vendredi, 18 août 2017

Les toutes, toutes premières fois

Comment tout (ou presque) a commencé !

Les tout derniers jours de la Voie lactée

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Posté par fabrice
 

+ 6 milliards d’années

La grande collision !

 

Fonçons vers le futur ! Un futur lointain et pas nécessairement heureux, du moins pour notre Voie lactée ! Un futur qui nous transporte dans 6 milliards d’années, c’est-à-dire, une durée supérieure à celle qui nous sépare de la naissance du système solaire.

Si à ce moment nous regardions le ciel, que verrions-nous ? Une voûte céleste qui ne ressemble en rien à celle que nous connaissons.

Le disque laiteux habituel qui caractérise notre vision de la Voie lactée, notre galaxie, a totalement disparu ou presque. Evaporé ou plutôt absorbé, mélangé à un « autre nuage » d’étoiles.

Ce que nous observerions alors, ce sont les toutes dernières traces de la Voie lactée qui achève sa fusion avec une autre galaxie, la galaxie d’Andromède. Bientôt, la Voie lactée sera totalement rayée de la carte céleste et deviendra une légende  !

Le tout début de la fin pour la Voie lactée dans 4 milliards d’années

La danse nuptiale entre la Voie Lactée et la galaxie d’Andromède a en réalité débuté 2 milliards d’années plus tôt. Dans 4 milliards d’années en effet, ces deux galaxies vont entrer en collision.

La Voie lactée (à gauche) et Andromède qui entament leur fusion

La Voie lactée (à gauche) et Andromède qui entament leur fusion; le ciel dans près de 4 milliards d'années - Nasa

 

C’était prévu de longue date et confirmé par les simulations conduites par la NASA à partir des données fournies par le télescope spatial Hubble (1).

Programmé et donc inévitable. Pourtant, en 2012, la galaxie d’Andromède se situe encore à 2.5 millions d’années-lumière (une année-lumière correspond à près de 10 000 milliards de km, 9460 milliards exactement).

Mais voilà, elles foncent l’une vers l’autre à la vitesse de 400 000 km/ heure, soit, à chaque heure, l’équivalent de la distance qui nous sépare de la Lune.

Collision frontale mais sans dégâts frontaux

Pourquoi  se rapprochent-elles alors que l’Univers est globalement en expansion ? Cela dépend de l’échelle considérée. De la même manière que le système solaire tenu par les forces gravitationnelles n’est pas en expansion, alors que l’univers lui l’est, les galaxies restent « confinées » au sein de leur amas de galaxie, tenues de main de fer par la matière noire (voir encarté).

En revanche, à plus grande échelle, les amas de galaxies, sous la domination de l’énergie sombre (voir encarté), poursuivent leur expansion. A quoi devrions nous nous attendre ?

 Selon les scientifiques, cette collision sera relativement violente car frontale. Cependant, il faut relativiser. D’abord les distances entre les étoiles sont telles que les chocs frontaux entre elles sont exclus. Et puis, cette fusion va s’étaler dans le temps. Le processus mettra 2 milliards d’années avant d’être totalement réalisé.

A l’issue, sortira une grosse, seule et unique galaxie, de type elliptique. Très différente donc de la Voie lactée qui est plate, configuration moins courante dans l’espace environnant. Leurs trous noirs respectifs, nichés au cœur de chacune des galaxies, subiront le même sort.

Soleil couchant

Quelle conséquence pour nous et notre soleil ? Le soleil devrait être repoussé par ce gigantesque télescopage tandis que son orbite ne serait plus circulaire. Il se pourrait même (10 % de probabilité) qu’il se retrouve in-fine deux fois pus loin du centre de la galaxie qu’actuellement.

Là où les vraies collisions se produiront, entre les nuages interstellaires, on assistera à une éclosion d’étoiles nouvelles, riches en oxygène. Ce phénomène pourrait être, bien plus tard, favorable à l’émergence de la vie.

Quant à la Terre, elle aura subi des tracas déjà bien avant cet événement et notamment les assauts du soleil. Celui-ci en effet va commencer à chauffer dans un milliard d’années avant de finir par englober la Terre à la fin de sa vie, plusieurs  milliards d’années plus tard.

Et pour nous, ou plutôt pour nos lointains descendants, comme l’avaient prédit les Gaulois, le ciel finira bien par leur tomber sur la tête !


Ciel, on a égaré 95 % de l’univers !

Cela peut paraître invraisemblable mais nous ne connaissons qu’une infime partie de ce qui constitue l’Univers.

La Voie lactée avec plus de 200 milliards d’étoiles et son cortège de planètes qui se compte probablement par milliards, les autres galaxies, au bas mot 100 milliards, les nuages de gaz, les trous noirs, tout cela représente moins de 5% du contenu de l’univers, selon le modèle standard.

Le reste, soit plus de 95 %, demeure invisible et mystérieux. Si on ne le voit pas, on détecte sa présence indirectement, par le mouvement des galaxies ou l’expansion de l’univers, entre autre. Mais diable,  qui se cache derrière cette montagne de mystère ?

Deux types d’éléments : d’une part, ce qu’on appelle la matière noire, pour 23 % et d’autre part, l’énergie noire ou sombre pour le reste, c’est à dire 73 %. L’énergie noire, dont on ignore tout, se présente comme une force répulsive qui contrebalance l’effet gravitationnel de la matière. Elle est responsable de l’expansion de l’univers dont on sait maintenant qu’elle s’accélère. Pas de Big Crunch à l’horizon, donc !

Quant à la matière, c’est-à-dire les atomes, près de 85 % d’entre elle nous est donc inconnue (le solde correspond aux fameux 4 ou 5 % évoqués au début). C’est ce que les scientifiques nomment la matière noire. Elle explique la cohésion des grandes structures de l’Univers et notamment le comportement des étoiles excentrées de la Voie lactée. 

Plusieurs candidats revendiquent le poste : les WIMPs pour « Weakly Interacting Massive Particles », une sorte de gaz à particules massives mais à interaction faible qui baignerait tout l’univers, les neutralinos des particules issues de la théorie de la Supersymétrie et très récemment, une nouvelle espèce de neutrino, le neutrino dit « stérile » (2).

Il s’agirait d’une particule très spéciale qui ne réagirait avec aucune des trois forces (3) mais uniquement avec la force gravitationnelle. Une particule invisible capable de traverser n’importe quelle matière sans laisser de trace mais dotée d’une masse importante. Sa quantité serait considérable. Chaque mètre cube de l’univers en contiendrait des centaines de milliers. Elle expliquerait la masse manquante et, si elle est confirmée, révolutionnerait la physique.

Néanmoins, la matière noire, dont l’hyptothèse remonte aux années 30, pourrait révéler encore bien des surprises. Certains mettent en doute jusqu’à son existence ou l’imaginent répartie de manière non homogène (4).  

Pourtant, la collision de la Voie lactée et de la galaxie d’Andromède est la résultante directe de l’action de la matière et de l’énergie noires. Un colin-maillard galactique qui se poursuit ! Noir, c’est noir !


1 – Selon les prévisions de la NASA publiées fin mai 2012.
2 – Théorie développée par une équipe de l’Université de Lausanne, conduite par Mikhail Shaposhnikov; Cité dans Science & vie N° 1137 – juin 2012
3 – Les forces fondamentales sont au nombre de 4 : la force gravitationnelle qui a un rôle d’attirance de la matière,  sa portée est infinie;  la force électromagnétique, aussi de portée infinie,  soude notamment les atomes entre eux; la force nucléaire faible,  de faible intensité et de courte portée, elle est, entre autre, responsable de la désintégration de certains noyaux, donc de la radioactivté, enfin, la force nucléaire forte, bien que de courte portée, c’est la force la plus puissante de l’univers. Elle cimente les protons et neutrons au sein du noyau des atomes.
4 – Une étude européenne à paraitre en juin 2012 dans la revue « The Astrophysical Journal » sème le trouble : aucune trace indirecte de matière noire au sein du système solaire, ce qui pourrait signifier qu’elle n’existe pas en tant que telle ou que son existence varie selon les régions de l’univers. Pourtant, ses effets sont constatés au sein même de la Voie lactée.


A visionner pour mieux comprendre :

  • La NASA annonce la fin du monde dans 4 milliards d’années, par BFMTV
  • Tout savoir et tout comprendre sur la matière noire et l’énergie sombre :
     

Quelques lectures pour aller plus près des étoiles :
  • Guide du ciel : Les secrets de la Voie lactéeSaviez-vous que la Lune est née d’une collision entre la Terre et une autre planète ? que la lumière d’une étoile met parfois plus de cinq mille ans pour parvenir jusqu’à nous ? Celle que vous contemplez a peut-être disparu depuis longtemps… Avez-vous entendu parler de ces horloges qui retardent après un voyage dans l’espace ? Entrez dans l’Univers. Découvrez comment naissent, vivent et meurent les astres, comment l’infiniment grand influence nos vies. Au fil des pages, partez à la découverte de plus de trente notions essentielles actualisées. Grâce à des illustrations et des définitions claires, mettez les étoiles à votre portée et décrochez la lune !
  • Le ciel et l’univers : Cosmologie, conquête spatiale et astronomie« Le Ciel et L’Univers » explique quels sont les forces et les principes qui régissent le cosmos, raconte la naissance de l’Univers, définit les concepts de temps et d’espace et expose toutes les hypothèses quant au devenir de l’Univers. Notre longue et passionnante dérive spatiale va nous conduire, après avoir dépassé les planètes telluriques et les géantes gazeuses du Système solaire, vers l’immensité proche de notre galaxie, la Voie lactée. C’est ainsi que vous pourrez assister à la naissance d’étoiles ou à l’effondrement de soleils en fin de vie. Puis, en poursuivant plus loin, vers les limites extrêmes de l’Univers, vous découvrirez à l’infini de nouvelles galaxies où se répercute encore l’écho du big bang. « Le Ciel et L’Univers » renferme, outre une recension complète des constellations, un atlas du ciel qui propose, mois par mois et pour toutes les latitudes, des cartes très claires qui permettent de localiser et d’identifier tous les objets célestes (étoiles, planètes, etc.) que l’on peut observer depuis la Terre. Claire, superbe, incomparable, « Le Ciel et L’Univers » est l’encyclopédie de référence sur la majesté et la beauté de l’Univers.



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