« Dans le tissu de l'espace comme dans la nature de la lumière, figure, en tout petit, la signature de l'artiste. »- Carl Sagan

GLOSSAIRE

  • Étoile à neutron

    Étoile à neutron

    Étoile de très petite taille composée principalement de neutrons, un type de particule élémentaire neutre sans charge électrique. Le plus souvent, une étoile à neutron est le résidu de l'explosion d'une supernova.

  • Étoile binaire

    Étoile binaire

    Paire d'étoiles liées par la force de gravité (force d'attraction) et tournant l'une autour de l'autre.

  • Singularité

    Singularité

    Une singularité est un point où la théorie ne s'applique plus. On trouve une singularité là où les lois de la physique s'achèvent, par exemple dans les trous noirs.

  • Sursaut gamma

    Sursaut gamma

    Les sursauts gamma 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 les évènements les plus lumineux de l’Univers, après le Big Bang.

  • Trou noir

    Trou noir

    Région de l'Univers en effondrement gravitationnel irréversible, dont le champ de gravitation est si intense que rien, pas même la lumière, ne peut en sortir.

  • Trou noir intermédiaire

    Trou noir intermédiaire

    Trou noir dont la masse varie entre 100 et 10 000 fois celle du Soleil.

  • Trou noir stellaire

    Trou noir stellaire

    Trou noir dont la masse est d'au moins quelques fois la masse du Soleil. Ce type de trou noir se forme par effondrement gravitationnel d'une étoile supergéante.

  • Trou noir super massif

    Trou noir super massif

    Trou noir dont la masse est de plus d'un million de fois celle du Soleil.

  • Vitesse d'échappement

    Vitesse d'échappement

    C’est la vitesse minimale qu'il faut donner à un projectile pour l'extraire d'un champ d'attraction dans lequel il se trouve plongé. Sur la Terre la vitesse d'échappement est de 11 km/s. D'un trou noir, rien ne s'échappe, pas même la lumière.

DÉCOUVERTES

Qu'est-ce qu'un trou noir?

Contenu: Vidéo
Type: Extrait
Source: Groupe ECP
Avec: Hubert Reeves
et Jean-Pierre Luminet
Durée: 02:37

Qu'est-ce qu'un trou noir?

Contenu: Vidéo
Type: Extrait
Source: Groupe ECP
Avec: Hubert Reeves
et Jean-Pierre Luminet
Durée: 02:37

La créature la plus délirante du zoo cosmique est sans contredit le trou noir. Résultat de la contraction ultime de la matière, le trou noir est tellement «attractif» que même la lumière ne peut s'en échapper.

DÉCOUVERTES

Comment détecter un trou noir?

Contenu: Vidéo
Type: Extrait
Source: Groupe ECP
Avec: Jean-Pierre Luminet
Durée: 04:45

Comment détecter un trou noir?

Contenu: Vidéo
Type: Extrait
Source: Groupe ECP
Avec: Jean-Pierre Luminet
Durée: 04:45

Les trous noirs sont parmi les objets les plus opaques de l'Univers. Heureusement, ils sont par contre parmi les plus attractifs, et c'est par leur pouvoir d'attraction démesuré que nous pouvons les détecter. Les trois noirs géants sont les ogres les plus monstrueux du zoo cosmique, mais ils ne sont pas des armes de destruction massive. Les jets de matière qu'ils éjectent auraient contribué à allumer les premières étoiles et à former les premières galaxies.

INSTRUMENTS

Very Long Baseline Interferometer

Contenu: Vidéo (anglais)
Type: Extrait
Source: Groupe ECP
Avec: Norbert Bartel
Durée: 01:39

Very Long Baseline Interferometer

Contenu: Vidéo (anglais)
Type: Extrait
Source: Groupe ECP
Avec: Norbert Bartel
Durée: 01:39

Le Very Long Baseline Interferometer (VLBI), ce célèbre réseau de radiotélescopes qui s’étend sur plusieurs continents, est en fait un seul radiotélescope géant dont la parabole a la taille de la Terre! Le VLBI et les quasars (qui abritent un trou noir supermassif) nous permettent d'utiliser un GPS, par exemple, avec une très grande précision.

IMAGES EMBLÉMATIQUES

Trou noir Sagittarius A*

Contenu: Image
Type: Infra-rouge
et spectromètre
Source: NASA/ESA
Date: 2009

Trou noir Sagittarius A*

Contenu: Image
Type: Infra-rouge
et spectromètre
Source: NASA/ESA
Date: 2009

Au cœur du centre de la Voie lactée se cache un trou noir supermassif, Sagitarius A (Sgr A sur l'image). Il est masqué derrière un tissu de nouvelles étoiles et de gaz. Cette composition est un assemblage d'images des télescopes Hubble (infra-rouge proche) et Spitzer (spectromètre) captées en 2004, 2005 et 2008. C'est la plus détaillée à ce jour.

CHIFFRES

Les étoiles

Contenu: Image interactive
Type: Animation
Source: Groupe ECP

Les étoiles

Contenu: Image interactive
Type: Animation
Source: Groupe ECP

SAVANTS

John Archibald Wheeler, physicien américain

Contenu: Texte
Type: Biographie
Image: University of Texas

John Archibald Wheeler, physicien américain

John Archibald Wheeler est né à Jacksonville, en Floride, le 9 juillet 1911. Il n’a pas encore 22 ans lorsqu’il obtient son doctorat en physique, à l’Université Johns Hopkins. Il effectue ses travaux de recherche de thèse, sur la théorie de la dispersion et l'absorption de l'hélium. John est un expert en fission nucléaire, et la communauté scientifique internationale considérera Wheeler, comme le physicien des physiciens. Il fréquente les grandes personnalités de la physique moderne, comme Niels Bohr et Albert Einstein.

En 1939, il est coauteur du premier article sur la théorie de la fission nucléaire, avec le grand physicien danois, Niels Bohr. Comme lui, il est préoccupé par des questions philosophiques sur la nature du cosmos et la place de l’Homme dans l'Univers. Au cours de la Seconde Guerre mondiale, Wheeler, avec de nombreux autres physiciens, interrompt sa carrière universitaire pour participer à l'élaboration de la bombe atomique américaine. Il travaille sur le Site de Hanford à Washington, pour le Projet Manhattan, où plusieurs grands réacteurs nucléaires ont été construits pour produire le plutonium de la bombe atomique.

Wheeler ravive aussi l'intérêt sur la relativité générale. Il essaie même de terminer le gigantesque projet sur la théorie unifiée, chère à Albert Einstein, mais sans succès, la gravitation, l'électromagnétisme, la force nucléaire forte et faible n'entrent pas dans son espace-temps courbé. Selon Einstein, ces quatre forces sont probablement des manifestations différentes d'une seule et même force. Aujourd'hui encore ces quatre forces restent à unifier. Mais le travail de Wheeler sur la relativité générale inclus, la théorie de l'effondrement gravitationnel. C'est à partir de cette théorie que le terme de «trou noir» a été inventé, lors d'une conférence qu'il a donnée à la Goddard Institute of Space Studies, en 1967.

On doit aussi à Wheeler, l'équation de Harrison-Wheeler qui décrit la matière nucléaire à haute densité. Dans les étoiles à neutrons, contrairement aux planètes et aux étoiles ordinaires, les champs magnétiques sont super puissants, tellement puissants qu'ils déforment jusqu'aux atomes constituant la matière. John Wheeler popularisa le terme de trou noir pour désigner ce que l'on nommait à l'époque, «astres occlus».

De 1930 à 1978, il est professeur à Princeton. Sa priorité est l'enseignement des jeunes esprits, qu'il considère comme les plus importants et parmi ses étudiants diplômés, il y avait Richard Feynman, Kip Thorne, Jacob Bekenstein et Hugh Everett. Il dirigea d'ailleurs la thèse d'Everett qui introduisit l'interprétation de la mécanique quantique connue sous le nom des «univers multiples».

De 1976 à 1986, Wheeler est directeur du Centre de physique théorique à l'université du Texas. En 1997, Wheeler reçoit le Prix Wolf en physique. John Archibald Wheeler, est mort à 96 ans d’une pneumonie, le 13 avril 2008 à Hightstown, dans le New Jersey.

LES PENSÉES DE JOHN WHEELER

L'esprit tourmenté de John Wheeler: «On peut parler de personnes comme Bouddah, Jésus, Moïse, Confucius... Mais ce qui m’a vraiment convaincu qu’elles avaient existé, ce sont mes conversations avec Niels Bohr.» Il réfléchira profondément sur le rôle de l’observateur en mécanique quantique et même sur l’idée d’une création évolutive de l’Univers et de la conscience. On trouve parfois dans ses écrits des références à la philosophie hindoue.

Au cours de ses spéculations philosophiques, certains de ses collègues se demandaient si Wheeler n’était pas devenu un peu fou. Cela le conduisit aussi à chercher dans la théorie de l’information, les racines des lois de la physique. Là encore, Wheeler montre son génie visionnaire, car c'est un champ actif de la recherche actuelle, en particulier avec les travaux sur l'information quantique.

Wheeler est tourmenté par la complexité de l’Univers, qui défie l'esprit humain. Malgré tout, il a confiance aux capacités de l'humanité à percer les secrets de l’Univers. «C’est à partir de peu de chose, que chaque particule, chaque champ de force, l'espace-temps lui-même, engendre sa fonction, sa signification, son existence entière, même si dans certains cas les machines informatiques répondent que par oui ou par non.

«C'est ce “peu”, qui symbolise l'idée que chaque élément du monde physique a très profondément, dans la plupart des cas, une source immatérielle, que nous appelons la réalité qui surgit de l'analyse du oui ou du non, enregistré par les machines, en bref, que toutes les choses physiques sont des informations théoriques sur l'origine et que cela correspond à un univers participatif.

«Nous vivons encore dans l’enfance de l’espèce humaine, tous les horizons que sont la biologie moléculaire, l’ADN, la cosmologie, commencent juste à s’ouvrir. Nous sommes justes des enfants à la recherche de réponses et à mesure que s’étend l’île de la connaissance, grandissent aussi les rivages de notre ignorance.

«Sûrement un jour, on peut l’espérer, nous saisirons l’idée centrale derrière toute chose. Elle sera si simple, si belle, si convaincante que nous nous dirons alors: oh, comment cela aurait-il pu être autrement! Comment avons-nous fait pour rester aveugle aussi longtemps!»

Adapté de Christian Simoes, http://www.astronoo.com
Image: University of Texas

CHIFFRES

Même la lumière

Contenu: Image interactive
Type: Animation
Source: Groupe ECP

Même la lumière

Contenu: Image interactive
Type: Animation
Source: Groupe ECP

DIVERSITÉ COSMIQUE

Les trous noirs (conférence en 9 parties)

Contenu: Vidéo
Type: Conférence
Source: CERIMES
Avec: Jean-Pierre Luminet
Durée: 10:15

Les trous noirs (conférence en 9 parties)

Contenu: Vidéo
Type: Conférence
Source: CERIMES
Avec: Jean-Pierre Luminet
Durée: 10:15

Les trous noirs sont la spécialité de Jean-Pierre Luminet. Durant cette conférence, il lève une partie du mystère qui entoure les trous noirs, ces curieux objets de l'Univers.

Partie 1: Historique + destin des étoiles • Partie 2: Destin des étoiles (suite) + formation d'un trou noir + Eta Carina + sursaut gamma • Partie 3: Sursaut gamma (suite) + caractéristiques d'un trou noir • Partie 4: Caractéristiques d'un trou noir (suite) + comportement + paradoxe de l'information + représentations d'un trou noir • Partie 5: Représentations d'un trou noir (suite) + mirages gravitationnels + trou de vers + voyage dans un trou noir • Partie 6: Trou de vers (suite) + observation + création de trous noirs • Partie 7: Création de trous noirs (suite) + théorie des supercordes + détection + trous noirs galactiques • Partie 8: Trous noirs galactiques (suite) + crêpes stellaires + détecteur d'ondes gravitationnelles • Partie 9: Le destin de l'Univers + rayonnement fossile et expansion + calendrier cosmique du futur.

Conférence captée en 2007 à l'Institut d'astrophysique de Paris. Durée totale: env. 80 min.

DÉCOUVERTES

Record de masse

Contenu: Vidéo
Type: Entrevue
Source: Groupe ECP
Avec: Jean-Pierre Luminet
Durée: 01:24

Record de masse

Contenu: Vidéo
Type: Entrevue
Source: Groupe ECP
Avec: Jean-Pierre Luminet
Durée: 01:24

Le record de masse pour un trou noir, détenu depuis janvier 2008, est de 18 milliards de fois celui du Soleil; il s’agit d’un super trou noir occupant le cœur du quasar OJ287, à 3,5 milliards d’années-lumière de nous. Il se paye le luxe d’avoir un partenaire plus petit (toutes proportions gardées!): un trou noir de 100 millions de masses solaires, qui orbite autour de lui en douze années; c’est d’ailleurs l’analyse de l’orbite du petit qui permet d’estimer la masse du gros.

Source: Jean-Pierre Luminet et Elisa Brune. Bonnes nouvelles des étoiles (2009).