cepheides

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.

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)

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

      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… 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 blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

     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 ».

     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…

               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

 
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 blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Mise à jour : 31 octobre 2010

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 sujet mort d'une étoile). 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. 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 ». 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 blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Mise à jour : 31 mai 2009

     Sans remonter jusqu’aux « Martiens » de la Guerre des Mondes de H.G. Wells ou aux « petits hommes verts » qui leur succédèrent, il faut bien reconnaître que l’imagination des hommes à propos d’une éventuelle vie extra-terrestre a été presque sans limite. S’il a existé des descriptions parfaitement grotesques, certaines tentatives ont été assez convaincantes. Je pense aux arachnides logiques de A.E. Van Vogt (dans « les armureries d’Isher ») ou aux triades fusionnelles imaginées par Isaac Asimov dans son livre « Les Dieux eux-mêmes ». Bien des années après la rédaction de ces ouvrages qui firent rêver des générations d’amateurs de science-fiction, la question demeure posée : peut-il exister une vie en dehors de la Terre ?
     On pense bien sûr à une vie intelligente avec laquelle communiquer et échanger mais, en réalité, dans un premier temps, on se contenterait bien de n’importe quelle forme de vie, même la plus infime… Alors, en cette année 2010, voyons cela d’un peu plus près.

 

              1. Bref retour en arrière

 
     Depuis la révolution copernicienne qui nous a appris que la Terre n’est certainement pas le centre du Monde (voir sujet la Terre, centre du monde), la question de savoir s’il était possible que la Vie soit apparue ailleurs que sur notre planète a taraudé bien des esprits. Les débuts de cette quête furent d’ailleurs difficiles puisque Giordano Bruno – pour ne citer que lui - périt sur le bûcher pour avoir imaginé une telle hypothèse. Vers la fin du XIXème siècle, les esprits s’étant calmés, certains scientifiques étaient persuadés que Mars, par exemple, était habitée et que, à l’aide d’un bon télescope, on pouvait y distinguer d’immenses réseaux de canaux dont l’origine volontaire n’était pas mise en doute.
     L’astronome Camille Flammarion, une sommité de l’époque dans sa discipline (il laissa une œuvre monumentale), était tellement persuadé de l’existence de créatures extraterrestres qu’il en était arrivé à les décrire avec force détails. Ces êtres étranges n’étaient d’ailleurs le plus souvent pas représentés sous un aspect très sympathique si l’on en juge par le premier grand livre de science-fiction, déjà cité, « la guerre des mondes » de Wells, un concept le plus souvent repris par ses successeurs. Il est vrai que ce qui est mal connu effraie. Hélas, il fallut par la suite déchanter ; les premières sondes d’exploration spatiale confirmèrent ce dont on commençait à se douter : en dehors de la Terre, il n’existe sur les autres planètes qu’étendues désertiques brûlantes ou glacées, sans possibilité de vie comme nous la connaissons.

 

               2. Quel type de vie extraterrestre ?

 
     Au premier abord, on pense évidemment à une vie semblable à la nôtre, à la nuance près des différences exotiques de rigueur. Mais, au fond, pourquoi ? On sait que la vie sur Terre est formée à partir de la chimie du carbone mais est-il concevable qu’une matière vivante puisse se créer à partir d’une autre chimie, par exemple celle de l’azote ou de l’ammoniac ? Cette idée – qui n’est pas si saugrenue qu’il y paraît au premier abord - pourrait peut-être affranchir la vie de la nécessaire présence de l’eau pour apparaître… En réalité, nous n’en savons rien et surtout pas quelles formes une telle vie si étrange pourrait revêtir, ni même si nous saurions la reconnaître.
    De ce fait, les scientifiques, quand ils cherchent des traces de vie, même la plus ténue, s’en tiennent à celles qui ressemblent le plus à celles que nous connaissons. Du coup, il paraît totalement nécessaire qu’il y ait, à un moment ou à un autre de cette évolution, la présence d’un élément indispensable : l’eau liquide.
     C’est ici que la recherche devient difficile : l’eau propice à l’éclosion de la vie ne se rencontre guère dans notre système solaire. Les autres planètes telluriques (voir glossaire) n’en possèdent certainement pas (sauf peut-être Vénus) et l’on sait les efforts soutenus qui sont actuellement entrepris pour trouver quelques gouttes du précieux liquide sur Mars. Les planètes gazeuses ont certes des satellites (comme Titan ou Encelade, voire Ganymède) qui sont de bons candidats pour renfermer de l’eau mais certainement en grande profondeur et sous des km de glaces inhospitalières. Il faut donc probablement regarder plus loin. C’est alors qu’on se rend compte que notre Galaxie et ses étoiles innombrables n’est pas forcément si accueillante.

 

               3. Les facteurs limitants

 
     La Vie, du moins une vie voisine de celle que nous connaissons, est finalement fragile. Plus encore, son apparition nécessite l’absence d’un certain nombre d’éléments défavorables, certains d’entre eux assez fréquents dans la Galaxie, d’autres beaucoup plus rares mais rendant stériles d’immenses étendues galactiques. En somme, comme il existe (on le verra par la suite) une zone « habitable » du système solaire, il existe une zone de même nature à l’échelle de la Voie lactée. Quels sont donc ces facteurs stérilisants ?

 
          • Le trou noir central
     A tout seigneur, tout honneur, il existe au centre de notre Galaxie, comme probablement dans toutes les autres, un trou noir géant. La vocation – si je puis ainsi m’exprimer – d’un trou noir est d’absorber la matière, toute la matière qui se trouve à sa portée. Il peut s’agir d’étoiles mais également de matière inorganisée, notamment des gaz. En pareil cas, de gigantesques émissions de radiations se produisent (voir l’article trous noirs), radiations évidemment incompatibles avec la Vie… Toutefois, concernant la Voie lactée, son trou noir central semble actuellement en repos (mais cela n’a sans doute pas toujours été le cas), repos que l’on imagine durer depuis assez longtemps pour que la Terre ait pu être fertile. Mais ailleurs ?

 
          • L’absence d’éléments nécessaires à la Vie 
     Grâce à l’explosion des supernovas (voir ci après), un certain nombre d’éléments indispensables à la Vie comme le carbone, le fer, etc. sont disséminés en une sorte de « pollinisation » galactique afin d’être incorporés dans des étoiles comme le Soleil et leurs cortèges de planètes (Au passage, rappelons qu’il aura fallu la disparition d’une première génération d’étoiles, appelées primordiales, pour arriver aux étoiles actuelles composées de ces éléments dits « lourds »).
     Plus on s’éloigne du centre galactique, moins il y a d’étoiles et de supernovas « nourricières » et donc moins de chance d’arriver à la formation de systèmes complexes. En d’autres termes, la périphérie de la Voie lactée, à l’instar de son centre et de son trou noir, est peu propice à l’éclosion de la Vie : c’est ainsi que se délimite la « zone habitable » de la Galaxie (et certainement de toutes les autres).

 
          • Une trop grande densité stellaire
      Nous venons de voir que, en périphérie galactique, la rareté des étoiles était probablement un facteur limitant. A l’inverse, vers le centre, et outre le trou noir géant déjà évoqué, le foisonnement d’étoiles est aussi un facteur peu propice à la Vie. Bien que nous n’en n’ayons pas de certitude, il paraît probable que, à la manière de ce qui se passe chez les binaires ou dans les systèmes d’étoiles multiples (voir sujet étoiles doubles et systèmes multiples), d’ailleurs assez nombreux, cette abondance d’étoiles doit entraîner des perturbations gravitationnelles rendant instables les systèmes planétaires s’y trouvant. Or, on le sait bien, ce dont la Vie a besoin pour apparaître et se développer, c’est de stabilité et de temps…

 
          • Les étoiles géantes
     Je viens d’évoquer le temps et, c’est vrai, il en faut beaucoup pour que la vie apparaisse… Songez que, pour notre planète, près de 3 milliards d’années ont été nécessaires pour passer des premières cellules organisées, les algues bleues, à l’explosion cambrienne ! Cela a été possible précisément parce que le Soleil est une naine jaune, une étoile dont l’espérance de vie avoisine les 10 milliards d’années : or notre Soleil est déjà à la moitié de son existence et c’est seulement à présent qu’une espèce raisonnablement intelligente réussit à émerger. Les étoiles géantes, précisément en raison de leur taille, n’ont pas cette durée de vie. En quelques centaines de millions d’années, elles épuisent leur combustible nucléaire et sont alors le lieu de transformations cataclysmiques. Non, s’il faut chercher, une vie extraterrestre, ce sera certainement auprès d’une étoile comme la nôtre, de préférence solitaire. Il y en a heureusement beaucoup…

 
          • Les supernovas
     Jadis, les anciens, voyant soudainement apparaître dans leur ciel un point lumineux nouveau et intense, croyaient à la naissance d’une étoile (d’où le nom de nova) alors que, bien au contraire, il s’agit de la mort d’une étoile, la plupart du temps massive (voir sujet mort d'une étoile),. En pareil cas, l’étoile mourante expulse dans l’espace radiations et nuage de matière, le « rémanent » de la nova, dont les effets peuvent être contraires : un premier aspect est bénéfique puisque ces supernovas sont indispensables à la Vie car, comme on l’a déjà mentionné, elles distribuent dans l’espace ces fameux éléments lourds vitaux. Mais elles sont aussi dangereuses : être trop proche de l’une d’entre elles et c’est la garantie de recevoir d’intenses radiations nocives. Il s’agit d’ailleurs peut-être là d’une cause possible expliquant certaine extinctions massives survenues dans le passé de notre planète. Les supernovas sont heureusement rares, du moins à notre échelle de temps, puisqu’on estime que, dans la Voie lactée, il n’en apparaît pas plus de 3 ou 4 par siècle.

 
          • Les hypernovas
     Une hypernova est un cas très spécial de supernova : il s’agit de l’explosion d’une supergéante extraordinairement massive (au moins 40 masses solaires) qui aboutit directement à la formation d’un trou noir stellaire. Le cataclysme est immense et peut intéresser des milliers d’années-lumière, les radiations (dont les fameux sursauts gamma, voir glossaire) détruisant toute vie dans le périmètre. Là-aussi, ce type de catastrophe stellaire – et les rayons gamma associés – ont été accusés de certaines extinctions de masse survenues dans le passé de notre planète, notamment celle de l’ordovicien il y a 450 millions d’années (voir le sujet de paléontologie les extinctions de masse). L’explication en est la destruction de la couche d’ozone entourant la Terre dont on sait le rôle fondamental dans la filtration des rayons ultraviolets solaires. 
     La puissance théorique d’une hypernova est d’un million de fois celle d’une supernova « ordinaire » c’est dire l’impact sur l’environnement galactique ! Heureusement, ce type d’événement est véritablement très rare… et la Terre semble relativement à l’abri puisque l’étoile géante la plus proche susceptible d’exploser en supernova est située à 8000 années-lumière (η Carinae dans la Carène, voir glossaire).

 
          • Les naines rouges
     Ces astres sont à la limite de ce que l’on appelle des étoiles (avec une masse un peu inférieure, on a les naines brunes qui, elles, ne sont pas des étoiles puisqu’elles sont incapables de démarrer des réactions nucléaires). Les naines rouges sont très peu massives et rayonnent faiblement mais elles sont aussi les plus nombreuses de l’univers. Dans notre proche environnement, par exemple, sur 30 étoiles, 20 sont des naines rouges, à commencer par la plus proche, Proxima du Centaure. C’est donc leur nombre qui, statistiquement, en font des candidates à l’émission de radiations diverses lors de leurs relativement fréquentes éruptions, des radiations peu compatibles avec l’apparition de la vie.

 
          • Les nébuleuses planétaires
     Disons le tout de go : ces nébuleuses n’ont rien à voir avec les planètes. Le terme, impropre, est un héritage de l’histoire de l’astronomie, lorsque les plus puissants outils d’observation ne distinguaient que des taches plus ou moins arrondies qui ressemblaient à des planètes. Il s’agit en réalité de nuages de gaz provenant le plus souvent de la mort d’étoiles de petite taille (moins de 8 masses solaires). On se souvient (voir sujet mort d'une étoile) que ce type d’étoiles – dont fait partie le Soleil – transforme l’hydrogène en hélium. Lorsque celui-ci est à son tour complètement consommé, le cœur de l’étoile se change en naine blanche tandis que ses couches externes sont expulsées à grande vitesse (30 km/sec) dans l’espace : ce sont ces nuages de matière que l’on nomme nébuleuses planétaires. 
     Ces objets, par leurs formes changeantes et leurs couleurs éclatantes, figurent d’ailleurs parmi les plus belles images que l’on puisse observer en astronomie. Comme pour les supernovas déjà citées, ces formations de matière participent à l’enrichissement de l’Univers mais, si d’aventure, une étoile venait à les traverser, cette dernière serait comme isolée du reste de la Galaxie : les autres étoiles seraient masquées, le ciel transformé et l’écologie de tout le système fortement perturbée…

 

               4. La Terre, une planète d’exception ?

 
     On comprend donc, à l’énumération de tous ces périls, que notre Galaxie (comme certainement toutes les autres) recèle bien des dangers : l’éclosion de la Vie, et, a fortiori, d’une intelligence, ne peut certainement pas se faire n’importe où et n’importe quand. Est-ce à dire que la Terre, notre Terre, jouit d’un statut privilégié, qu’elle est, en quelque sorte, « exceptionnelle ? Quels sont donc ses atouts qui la rendent si précieuse ? Et, plus encore, la situation de notre planète si favorable à l’apparition de la Vie peut-elle se reproduire ? Existe-t-il, dans les incommensurables étendues galactiques, des planètes ressemblant à peu près à la Terre et peut-on donc penser que la Vie a des chances d’y exister ? Ce sont quelques unes des questions que je m’efforcerai d’aborder dans le prochain article (vie extraterrestre 2), suite de celui-ci.

Glossaire (d'après Wikipedia France)

     * planète tellurique : les planètes telluriques (du latin tellus, la terre, le sol), en opposition aux planètes gazeuses, sont des planètes de structure zonée en forme de sphères emboîtées semblable à celle de la Terre; c'est-à-dire qu'elles possèdent en général trois enveloppes concentriques (noyau, manteau et croûte). Leur surface est solide et elles sont composées principalement d'éléments non volatils ; généralement des roches silicatées et éventuellement un noyau métallique. Leur densité est donc relativement importante et comprise entre 4 et 5,5. 
     Dans le système solaire, les planètes telluriques sont les quatre planètes internes, situées entre le Soleil et la ceinture d'astéroïdes : Mercure, Vénus, la Terre et Mars. La Lune ainsi que les plus gros satellites naturels des autres planètes ont une structure similaire et pourraient donc aussi être qualifiés de telluriques.
     On recherche activement des planètes de ce genre parmi les systèmes planétaires autres que le nôtre, mais leur détection est rendue difficile par leur faible masse (et leur proximité à l'étoile) comparée à celle des géantes gazeuses et des étoiles. Une exoplanète tellurique a été découverte et cette découverte a été rendue publique en avril 2007 : Gliese 581 c (une autre semblait avoir été découverte, OGLE-2005-BLG-390Lb, le 26 janvier 2006).

 
     * sursauts gamma : Les sursauts gamma ou sursauts de rayons gamma (en anglais, gamma-ray bursts, abrégé en GRB) sont des bouffées de photons gamma qui apparaissent aléatoirement dans le ciel. Ils sont situés à de très grandes distances de la Terre et sont de ce fait les évènements les plus lumineux de l’Univers, après le Big Bang.
     Les sursauts gamma sont liés aux stades ultimes de l’évolution stellaire et aux trous noirs. Les disparités observées entre les sursauts longs et les sursauts courts ont conduit depuis longtemps à penser que l’astre à l’origine du sursaut gamma, le progéniteur, devait être en fait de deux natures diverses.
     On pense depuis 1998 que les sursauts longs (les plus étudiés) sont liés à la mort d’étoiles massives. On suppose qu’ils sont produits par un trou noir en formation lors de la mort de ce type d’étoiles.
     La nature des sursauts courts a été plus élusive pendant longtemps. On pense que le progéniteur des sursauts courts n’est pas une étoile massive mais une binaire contenant des objets compacts (étoile à neutrons ou trou noir). Ces binaires rayonnent de l’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles et peu à peu se rapprochent. Lorsqu’ils deviennent trop proches l’un de l’autre, les objets compacts fusionnent, donnant naissance à un trou noir. C’est cette naissance qui serait annoncée à travers l’Univers par un bref flash de photons gamma.

 
     * Eta Carinae : (η Carinae ou η Car) est une étoile hypergéante variable bleue se trouvant entre 7000 et 10000 années lumière de la Terre. Situé dans la constellation de la Carène, c'est une des plus fameuses étoiles du ciel austral. Sa luminosité est environ quatre millions de fois supérieure à celle du soleil, et sa masse estimée est environ 100 à 150 masses solaires. Cette étoile est l'une des étoiles les plus massives actuellement découvertes.

 Images

     1. la Terre (sources : http://www.astrosurf.org/)

     2. océan (sources : http://etpiscess.blogdrive.com)

    3. système binaire X massif : une supergéante bleue et sa compagne, une étoile à neutrons (vue d'artiste ; sources : www.space-art.co.uk)

     4. nébuleuse planétaire NGC 6751 (sources : www.astro-rennes.com)

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

Mots-clés : H G Wells, planète tellurique, zone habitable de la Galaxie, trou noir central, étoiles primordiales, étoiles géantes, supernova, hypernova, sursauts gamma, naine rouge, nébuleuse planétaire

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

Mise à jour : 22 février 2010