vendredi, 15 décembre 2017

Les toutes, toutes premières fois

Comment tout (ou presque) a commencé !

Du Big bang au Soleil

La toute première fraction de seconde

(votes : 12)
Loading ... Loading ...
Posté par fabrice
 

-13 milliards 820 millions d’années

big-bang-pano

Un temps que les moins de 20 ans…

Tout commence par l’amorçage d’un écoulement qui ne restera pas sans lendemain, celui du temps ! Or, le temps n’a pas d’existence intrinsèque, c’est l’enchaînement des évènements qui lui permet de s’extirper d’une éternité sans futur… et sans passé, celle qui prévalait avant le Big Bang.

Au commencement était le temps !

Qu’y avait-il avant ce temps dans lequel nous évoluons comme des poissons dans l’eau ? Un mystère vieux comme le monde qui fait aujourd’hui débat. Mais chaque chose en son temps et revenons à l’instant T de la « création » dont découle toute l’épopée de l’Evolution.

Depuis Einstein, on sait que le temps et l’espace sont voués à faire vie commune : un couple vieux comme le monde, inséparable depuis la nuit des temps. Mais justement, que savons-nous de cette fameuse « nuit des temps » ?

Nous sommes au tout, tout début de notre histoire. Il y a 13 milliards 820 millions d’années. C’est l’instant Zéro, instant où le temps et la matière n’existent pas encore, où nos lois de la physique sont inapplicables, où les scientifiques y perdent leur latin. Une nuit des temps tellement obscure qu’elle défie notre entendement et risque de demeurer mystérieuse à jamais.

L’horloge de l’univers se met en marche jusqu’à la fin des temps.

Et puis, whaaoou, le Big Bang, la toute première fois par excellence, sans elle, aucune autre n’aurait pu évidemment voir le jour. Alors s’ébranle, pour la première fois de « tous les temps », l’engrenage de l’égrenage ! Le temps peut commencer son cours et, avec lui, notre histoire.

A ce moment précis, le grande horloge de l’univers indique 10-43 secondes après cet instant zéro inaccessible. Instant d’une durée infinitésimale qui marque le commencement du temps (et des temps). 0 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000,1 seconde : cette fraction de seconde est appelée Temps de Planck qui correspond à la plus petite portion de temps possible.

Le mécanisme inexorable, presque infernal, va désormais égrener la moindre fraction de seconde, recluse dans le moindre recoin de l’univers… jusqu’à la fin des temps.

PlanckhistoryUniverseresizeDepuis cet instant, rien ni personne n’échappera à la loi inflexible du temps qui passe, ni la ménagère de 50 ans, ni même le proton, dont la durée de vie serait 1031 d’années (soit des milliards de milliards d’années).

Le temps se comporte comme une diva. Il se laisse observer, mesurer, courtiser mais jamais apprivoiser et encore moins dompter.

Surtout, le temps est tellement facétieux qu’il parviendra autant à faire tourner les aiguilles des horloges que la tête des plus illustres – n’est-ce pas monsieur Proust – et peut-être même celle du Grand Horloger.

Le paradoxe des jumeaux de Langevin

Parmi ses facéties : le célèbre paradoxe des jumeaux de Langevin1. Celui-ci réussit la prouesse de « déjumeler » des jumeaux. Il illustre en effet comment des jumeaux, par définition du même âge, peuvent se retrouver aîné et cadet pour avoir vécu des parcours à des vitesses différentes. La morale de l’histoire : le temps est plus indulgent pour celui qui a la bougeotte !

Le temps dispose donc de « pouvoirs » colossaux. Il peut même décider d’interrompre le chrono, comme à l’approche des trous noirs, ces ogres cosmiques qui avalent tout autour d’eux. Face à eux,  même le temps ne résiste pas à leurs pouvoirs.  Un individu pris dans le filet d’un de ces trous noirs aurait le sentiment de vivre l’éternité, si toutefois il pouvait survivre à cette aventure.

Et comme le faisait remarquer Woody Allen, « L’éternité c’est long, surtout sur la fin » ?

Actualisé le 8 mai 2014 


La flèche du temps

fleches-du-temps

Le temps file, se défile parfois comme avec ces trous noirs mais ne se rembobine jamais, du moins à notre échelle. Il nous conduit toujours du début vers la fin. C’est la flèche du temps.

Cette notion n’est pas le fruit de l’imagination hollywoodienne en vue de happy-ends populaires mais une conséquence de la thermodynamique (principe entropique), concept nettement moins populaire.

Selon ce principe, on a infiniment plus de chances en faisant tomber un jeu de cartes bien classé de le retrouver à terre désordonné que d’obtenir le contraire (un jeu bien classé à partir d’un jeu désordonné). Comme on le pressentait, le désordre est une voie « naturelle », et, in fine, en augmentation dans l’univers.

La flèche du temps est une conséquence de cette dégradation. C’est inéluctable et irréversible, sauf dans le scénario d’un Big Crunch qui, dans un avenir fort lointain et improbable, pourrait inverser la fameuse flèche du temps et nous ramènerait au point de départ. Sinon, le temps suivra son cours…


L’année cosmique : l’histoire de l’univers ramené à une année

  • 1er janvier : big bang (expansion de l’univers)
  • 2 septembre : formation du soleil et de la terre
  • 7 octobre : apparition de 1ère forme de vie sur terre
  • 31 décembre à 22h00 : l’homme se met à marcher
  • 31 décembre à 23h59m56s : naissance de J.-C.
  • 31 décembre à 00h00 : aujourd’hui

1 – Illustration de la théorie de relativité restreinte d’Einstein publiée en 1911 par Paul Langevin. La différence de vieillissement entre le jumeau resté sur Terre et celui voyageant pendant 10 ans dans un vaisseau spatial à la vitesse de 60% de celle de la lumière est de 2 ans. Autrement dit, celui qui reste sur Terre aura vieilli de 10 ans, tandis que son frère embarqué dans son vaisseau spatial seulement de 8 ans.


A voir pour mieux comprendre :




A voir et à lire pour aller plus loin :

  • Au plus près du big-bang. Planck, le télescope européen qui sera lancé mi-avril 2009, devrait permettre de retrouver l’enfance de l’Univers par l’analyse du rayonnement fossile émis trois cent mille ans après le big-bang.(Libération – 03/03/2009)
  • Big Bang, des origines de l’Univers aux origines de la vie : un dossier SagaScience du CNRS
  • L’incroyable défi : recréer le « Big-Bang » ! C’est l’objectif du « grand collisionneur d’hadrons » (LHC).
  • La plus belle histoire du monde : les secrets de nos origines, par Hubert Reeves, Yves Coppens, Joël de Rosnay et Dominique Simmonet.
  • Avant le big bang : un livre de Igor et Grichka Bogdanov qui raconte une histoire, pose une question et esquisse une réponse. L’histoire ? C’est, tout simplement, celle de l’origine du monde. Qu’y avait-il  » Avant le Big-bang  » ? La seconde partie du livre pose une question : est-il possible de  » remonter au-delà ? C’est alors que les Bogdanov proposent dans la troisième partie de leur ouvrage, une hypothèse dont la complexité interdit l’exposé succinct.

Big-Bang : le tout premier « quelque chose »

(votes : 10)
Loading ... Loading ...
Posté par fabrice
 

10-43 secondes après l’instant Zéro

 

L’odyssée de l’espace

La naissance du temps est aussi celle de l’espace et des tout premiers ingrédients qui vont porter leurs fruits. Surtout, c’est là que se mettent en place les bases d’un monde fécond. Un infime changement et tout aurait différent et probablement stérile.

Nous sommes, il y a 13 milliards 700 millions d’années, au moment de l’univers primordial. Comme pour le temps (voir le temps de Planck, plus loin), l’espace a lui aussi une valeur incompressible (10-33cm). Le moment où cet espace incroyablement petit se déploie se situe juste après l’instant zéro. Il correspond à ce que les physiciens appellent le Mur de Planck1, c’est à dire 10-43 seconde du début de l’univers.

Avant, c’est à dire au tout, tout début (avant le fameux « mur de Planck »), à l’instant zéro, le bébé univers défie les lois actuelles de la physique, ce qui le rend inaccessible sauf à s’en remettre à des théories spéculatives.

Là, les équations volent en éclat ! Là, la densité et la températures deviennent infinies. C’est ce que les physiciens nomment la singularité initiale. Mais repassons, devant le mur de Planck.

Petit mais costaud !

Si un paparazzi avait pris un cliché des tout premiers instants du nourrisson univers, on trouverait qu’il manque particulièrement d’allure. Petit et pas lourd, le chérubin.

Son volume est des millions de milliards de fois inférieur à la dimension d’un atome, assorti d’un poids plume : 20 microgrammes.

Pourtant tout est potentiellement là : les milliards de galaxies, d’étoiles, tous les atomes qui vont constituer les êtres vivants, nos maisons, nos objets familiers.

Tout est là et rien n’est là puisque aucun objet solide n’existe encore.  Uniquement un océan d’énergie où toutes les valeurs qui nous sont familières, temps, distance, taille, poids etc. sont insaisissables.

En réalité tout est converti en énergie. Une énergie colossale qui dépasse l’entendement (1019 giga électronvolts). Elle dotée d’une température hallucinante qui atteint 100 000 milliards de milliards de milliards de degrés. Songeons qu’au tout début de l’univers, certaines particules avaient l’énergie d’un TGV fonçant à 300 km/heure (3) !

Toute première crise de croissance

Cette situation spatio-temporelle hors norme n’est pas tenable. A peine né, l’univers va devoir partir à la conquête de l’espace ; les tout premiers travaux d’agrandissement de l’histoire, en quelque sorte.

Cette expansion connaîtra presque immédiatement une phase d’inflation brève mais inouïe. Ensuite, l’expansion va se poursuivre jusqu’à nous à un rythme plus lent. Actuellement,  toutes les 5 secondes, l’Univers s’aggrandit d’un volume équivalent à celui de la Voie Lactée, notre galaxie.

La force est avec nous

Les quatre forces de l’univers qui, au moment du Big Bang, étaient unifiées en une Superforce, vont progressivement se déployer de manière autonome.

La première des forces à « faire le mur… de Planck ! » est la force gravitationnelle. Autrement dit, la gravité, celle qui dispose d’un pouvoir d’attraction sur la matière et notamment entre les corps célestes. Désormais, cette force vivra sa vie indépendamment des trois autres et n’aura plus d’action sur le monde de l’infiniment petit, celui des particules.

Lorsque l’univers atteint 10-36 seconde, il n’est encore qu’un plasma torride où des pseudo particules de matière et d’antimatière apparaissent et disparaissent sans arrêt. C’est le vide quantique, mais un vide plein de promesses.

L »univers est à peine né qu’il a déjà ancré solidement les fondations de son évolution.

Mis à jour le 17 février 2013

 1 – A titre de comparaison, cette durée est un milliard de milliards de milliards de milliards moins longue que l’effet d’un flash photo par rapport à l’histoire entière de l’univers.
2 – La formule de Dieu – José Rodrigues Dos Santos – HC Editions – 2006 (édition originale).
3 – « Derrière le Mur de Planck » – Entretien d’Etienne Klein, physicien et philosophe, spécialiste du temps – Philosophie magazine – Hors série N° 9 – Février/mars 2011


 Notre existence ne tient qu’à un cheveu…

Nous sommes  les enfants de l’univers. Mais, le monde qui nous entoure avec ses galaxies, ses étoiles, les planètes, notre planète et la vie qu’elle héberge, tout cela est le fruit d’une incroyable -pour ne pas dire invraisemblable- conjonction d’événements et de réglages d’une finesse inouïe (2).

Einstien : Dieu ne joue pas aux dès

Einstien : Dieu ne joue pas aux dès

Il s’en est fallu d’un cheveu, pour reprendre une expression triviale, pour que nous ne soyons pas là :

  • Si l’énergie libérée au moment du Big Bang avait été très légèrement différente, l’univers se serait dilaté de manière désordonnée, ou bien il se serait « recroquevillé » rapidement vers un gigantesque trou noir;
  • Quelques instants après le Big Bang, il y eut la bataille entre la matière et l’antimatière, avec un avantage numéraire infime pour la matière :  1 particule de matière en plus pour 10 millions de particules d’antimatière.  Sans cette différence nous ne saurions pas là pour en parler;
  • Peu de temps après sa naissance, l’univers affiche un écart de densité de 1 pour 100 000. Si cette valeur avait été très très légèrement modifiée, l’univers n’aurait pû se structurer et donc donner naissance aux galaxies, aux étoiles et aux planètes.
  • Au niveau de l’infiniment petit, le monde des particules élémentaires, même constat.  La  proportion entre la masse des électrons et celle des protons a joué un rôle clé dans le fonctionnement des étoiles. Un infime changement dans ce réglage et l’on peut dire adieu aux d’étoiles et donc à la vie ;
  • Autre exemple : la conversion de l’hydrogène en hélium est un processus clé pour la vie. Cette transformation s’effectue avec un taux de 7 millièmes de sa masse (0,007 %) par rapport à l’énergie.  A 0,006 %, l’univers ne serait rempli que d’hydrogène, à 0,008 %, tout l’hydrogène s’épuiserait très rapidement, beaucoup trop rapidement pour permettre l’éclosion de la vie;
  • Le carbone, grâce à sa flexibilité, est le seul élément, à notre connaissance, sur lequel la vie peut s’appuyer pour apparaitre et se développer. Les conditions pour former un atome de carbone sont particulièrement strictes. Il est nécessaire que certaines interactions se déroulent en 0,0000000000000001 seconde.  Bingo, c’est exactement le cas. Sans cela, pas de carbone…

Oui, il s’en est fallu d’un cheveu que le néant prenne le dessus. Grâce au carbone et à tous les événements improbables qui l’ont précédé et aux combinaisons ensuite, il y aura des milliards d’années plus tard,  plus d’un cheveu sur la tête à Mathieu !


A visionner pour mieux comprendre :

  • Big Bang, Univers : c’est quoi, Jamy ?

http://youtu.be/rq8-jy1jd9Y


A voir et à lire pour aller plus loin :

Les tout premiers éléments de matière

(votes : 2)
Loading ... Loading ...
Posté par fabrice
 

10-35 seconde

Le bond en avant

Nous sommes encore à des « années-lumière » de la première seconde que, déjà, un nouvel événement majeur va remettre notre destin en jeu. Il s’agit d’une seconde naissance de l’univers, une sorte de seconde première fois.

L’univers s’est refroidi d’un facteur 1000. Grâce à ce refroidissement, la force électronucléaire se scinde en deux. Désormais, règnent trois forces distinctes.

La surprise va venir de l’énergie du vide quantique évoqué plus haut. Subitement celle-ci va se libérer en produisant une expansion inimaginable.

Cette inflation (on parle de période d’inflation pour désigner ce moment)  va durer 10-35 seconde, autant dire une durée infinitésimale. En revanche, en terme d’espace gagné, c’est colossal.  Pour s’en faire une idée, l’univers va beaucoup plus grossir pendant cette période d’inflation qu’entre ce moment et sa taille actuelle.

Malgré cela à l’issue de cette phase et en raison de sa taille minuscule des origines,  il n’est probablement pas plus gros qu’une orange… Toutefois, sans cette phase « inflationnaire », il est probable que notre univers n’eut pas dépassé la taille d’une particule élémentaire. Adieu, veaux, vaches, cochons, couvées !

A cours d’énergie pour l’alimenter, l’inflation va s’interrompre alors pour laisser la place à l’expansion qui se poursuit encore aujourd’hui.

De ce creuset, vont émerger les toutes premières briques élémentaires de   la matière : les quarks (l’élément le plus fondamental de la matière qui est au cœur du noyau atomique). Non sans difficulté car auparavant, il y aura eu un combat à mort entre la matière et l’antimatière. Quarks et antiquarks qui sont de charge opposée s’annihilent mutuellement. Un infime rapport de force en faveur des quarks (1 de plus par milliard) donnera l’avantage à ces derniers.

Puis, lorsque l’univers atteint la taille de la Terre au Soleil, soit 300 millions de km, la quatrième force se découple. Les 4 forces fondamentales de l’univers correspondent désormais à celles que nous connaissons. Simultanément, une  famille de particules élémentaires « légères » émergent, les leptons (dont l’électron est issu).

Le chrono affiche maintenant 10-12seconde.  La production de particules  se complexifie avec des particules composites, les hadrons (constitués de quarks, d’antiquarks et de gluons qui font office de colle entre les quarks).

Au passage du millième de seconde au compteur  (10-4seconde), la production de particules arrive à son terme. De son combat contre l’anti-matière, la matière sort victorieuse. L’antimatière est donc définitivement hors jeu.

Quelques fractions de seconde plus tard, les vainqueurs, hadrons et leptons  se prélassent  dans un plasma brûlant dont la densité dépasse de plusieurs  milliards de fois celle de l’eau. Le premier spa pour particules élémentaires !

A l’approche de la première seconde, tous les acteurs sont en place : les 4 forces fondamentales ainsi que toutes les particules élémentaires.

Le spectacle peut commencer !


A voir et à lire pour aller plus loin :

  • Le Quark et le Jaguar : Voyage au coeur du simple et du complexe, de Murray Gell-Mann. C’est d’un vers énigmatique (« Le monde du quark est comme la ronde du jaguar dans la nuit ») que l’auteur part pour proposer un passionnant et très accessible voyage dans le monde de la complexité – celle des phénomènes vivants – et de la simplicité – celle qui prévaut dans le monde des particules élémentaires.
  • Aux frontières de l’univers : Du Big Bang au Quark, de Marceau Felden. Ce n’est pas un livre de plus décrivant l’univers et inventoriant son contenu, mais une réflexion critique sur la méthode scientifique et ses conséquences. Ainsi, pour des raisons qui sont exposées, l’hypothèse du big bang est, et restera une question non entièrement rationalisable, comme celle de l’origine du temps.

La toute première lueur de l’univers

(votes : 12)
Loading ... Loading ...
Posté par fabrice
 

380 000 ans après le Big-Bang

lueur d’espoir

 

Nous sommes 380 000 ans après le Big Bang, il y 13 milliards 819 millions d’années. La lumière parvient enfin à se libérer de la soupe primordiale des particules. Elle peut inonder de son rayonnement l’univers jusqu’alors opaque et nous fournir le tout premier portrait de son enfance.

En dehors de 1515, s’il fallait retenir une seule date historique, c’est celle-ci :  + 380 000  ans. Avant cette date, aucune lumière. Rien ne filtre du cosmos en gestation. Nada ! Après, comme si le rideau se levait sur une scène où nous-mêmes allons y jouer un tout petit rôle, la lumière jaillit.  La toute première lumière du monde, de notre monde !  

Que s’est-il passé 380 000 ans après la naissance de l’univers ?

L’univers est encore un nourrisson; sa taille représente 0.1% de sa dimensions actuelle. Il est rempli de protons, d’électrons et de photons, avec un net avantage pour les photons, 1 milliard pour 1 proton. Ces grains de lumière errent dans un magma bouillonnant constitué donc de particules microscopiques. Nous sommes bien loin de l’image de l’univers dans lequel nous évoluons.

Les photons sont constamment absorbés par ces particules. Cette agitation incessante empêche toute lueur de s’échapper de ce brouillard incandescent et opaque.

A la faveur de la dilatation de l’Univers, la température va tomber à un niveau presque supportable : en dessous des 3000° C.  Supportable, du moins pour permettre aux électrons et protons de s’accoquiner. Les photons, ayant perdu de leur énergie avec la baisse de température, deviennent moins agités et rentrent moins en conflit avec les autres particules.

Et la lumière jaillit

D’un côté , électrons et protons sont donc très occupés à consolider leur vie commune. et à donner naissance aux tout premiers atomes, d’hydrogène et d’hélium. Cela laisse le champ libre aux photons qui ont envie de faire leur petit bonhomme de chemin.  Ils vont enfin pouvoir se propager librement dans l’espace. Pour la toute première fois, la lumière jaillit ! L’espace peut briller de ses premières lueurs, l’univers devient pour la première fois visible et le restera. C’est la phase de découplage entre la matière et le rayonnement.

Image du rayonnement fossile par Cobe et Planck

Evolution de la définition de l’image du rayonnement fossile à 20 ans d’intervalle

Aujourd’hui, cette toute première image de l’univers nous parvient encore. On l’appelle « le fond diffus cosmologique » ou « rayonnement fossile ». Il a perdu beaucoup de sa vigueur, rien d’étonnant après un voyage de plus de 13 milliards d’années-lumière. Sa température est de 2,73° K, soit à peine 3 degrés au-dessus du zéro absolu.

 

Le bonheur d’avoir des grumeaux

Cette image est pourtant riche d’enseignement. Elle révèle quelques infimes différences de température (de l’ordre de 0,00001%) dont les conséquences sont en revanche incommensurables.

Ces variations témoignent en effet de la présence de « grumeaux » au sein de la matière primitive. Ce sont ces grumeaux qui sont à l’origine de la formation des premières étoiles, des galaxies… in fine de la vie !

Alors, peut commencer une bien belle histoire…notre histoire.


 Quand l’univers se laisse tirer le portrait

Après Cobe en 1992, WMAP en 2003, puis Planck en 2013 (image révélée le 21 mars 2013), l’Univers, grâce au regard « pointu »  porté par ces satellites, nous dévoile, à travers ses 3 portraits, son enfance.

Rien que pour le portrait le plus récent, c’est le résultat de 500 milliards de données combinées ! L’univers n’a alors que 380 000 ans, pour 13 milliards 800 millions d’années reconnus aujourd’hui. Aucune chance de disposer de portrait plus récent, car avant tout demeure opaque, comme expliqué ci-dessus.

Les dernières révélations du satellite Planck précisent le visage du bébé univers et de son évolution.

  • Sa date de naissance : 13 milliards 819 millions d’années, soit 80 millions d’années de plus que les estimations précédentes
  • Sa température au moment du « portrait » : 2700 °C
  • Son expansion : les galaxies s’éloignent les unes de autres à la vitesse de 67,9 km / seconde (1) ; cette expansion s’est accélérée voici 5 milliards d’années.
  • La période d’inflation qui a précédé cette lueur est confirmée : l’univers est passé de la taille d’une tête d’épingle à sa dimension presque actuelle et cela avec une durée infinitésimale
  • Ses imperfections : la confirmation de petites imperfections, les fameux grumeaux de matière d’où naîtront poussières, étoiles et galaxies.
  • Sa composition :  l’univers présente une constitution légèrement différente de celle estimée auparavant : 69,4% d’énergie noire (contre 72,8% auparavant), 25,8% de matière noire (contre 23%) et 4,8% de matière classique (contre 4,3%).
  • Et sa platitude :  l’univers est probablement plat.

Si sa topographie est plate, l’encéphalogramme de ce bébé univers est, sans équivoque, loin de l’être !


Petite histoire du rayonnement fossile

cobe-fluctuations

Prédit par la théorie, le rayonnement fossile fut confirmé, presque par hasard, en mai 1965 par Arno Penzias et Robert Wilson. 

En 1992, le satellite COBE fournit la toute première carte rayonnement fossile en précisant sa température : 2, 725 degrés au dessus du zéro absolu. Il montre également, pour la première fois, des irrégularités, les fameux grumeaux de matière expliquant la structure actuelle de l’univers.

En 2001, c’est au tour du satellite WMAP d’envoyer des images qui sont encore plus précises.   

En 2009, est lancé le satellite européen Planck. Il fournit l’année suivante une première image bien plus précise que celle des deux premiers satellites.

En 2013, Planck détaille encore davantage les fluctuations du rayonnement fossile, la clé de l’histoire de l’univers. Pour atteindre la sensibilité de la dernière image délivrée par Planck, il aurait fallu 1000 ans d’observations du satellite WMAP (1). Astronomique !

 


Les secrets du satellite Planck !

satellite PlanckLe 21 mars 2013 le monde découvre la fameuse image fournie par le satellite Planck, lancé près de 4 ans plus tôt, sur la première lueur de l’univers.

Mais derrière cette lueur, Planck a débusqué quelques phénomènes étranges qui sont à l’heure actuelle énigmatiques. Ce que les scientifiques appellent les anomalies :

Un hémisphère nord de l’univers naissant légèrement plus froid que l’hémisphère sud,

Une tache froide située dans cet hémisphère sud.

Cela n’a l’air de rien, surtout lorsqu’on sait que les différences de températures enregistrées par Planck sont de l’ordre du millionième de degrés (2) mais c’est suffisant pour ouvrir une brèche sérieuse et peut-être remettre en cause les modèles cosmologiques et physiques actuels.

Les scientifiques sont à ce point perplexes face à ces résultats qu’ils sont prêts pour certains à envisager, pour la toute première fois(3) du moins officiellement, un avant Big Bang, sujet totalement tabou jusqu’à peu.

Cette moisson considérable rassemblée par Planck continue à être examinée. L’univers va-t-il nous dévoiler les secrets de sa naissance ou même de ces heureux parents, ou plus exactement, de ce qui aurait précédé sa naissance ? Nous attendons la suite avec impatiente. !

 


(1)  en réalité, chaque seconde, un cube d’univers de 1 mégaparsac, ce qui correspond à 3.26 millions d’années-lumière, se dilate de 66 km. Cette expansion relevée par le satellite européen Planck en 2013 est légèrement moins élevée que les estimations précédentes.  Source : Ciel & Espace -N° 515 – Avril 2013
(2) Le mystère du satellite Planck – Igor et Grichka Bogdanov – Ed. Eyrolles – 2013;
(3) Dès 1993, le futur prix Nobel George Smoot avait osé poser la question d’un avant Big-Bang, dans livre les « Rides du temps ». Plus récemment, le célèbre physicien Brian Greene, évoque une réalité cachée avec ses modèles de multi-univers (« La réalité cachée » – Brian Greene – Ed. Robert Laffont – 2012)

 


A visionner pour mieux comprendre :


 


A voir et à lire pour aller plus loin :

  • Un dossier SagaScience du CNRS : Big Bang, des origines de l’Univers aux origines de la vie.
  • L’incroyable défi : recréer le « Big-Bang » ! C’est l’objectif du « grand collisionneur d’hadrons » (LHC).
  • La plus belle histoire du monde : les secrets de nos origines, par Hubert Reeves, Yves Coppens, Joël de Rosnay et Dominique Simmonet.
  • Avant le big bang : un livre de Igor et Grichka Bogdanov qui raconte une histoire, pose une question et esquisse une réponse. L’histoire ? C’est, tout simplement, celle de l’origine du monde. Qu’y avait-il  » Avant le Big-bang  » ? La seconde partie du livre pose une question : est-il possible de  » remonter au-delà ? C’est alors que les Bogdanov proposent dans la troisième partie de leur ouvrage, une hypothèse dont la complexité interdit l’exposé succinct.

Les tout premiers « cris »

(votes : 2)
Loading ... Loading ...
Posté par fabrice
 

13 milliards 700 millions d’années

Accords et à cris

Silence absolu, puis gémissement sourd, se transformant en rugissement qui devient un crissement assourdissant. Mais curieusement pas de bang. L’univers vient de produire ses tout premiers cris. Sons majestueux et sidérants : bienvenue dans le big band du Big Bang !

Symphonie cosmique

L’instant est bouleversant; il s’agit ni plus ni moins des tous premiers sons à jamais émis. Une sorte de premier mouvement de la toute première symphonie d’un univers en train d’éclore -il y a près de 14 milliards d’années. A quoi ressemblent-t-ils ?  A un mix d’un grondement sourd et d’un sifflement tonitruant. Les deux harmoniques les plus bas du tout premier accord de notre histoire produisent une tierce majeure ou, si l’on veut, un accord majeur.

Le son à proximité du big bang s’apparenterait donc davantage à un cri qu’à une détonation. C’est ce que révèlent les travaux du Professeur Mark Whittle du Département d’Astronomie de l’Université de Virginie (USA) après avoir analysé et reconstitué les ondes du Cosmic Microwave Background Radiation (rayonnement électromagnétique qui remplit l’univers ou rayonnement fossile).

Basses fréquences

pianos
Illustration : site www.astro.virginia.edu

En réalité, les fréquences étudiées ne sont ni directement perceptibles par l’oreille humaine car beaucoup trop basses[1], ni exactement celles du tout début de l’univers puisqu’elles remontent à environ 380 000 ans après son avènement (au-delà rien n’est observable).

Pour pouvoir les rendre audibles, il a fallu les transposer au cinquantième octave supérieur. Ramené ainsi à l’échelle humaine, on estime que le son engendré équivaut à la pression sonore d’un concert de rock.

Le site Astro-virginia vous propose d’écouter cette première mélodie sous la forme  d’un medley résumant l’environnement sonore  du premier million d’années.  Chaque  seconde d’écoute correspond à 200 000 ans. Ensuite en se rapprochant de notre époque, le volume reste constant mais le son est de plus en plus grave. Cela est la conséquence du décalage spectral dû à l’expansion de l’univers.

Le son et l’espace

La transmission des ondes sonores s’effectue grâce à l’air ou du moins par l’intermédiaire de corps liquides ou solides. Dans le vide absolu donc pas de son.

Mais le vide intersidéral n’est pas totalement vide. Malgré l’infime densité de matière au sein de l’espace, celle-ci suffit à véhiculer les ondes sonores. Néanmoins, ces conditions ne sont pas propices à une écoute naturelle de ces sons qui demeurent très faibles et dans des fréquences très basses. Il est donc nécessaire de disposer d’appareils ultra sophistiqués pour les détectés et de les transposer afin de les rendre perceptibles à notre oreille.

Ainsi, le son le plus bas de l’univers a été détecté en 2003. Il se situe 57 octaves en dessous du do moyen. Il émane de la galaxie Perseus.

Autre exemple, la signature sonore d’une éruption solaire commence par un sifflement et se termine par le vrombissement d’un jet évoluant à basse altitude.

La space music

En écoutant les premiers babillages du bébé-univers, comment ne pas être ému par cette mélodie d’un autre âge  ? Bien avant Vangelis, Jean-Michel Jarre, Tangerine Dream ou Klaus Schulze, ce que les américains dénomment la space music, l’univers composait déjà sa petite musique de nuit…la musique de la nuit des temps.

Publié le 27 juillet 2009

1 – la fréquence est de l’ordre de 10^-16 à 10 ^-13 Hz, tandis que l’oreille humaine n’est sensible qu’aux fréquences situées entre 40 et 20 000 Hz


Le premier cri – Notre histoire à tous…


Le premier cri
, c’est aussi un film magnifique : l’éblouissante histoire vraie du tout premier cri de la vie, celui que l’on pousse quand on naît et qui scelle notre venue au monde. La naissance sur grand écran à l’échelle de la planète. Contraste des terres, contraste des peuples, contraste des cultures pour le plus beau et le plus insolite des voyages. Dans un intervalle de 24 h sur la Terre, le destin de plusieurs personnages se croise dans un moment unique et universel : la mise au monde d’un enfant. Le Premier Cri – Notre Histoire à Tous… disponible en DVD chez Amazon …


A lire et à écouter pour aller plus loin :

  • Les mondes sonores, de Denis Fortier. Le grondement d’une autoroute, une symphonie de Mozart des voix tamisées par une cloison, un chien qui aboie la nuit… Sans cesse présents autour de nous, les sons participent à tous les moments de notre vie quotidienne, ont sur elle une influence déterminante, et forment un paysage immense et familier dont nous n’avons pas toujours conscience.
  • Le son du jour : A chaque jour un son, un bruit, une ambiance sonore. Tout un paysage à entendre et à écouter.

Les tout premiers pas de la Voie lactée

(votes : 3)
Loading ... Loading ...
Posté par fabrice
 

 

- 12 milliards d’années

Qu’on est bien dans ce bras là…

 

 

Enfin, la voilà, la Voie Lactée, notre galaxie, notre mobile-home, notre « premier chez-soi »  en quelque sorte. Sans elle, pas de système solaire, pas de Terre, pas d’Humains…pas de blogueurs !

Un des objets les plus vieux de l’univers

La Voie lactée est née de parents inconnus, il y a environ 12 milliards d’années [certains situent sa naissance à 13 milliards 200 millions d'années, soit 500 millions d'années après le Big Bang]. Cela en fait l’un des objets célestes les plus vieux de l’Univers. Au moment de sa formation, notre Galaxie est très différente de celle d’aujourd’hui. Elle est beaucoup moins colorée car les étoiles qui, à l’époque, la composent manquent d’éléments lourds.  Il faudra attendre des milliards d’années pour que ces éléments lourds soient fabriqués par les étoiles. Outre le fait de donner « bonne mine » à notre Voie lactée, ces éléments lours seront déterminants pour que la Vie apparaisse.   

Mais revenons aux « géniteurs » de notre Voie lactée. On ne sait rien d’eux. Tout au plus, qu’on a probablement à faire à plusieurs protogalaxies qui ont fusionné. Ce mariage est l’occasion de faire la fête. Une fête comme l’univers sait les organiser : gerbes de feu, cotillons et explosion de joie. Autrement dit, étoiles qui s’embrasent, explosions de supernovae et expulsion de gaz et de plasmas, nutriments dont va se nourrir notre galaxie pour assurer sa croissance.

Une ambiance agitée

La Voie Lactée est enfantée dans cette ambiance festive et agitée. Aux alentours, d’autres agapes sont organisées par des ogres cosmiques. Les hôtes se nomment quasars. Ils viennent tout juste de rejoindre le bestiaire des corps célestes. Objets terrifiants qui cachent des trous noirs supermassifs à l’appétit féroce capable d’engloutir l’équivalent de 1000 soleils en une seule année.

Autant les trous noirs savent se rendre discret, autant les quasars n’hésitent pas à faire état de leur présence en illuminant tel un phare des dizaines d’années-lumière à la ronde. Leur éclat déroute les scientifiques car certains d’entre eux sont 1000 fois plus lumineux qu’une galaxie entière. A cette époque reculée, on pense que des millions de quasars primordiaux inondaient le ciel cosmique un peu à la manière des projecteurs DCA signalant les clubs lors des saturday nigths.

C’est donc dans cet univers très rock and roll que va se former notre galaxie, notre futur lieu d’habitation. Aujourd’hui, elle mesure près de 100 000 années-lumière de diamètre, soit mille millions de milliards de kilomètres.  Ce disque, renflé en son centre, contient entre 200 et 400 milliards d’étoiles, dont 8000 visibles à l’oeil nu [1].  Son cœur est chaud comme la braise, habité de monstres cosmiques et notamment d’innombrables trous noirs dont le plus massif, situé au centre de la Galaxie, correspond à plusieurs millions de fois notre Soleil.

Les bras de Shiva

 

Vue d'artiste de la Voie lactée et du positionnement du Soleil

 

Nous, terriens, sommes des banlieusards qui vivront, en temps voulu – la Terre apparaît il y a 4,5 milliards d’années-, en périphérie sur l’un des bras spiralés de la Voie Lacté, le plus excentré et le moins peuplé. Le bras d’Orion, situé entre les bras Sagittaire-Carène et de Persée. C’est en effet là,  que le système solaire choisira de poser ses valises,  à environ 26 000 années-lumière du centre de la Voie Lactée.

Mais tout cela appartient à un futur lointain. 7 milliards d’années séparent, en effet, les premiers pas de la Voie Lactée de ceux de notre système solaire. On imagine le chemin parcouru. Depuis, le Soleil et son cortège de planètes aura eu le loisir d’effectuer une vingtaine de tours complet autour de la Galaxie, c’est à dire une orbite en 225 millions d’années.

Quelle époque merveilleuse où l’histoire de nos origines se racontait autour d’une bonne flambée d’étoiles …

 


 D’où vient le nom de Voie lactée ?

La création de la Voie lactée par Rubens

L’origine de ce terme remonte à la mythologie Grecque (il existe d’autres mythologies sur ce sujet [2]). Zeus, qui est marié à Héra, a un enfant avec l’une de ses 12 maîtresses, Alcmène. Cet enfant s’appelle Héraclès, plus connu sous le nom d’Hercule qui provient de la mythologie romaine.

Comme chacun sait, Hercule est doté d’une force formidable, surhumaine. Mais, étant un fils illégitime né d’une mortelle, il n’est pas immortel. Zeus souhaite le rendre immortel. Pour cela, il conçoit un stratagème.

Un soir, il fait chercher Hercule et le met aux côtés de son épouse Héra endormie. Le nourrisson va instinctivement chercher les seins d’Héra pour les têter. Hercule boit ainsi le « lait de l’immortalité ». Héra ressentant une douleur à la poitrine se réveille. Elle réalise qu’elle donne, à son insue, son précieux lait à cet enfant illégitime. Elle souhaite mettre un terme à cette mascardade.  Hercule s’agrippe au sein rendant veines les 2 premières tentatives.

A la troisième tentative, Héra parvient à arracher Hercule de son sein. C’est alors qu’une giclée de lait se répand dans le firmament formant une trainée blanchâtre. La Voie Lactée est née !           


La Voie lactée ne manque pas d’appetit !

Une équipe américaine du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a découvert en 2007 que le halo de la galaxie, son enveloppe externe, est beaucoup plus grand que ce que les scientifiques supposaient jusqu’ici. Il s’étend sur 600 000 années-lumière. En outre ce halo présente en fait deux halos, un peu à la manière de courants marins ou de flux, mais en l’espèce constitués d’étoiles, chacun tournant en sens inverse par rapport au noyau galactique.  

Ceci est la marque, selon les scientifiques, d’une collision entre la Voie lactée et une autre galaxie, collision qui se serait produite il y a plusieurs milliards d’années et qui aurait permis à la Voie lactée d’absorber cette autre galaxie.  

Ce genre de collision ne semble pas rare et signerait les galaxies spirales dont la formation serait souvent issue de collisions successives. Ainsi, des simulations numériques réalisées par des chercheurs du CNRS associés à l’Académie des Sciences de Chine (*), semblent démontrer qu’une fusion de deux galaxies auraient eu lieu il y a 6 milliards d’années donnant naissance à la spirale d’Andromède, une des rares galaxies visibles à l’oeil nu et aux deux nuages de Magellan.

Andromède, située selon les estimations entre 2,4 et 2,9 millions d’années-lumière de la Voie lactée, se rapproche de nous à la vitesse de 300 km/s. Il est probable qu’une nouvelle collision se produise dans quelques milliards d’années.  

*Communiqué de presse du CNRS du 22 novembre 2012    


 La Voie Lactée regorgerait de planètes habitables !

Notre Galaxie compte des milliards de planètes rocheuses dont beaucoup pourraient être habitables. C’est du moins l’avis de l’Observatoire Européen Austral (ESO)  qui s’appuie sur des travaux récemment publiés par une équipe internationale (France, Suisse, Portugal, Belgique)[3].
Beaucoup de ces planètes orbitent autour de Naines rouges.

Gliese 581, une Naine rouge

Les Naines rouges sont des étoiles une centaine de fois moins lumineuse que notre Soleil. Peu lumineuses mais très nombreuses. Elles forment en effet 80 % du bataillon des étoiles de notre Galaxie. Mais surtout, 40 % des Naines Rouges disposeraient, selon ces travaux, d’une super-Terre orbitant au sein de ce que les scientifiques nomment la zone habitable, c’est-à-dire là où l’eau liquide peut être présente à la surface de la planète.

Comme on dénombre environ 160 milliards de Naines Rouges dans la Voie Lactée, le calcul est vite fait : les planètes rocheuses évoluant dans une zone habitable se compteraient par dizaines de milliards ! Attention, se trouver dans une zone habitable ne veux pas dire qu’elles sont toutes habitables et évidemment, encore moins habitées !

Cependant, les zones habitables des Naines Rouges qui, jusqu’alors n’avaient pas bonne presse comme candidates pour chaperonner la vie, et cela pour différentes raisons dont un bombardement cosmique intense, reviennent sérieusement sur le devant de la scène.

Dans notre proche banlieue, à moins de  30 années-lumière, une distance accessible à nos observations, une trentaine de planètes évolueraient ainsi autour de ces étoiles Naines Rouges. Il ne reste plus qu’à y détecter des signes de vie comme de l’oxygène en abondance dans l’atmosphère. Et le tour est joué.

Alors, des milliards de planètes habitables et peut-être même certaines hébergeant la vie dans notre propre Galaxie ?  On peut rêver ! 

  • Pour en savoir plus sur les naines rouges et leur zone habitable :

http://youtu.be/EnLFl6gpWz0


 

1 – L’essentiel de la matière interstellaire qui constitue la galaxie s’étend sur 70 000 années-lumières. C’est ce qu’on appelle le disque stellaire; celui-ci est entouré de gaz, prolongant ce disque, qui s’étend jusqu’à 100 000 années-lumières. 
2- Les modèles de la Voie lactée, de l’antiquité aux années trente, une émission  de « Ciel & Espace » avec Frédéric Chaberlot Docteur en Histoire et Philosophie des sciences
3 – Equipe internationale conduite par Michel Mayor (Université de Genève) le premier découvreur d’une exoplanète en 1995 dont les travaux se fonde sur une approche statistique publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics le 28 mars 2012.


A visionner pour mieux comprendre :

    • Pour tout savoir de la Voie lactée, « Au coeur de la Voie lactée », sujet diffusé sur ARTE (en 7 parties) :

http://youtu.be/wiX6ymMOWl4

    • Hubert Reeves nous parle de la Voie Lactée :

    • La Voie lactée comme vous ne l’avez jamais vue :


Et à lire pour aller plus loin :

  • Guide du ciel : Les secrets de la Voie lactéede Régine Quéva.Saviez-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 !