitationnelles aujourd'hui au coeur de l'actualité. Le plus surprenant peut-être, ces descriptions de la topologie de l'Univers. Une vision holographique nous permettrait de considérer qu'il est égal de voir notre univers quadridimensionnel tel quel, ou simplement comme un univers tridimensionnel qui, d'un certain point de vue ferait apparaitre une quatrième dimension, de la même façon qu'un hologramme basé sur un support à deux dimensions peut faire apparaitre une image ayant toutes les apparences d'un objet en trois dimensions. Attention, la bonne compréhension de cet article suppose de n'être effrayé, ni par la gravité quantique, ni par les espaces hyperboliques et moins encore par la célèbre théorie des cordes. Dans cette univers-là, la gravitation ne serait qu'une illusion, au même titre que la dimension supplémentaire ! 

La représentation globale de l'Univers est-elle accessible à l'esprit humain ?

 

Dossier "Pour la Science", numéro 83, avril-juin 2014, 120 p, 6,95 € 

Voir ici la présentation de Pour la Science sur leur site

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26 février 2014 3 26 /02 /février /2014 10:04

Le plan de révolution des anneaux de Saturne n'est pas parallèle à celui de la révolution de la planète autour du Soleil, il en résulte parfois, vu depuis la Terre, où ici, photographié depuis la sonde Cassini en orbite, cette étrange perspective.  

Les anneaux, observés par la tranche, se trouvent réduits à une étroite bande bleue, mais leur ombre, au contraire, s'étale et se courbe sur la planète; leur structure et  leurs divisions sont ainsi mises en évidence. On devine aussi deux satellites. (source : Nasa)

saturne-anneaux-caches.jpg

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30 décembre 2013 1 30 /12 /décembre /2013 16:04

Le blog "Les Etoiles" vous présente tous ses voeux pour 2014

Bonnes et heureuses fêtes à tous

 

 

A cette occasion, voici un petit reportage pour le 45ème anniversaire du premier " lever de Terre " jamais observé depuis l'orbite lunaire, c'était à Noël 1968, lors de la célèbre mission Apollo 8.

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