mardi, 21 novembre 2017

Les toutes, toutes premières fois

Comment tout (ou presque) a commencé !

Première visite terrestre dans un monde extraterrestre

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+ 40 000 ans

Heureux qui comme Voyager a fait un beau voyage

Certains n’en croient pas leurs yeux ou, plus exactement, leurs organes de vue, car rien ne prouve qu’ils soient dotés d’yeux comparables aux nôtres !  Eux : ce sont des astronomes « extraterriens » établis dans la Constellation de la Petite Ours.

Mais l’important n’est pas là.  Un objet volant non identifié vient d’être repéré par plusieurs de ces astronomes médusés.  L’engin  se rapproche de l’étoile rouge AC+79 3888 située à 3 années-lumière environ et qui est une des compososantes de la constellation de la Girafe (1).

Cet objet, c’est la sonde américaine Voyager 1.

Cette annonce est évidemment prématurée puisqu’elle ne pourra se faire que dans 40 000 ans. Elle aussi  probablement fantaisiste car peu de chance de trouver autour de cette étoile des êtres vivants et intelligents capables de scruter le ciel. Mais sait-on jamais.

Alors, qu’ont-ils décelé de si étrange ces astronomes du bout du monde pour qu’ils se frottent leurs organes de vue aussi nerveusement ?

Un bout de métal au bout du monde : Voyager

Ils ont découvert un objet métallique pesant 800 kg  en provenance d’un autre monde, la planète Terre. Voici pour eux et pour leurs congénères la preuve irréfutable que des êtres vivants, de surcroît intelligents et dotés d’une technologie avancée, existent ou ont existé au-delà de leur propre système « solaire ».

Si l’annonce est peu réaliste, en revanche, l’objet de 800 kg voguant dans l’espace est bien réel, tout comme sa probabilité de croiser l’étoile AC+79 3888 dans 40 000 ans environ, sauf accident de parcours.

Voyager 1, lancée en 1977 par la NASA, pourrait être, si tout va bien,le tout premier objet conçu par l’homme à atteindre un autre système solaire ; et cela donc dans 40 millénaires !

Voyager 1 s’échappe du système solaire

Mais inutile d’attendre 40 000 ans pour constater que Voyager 1 a déjà à son actif une performance hors du commun. Depuis début 2012 (peut-être même décembre 2011), Voyager 1 a l’immense honneur d’être le tout premier engin construit par l’homme à sortir du système solaire. Voyager  frôle ainsi les limites de l’espace intersidéral (2)  là où s’équilibre vent solaire et milieu interstellaire.

Depuis août 2012 (3), Voyager 1 a quitté officiellement le système solaire(5). La sonde se lance désormais, à corps perdu, dans l’espace interstellaire.

Il s’agit donc d’un évènement historique, absolument sans précédent.  Pour la toute première fois, un objet fabrique de la main de l’homme s’aventure au-delà  du système solaire !

Voyager 1 sort de la zone d’influence du Soleil; « Terminal Shock » est la zone de mélange du vent solaire et des éléments interstellaires, gaz et particules de matière.

Comment le savons-nous ? Depuis le début de son périple, la sonde mesure les particules qu’elle reçoit du Soleil, particules portées par le vent solaire (3).

Non seulement, Voyager 1 recevait depuis quelques temps, de moins en moins de particules en provenance du Soleil, mais, fait nouveau, elle a commencé à recueillir des particules de sens opposé.

Des particules non plus issues du Soleil mais se dirigeant vers lui : c’est le signe irréfutable qu’elle a quitté ce que les scientifiques nomment l’héliosphère, une sorte de bulle qui rassemble tout ce que contient le système solaire, Soleil, particules du vent solaire, planètes, comètes, poussières, gaz. Tout ce petit monde évoluant dans l’espace à la vitesse de 90 000 km/heure (4).

Le no man’s land intergalactique

Les instruments de Voyager, depuis début 2012, ont indiqué  donc clairement que la sonde voyager  est à la limite  de la zone  d’influence du Soleil sans qu’on sache d’ailleurs vraiment d’où proviennent ces particules qui « remontent le courant ».

Mais en août 2012,  la sonde Voyager 1 a franchi une nouvelle étape(5).  Située à 17 milliards de km de la Terre, elle vient de quitter officiellement les limites du système solaire à la vitesse de 170 km/s.

Gravé sur disque de cuivre plaqué or, Voyager est porteuse d’un message de la Terre enregistré en 60 langues

Cette fois, c’est le grand plongeon vers l’inconnu. Une plongée  dans l’espace galactique qui devrait ainsi la conduire dans 40 000 ans aux abords de l’étoile AC+79 3888.

Et peut-être devant nos astronomes de la Constellation de la Girafe. Ceux-ci découvriront, ébahis, le message présentant la Terre et ses habitants. Un témoignage de l’activité humaine que la sonde du bout du monde porte à bout d’antennes.

Voyager 1 aura fait vraiment un beau voyage !

 

 

 actualisé  le 13 septembre 2013

Quand Voyager 1 nous envoie des cartes postales !

Voyager 1 a été lancée le 5 septembre 1997. La sonde parcourt actuellement 5 milliards 300 millions de km par an, à la vitesse de plus de 600 000 kms/heure. Elle devrait émettre jusqu’en 2025, date à laquelle son générateur au plutonium sera à bout de souffle. La sonde sera alors à 25 milliards de km de nous. 23 heures seront alors nécessaires pour que le tout dernier signal nous parvienne.

Dès lors, Voyager poursuivra son voyage sans pouvoir  nous adresser « les cartes postales » auxquelles nous nous étions habitués :

  • 25 février 1979 : La fameuse tache rouge de Jupiter dévoile ses secrets : il s’agit d’un gigantesque ouragan aux dimensions astronomiques (3 fois la Terre) avec des vents de 700 km/h ;
  • 9 mars 1979 : Voyager 1 envoie des images du premier volcan extra-terrestre découvert. Il est situé sur Io, une lune de Jupiter et crache une fumée sur plusieurs centaines de km de hauteur ;
  • Novembre 1980 : Voyager 1 dévoile des centaines d’anneaux de Saturne alors que l’on en imaginait une dizaine et survole Titan, un de ses satellites naturels ;
  • 14 février 1990 : Voyager 1 prend la toute première photo de notre système solaire ; pour la première fois, grâce à 64 clichés, l’ensemble des planètes du système solaire se dévoilent à nous, à part Mercure et Mars que l’on devine;
  • 12 septembre 2013 : la sonde Voyager 1 a quitté officiellement le sytème solaire en Août 2012, selon la Nasa.

1 – Constellation sans grand intérêt, placée aux confins de la Voie Lactée, au nord-est de trois constellations plus célèbres : Cassiopée, Céphée et le Cocher (Source Wikipedia)
2 – Déclaration de scientifiques faite le mardi 4 septembre 2012 au cours d’une conférence organisée pour la préparation du 35 ème anniversaire du projet Voyager. Source Blog.leMonde.fr du 5 septembre 2012
3 -La haute atmosphère du Soleil émet des particules chargées, c’est ce qu’on appelle le vent solaire. Celui-ci, mesuré par les instruments de Voyager 1, est tombé de 250 000 km/heure à 0 km/heure, indique même des vitesses négatives depuis avril 2010 comme si elles rebondissaient sur un mur, selon Stamatios Krimigis, astrophysicien de l’université américaine Johns-Hopkins.
4- Science &Vie – N° 1135 – Avril 2012
5- Annonce faite par la Nasa en septembre 2013; la sonde était alors à 21 milliards de kilomètres de la Terre.


A visionner pour mieux comprendre :

>> En février 1990, Voyager 1 prend la toute première photo du système solaire où la Terre apparait comme un point bleu pâle. Pale Blue Dot, nom de cette célébre photo, inspirera le scientifique et écrivain Carl Sagan :


Nasa : la sonde Voyager 1 a atteint les limites… par Maxisciences


Ce sujet vous intéresse ? Quelques documents pour aller plus loin :
  • COSMOS, de Carl Sagan.Cosmos est le projet d’une vie. Mieux d’un destin. Celui de Carl Sagan, concepteur et promoteur des programmes spatiaux Voyager (le message gravé sur le flanc de la sonde destinée aux extra terrestres) et Viking (les premières sondes sur Mars), inventeur d’une nouvelle discipline scientifique : l’exobiologie ou étude des forme de vies non-terrestres. Cosmos, décliné dans une superbe série télévisée de vulgarisation scientifique Cosmos Boxed Set (Collector’s Edition) [Import USA Zone 1] et sous forme de livre, condense la pensée et les convictions de l’auteur. Les illustrations, point fort de l’ouvrage, ouvrent sur des champs d’imaginaire : les vies possibles dans les strates de méga planètes gazeuses, la plongée au coeur de l’hélice de l’ADN. Une oeuvre invitant à l’émerveillement.
  • Coffret 4 DVD : A la Découverte de l’UniversL’Univers, pour la plupart d’entre nous, confine au mystère. Pourtant, pour les astronomes du monde entier, il est de plus en plus compréhensible, et ses mécanismes expliqués. À l’instar de notre monde, les étoiles naissent et meurent, se font la guerre, se capturent, et se dévorent même entre elles. Du Big-bang, et sa matière d’une densité phénoménale, à l’explosion d’une supernova, ce coffret retrace une saga grandiose. Avec en point d’orgue la recherche scientifique la plus essentielle de tous les temps : une autre vie que la nôtre dans l’Univers. Exaltant.

La toute première exoplanète

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6 octobre 1995

Terra Incognita !

 

Les planètes Kepler 20 évoluent plus proche de leur étoile que Mercure du Soleil

« Pour la première fois de l’histoire de l’humanité, on peut se dire : « ça y est, on est capable de détecter une Terre autour d’une étoile. C’est même la première fois que l’on passe la barrière du plus petit que la Terre ».  Ce constat enthousiaste est exprimé par François Fressin (1),  astronome français de 33 ans, expatrié aux Etats-Unis et co-auteur d’un article publié dans la revue scientifique  Nature le 20 décembre 2011.  Il annonce la découverte de 2 planètes extrasolaires, qui pour la première fois, sont de taille similaire à la Terre (87 % et 103 %)  : Kepler-20e et Kepler-20f.

Ces planètes évoluent à environ 1000 années-lumières de nous autour d’un soleil un peu moins massif et lumineux que le notre. Si ces « Terres » ressemblent par leur dimension à notre Terre, en revanche, elles sont loin d’être aussi hospitalières car beaucoup trop près de leur étoile comme le montre l’illustration ci-contre. La température à la surface serait de plusieurs centaines de degrés celsius !

La quête du Graal astronomique,  visant à découvrir une planète jumelle de la Terre ou abritant la vie, a connu un événement fondateur.

Première découverte d’une planète hors de notre système solaire

Tout a commencé il y a plus de 15 ans. En ce début d’automne 95, pour les adeptes d’une vie possible ailleurs dans l’univers et pour bons nombres de scientifiques, cela sent plutôt le printemps. Un printemps radieux qui apporte un rayon de soleil au firmament de nos esprits trop souvent « terre à terre ».

Pour la première fois de mémoire d’homme, nous disposons d’une preuve irréfutable de l’existence d’une planète en dehors de notre système solaire. Ce que les scientifiques nomment : une exoplanète. Cette toute première localisation d’une planète orbitant autour de l’étoile 51-Pégase[2] ouvre d’énormes perspectives. La vie ailleurs dans l’univers devient possible et peut-être même probable !

Raison gardée

Restons prudent. Sur cette première planète extrasolaire, on y implanterait pas un Club-med, ne fut-ce qu’arborant un seul trident. Avec sa constitution gazeuse et sa taille, elle ressemble davantage à Jupiter qu’à la Terre. Caresser l’idée d’y trouver une forme quelconque de vie est totalement illusoire.

12 ans plus tard une autre découverte relance le débat. Nous sommes en Avril 2007 et, cette fois le printemps n’est pas que dans les esprits. La toute première exoplanète offrant un véritable air de ressemblance avec la Terre est observée. Autrement dit potentiellement habitable d’où le qualificatif de « planète de type terrestre habitable ».

Cette planète se situe à 20,5 années-lumière. Elle évolue autour d’une étoile dite naine rouge Gliese 581 dans la constellation de la Balance. Les conditions pourraient être favorables à la vie : température comparable à celle de la Terre, entre 0°C et 40°C, une masse faible comparativement aux autres exoplanètes découvertes, 5 fois celle de la Terre et une gravité un peu plus de 2 fois celle que l’on subit.

Pour l’équipe de l’observatoire de La Silla au Chili à l’origine de cette observation d’une portée majeure, cela constitue « un grand pas dans la quête de la vie dans l’univers »[A]. Pas d’emballement toutefois, car les conditions sont assez différentes du système solaire, avec une étoile sensiblement moins lumineuse que notre Soleil. Conséquence, la « zone habitable » où se situe l’exoplanète oblige à une plus grande proximité avec l’étoile ce qui entraîne une période de révolution bien moindre que chez nous. Qu’à cela ne tienne, la quête va se poursuivre.

La Terre a une sœur presque jumelle !

A l’automne 2011, les choses deviennent sérieuses : la Nasa, grâce aux observations de la sonde américaine Kepler, confirme l’existence d’une planète habitable similaire à la Terre répondant aux critères d’apparition de la vie. Ce qui n’est pas le cas des autres palnètes Kepler 20e et 20f, évoquées en début d’article, qui bien que de taille comparable à celle de la Terre ne sont pas habitables.

Système de Kepler 22

 

Cette planète, située dans une zone habitable, est baptisée Kepler 22 B. Elle est située à 600 années-lumière de la Terre et fait une révolution autour de son étoile en 290 jours. D’une taille de 2,4 fois celle de la Terre, elle a pu garder son atmosphère contrairement à une planète comme Mars. Selon la Nasa, la température au sol pourrait avoisiner les 22° C, un vrai petit paradis ! Seul hic, c’est que nous ignorons si elle est constituée de roches, de gaz ou de liquide.

Avec cette découverte, le nombre de planète potentiellement habitable est porté à 3(3), mais les candidates sont bien plus nombreuses parmi un vivier de plus de 500 exoplanètes recensées officiellement en novembre 2011.

Métrodore, disciple d’Epicure avait finalement vu juste en affirmant : « Il est aussi absurde de concevoir un champ de blé avec une seule tige qu’un monde unique dans le vaste univers ».

 

Publié le 21 décembre 2011


1 – Cité dans le Blog « Passeur de Sciences » de Pierre Barthélémy, journaliste scientifique; article «Première découverte d’une autre Terre», du 20 décembre 2011 
2 -Cette découverte, que l’on doit aux Suisses Michel Mayor et Didier Queloz, a été menée par l’observatoire de Haute Provence. Bien avant, Le 10 novembre 1981, des astronomes repèrent dans le système Bêta Pictoris (à 66 années-lumière) des anomalies qu’ils vont attribuer, en termes d’hypothèses car sans véritable image, à un système planétaire en formation.   
3 –  les deux autres planètes sont HD 85512B et Gliese 581 d.

Sources :
[A] Annonce faite le 25 avril 2007 dans la revue Astronomy and Astrophysics, rapporté par Wikininews. 
Sommes nous seuls dans l’univers – Jean. Heidmann, Alfred Vidal-Madjar, Nicolas Prantzos, Hubert Reeves – Ed. Fayard


A visionner pour mieux comprendre :

 


A lire pour aller plus loin :

  • Les Nouveaux Mondes du cosmos : à la découverte des exoplanètes, de Michel Mayor, directeur de l’observatoire de Genève, découvreur de la première planète extrasolaire en 1995 (51 Pegasi b) et de bien d’autres depuis.

    La science des planètes extrasolaires est en plein essor. L’existence d’une possible vie extraterrestre explique sans doute cet engouement. La découverte des planètes extrasolaires est une occasion unique de s’interroger sur les diverses théories qui tentent d’expliquer la formation des systèmes solaires. De la longue et lente quête des planètes de notre système solaire, à la mise au point des subtiles techniques modernes d’observation des planètes d’autres systèmes stellaires et aux vertigineuses perspectives de formes de vie ailleurs dans l’univers, l’histoire est ici contée par l’un des acteurs majeurs de cette aventure scientifique exceptionnelle.

  • Les planètes : Les nôtres et les autres ; De la Terre aux Exoplanètes, de Thérèse Encrenaz, directrice de recherche au CNRS.

    Qu’est-ce qu’une planète? La réponse semble aller de soi ; pourtant, la définition des planètes n’a cessé d’évoluer au cours des siècles et leur nombre a fluctué au fil des découvertes successives. En 2006, la décision prise par l’Union Astronomique Internationale de retirer à Pluton le titre de « planète » a bien souligné les difficultés de leur définition. La découverte récente de plusieurs centaines d’ « exoplanètes » autour d’étoiles de notre galaxie proches du Soleil ouvre une dimension supplémentaire et spectaculaire à la recherche en astrophysique. Nous savons actuellement très peu de choses sur la nature physique des exoplanètes. En revanche, nos connaissances sur les planètes du système solaire se sont accumulées au cours des dernières décennies, notamment grâce à leur exploration spatiale. Cet ouvrage se propose d’abord de caractériser ces dernières, à la fois dans leur globalité et dans leur spécificité. Il utilise ensuite ces connaissances pour tenter d’imaginer la nature des exoplanètes à partir des quelques paramètres dont nous disposons. Avec en tête la question d’une éventuelle vie extraterrestre : celle-ci pourrait-elle exister ou avoir existé dans le système solaire ou au-delà ?
    Thérèse Encrenaz travaille au Laboratoire d’Etudes Spatiales et Instrumentales en Astrophysique (LESIA) à l’Observatoire de Paris. Elle est spécialiste de l’étude des atmosphères planétaires et a participé à de nombreuses missions spatiales.

Les tout premiers pas de la Voie lactée

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- 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 !

1er coup d’accélérateur de l’expansion cosmique

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- 7 milliards d’années

Crise de croissance

Avant la naissance du Système Solaire, l’Univers a donné un sérieux coup d’accélérateur à son expansion. Pourtant la tendance était à la baisse depuis plusieurs milliards d’années. En cause, une énergie dite noire, c’est-à-dire encore inconnue, qui compense les effets de la gravitation. En dehors de la période supposée inflationnaire juste après le Big-Bang, c’est la toute première crise de croissance de l’Univers devenu adulte. Croissance mais jusqu’où et pourquoi ?

Il y a 7 milliards d’années environ (certains l’estiment à 5 ou 6 milliards d’années), l’expansion de l’univers s’est mise à accélérer. Pour la toute première fois, ou presque (voir encart), le cosmos appuie sur le champignon !

Ce phénomène a été détecté pour la toute première fois, en 1998, lors de l’étude d’une supernova et confirmé 3 ans plus tard. Cette accélération n’est évidemment pas sans conséquence sur le destin de l’univers et notre propre histoire.

Durant la première moitié de vie de l’univers (1), l’expansion a été freinée par la gravité, c’est-à-dire la matière qui constitue les galaxies, les étoiles et les planètes. Sauf, pendant une très courte période qui a eu lieu dans les tout premiers instant de l’univers, période encore hypothétique que les scientifiques nomment « période d’inflation » ; ( voir encart).

Pourquoi diable, l’univers s’est-il mis subitement à enfler ?

On le sait, la force gravitationnelle agit comme un aimant vis-à-vis des objets constitués de matière. Il a fallu donc une autre force pour contrecarrer cette action. Une force qui, cette fois, n’attire pas mais repousse. Autrement dit, une force répulsive.

D’où provient cette force répulsive ? Si on en constate ces effets, en revanche les scientifiques ignorent tout de la composition de cette force qui contrecarre la gravitation. D’où son nom : l’énergie sombre ou encore énergie noire. On pense simplement qu’il s’agirait d’une énergie du vide et qu’elle agit de manière uniforme dans l’univers.

En cela, elle ressemble comme deux gouttes d’eau à la Constante cosmologique évoquée en son temps par le grand Albert, En 1917, Albert Einstein écrivit à propos de la Constante Cosmologique qu’il avait introduit dans ses équations :  » il convient de souligner, toutefois, que la constante cosmologique ne s’avère nécessaire que dans le seul but de rendre possible une distribution quasi statique de la matière, comme l’exige le fait des faibles vitesses des étoiles ».

Cette constante a donc été intégrée de manière arbitraire par Einstein pour rendre l’Univers statique, immuable et éternel ; en accord avec ses propres convictions.et conforme à l’image que l’on s’en faisait à l’époque.

Cette constante reprend donc aujourd’hui du service. Car si elle peut rendre l’univers statique, en modifiant sa valeur, elle permet d’expliquer aujourd’hui l’accélération cosmique constatée.

La valeur de cette constante, bien que non nulle, est cependant infinitésimale. Elle affiche une valeur non nulle, au bout d’un défilé de 119 zéros après la virgule. Si on devait tomber par hasard sur cette valeur, on aurait une chance sur un milliard de milliard de milliard de milliard de milliard de milliard de milliard de milliard de milliard de milliard de milliard de milliard de milliard (2).

Une broutille qui change tout. Surtout, que légèrement différente et rien n’aurait été pareil. Le taux d’expansion, juste après le Big Bang, aurait été un milliardième plus lent ou plus rapide et l’univers se serait recroquevillé ou dispersé.

Mais revenons à cette énergie sombre. Si elle existe, pourquoi est-elle restée inopérante durant les premiers âges de l’univers ? Il est probable que cette force répulsive, anti-gravitationnelle, était là dès l’origine de l’univers mais d’une manière masquée. Elle se serait manifestée dès lors que l’univers a acquis une certaine taille.

Et maintenant que va-t-il se passer ?

Pour dessiner l’avenir de l’Univers, il y a un autre facteur à prendre en compte : il s’agit de la quantité totale de matière. Si celle-ci dépasse un seuil critique, alors arrivera un moment où la matière, via la gravité, prendra le pas sur la force répulsive.

Big Crunch ou expansion à l'infini, scénario de l'Univers

Dans cette hypothèse, nous irions tout droit (mais dans des milliards d’années) vers un big crunch, c’est-à-dire le Big bang à l’envers. Dans le cas contraire, l’univers poursuivra à l’infini son expansion jusqu’à une mort douce mais certaine.

Le problème est que, à l’instar de l’énergie noire, seule 10 % de la matière nous est connue. Le reste fait défaut à nos observations. C’est la matière sombre. La Voie Lactée, notre galaxie, contiendrait au moins 7 à 8 fois plus de manière sombre que de matière ordinaire que constituent les planètes, les étoiles, bref toutes les particules de matières dites baryoniques, c’est-à-dire qui composent notre monde réel.

Actuellement, il y a une majorité de scientifiques à estimer que la totalité de matière est inférieure à la densité critique. Le Big crunch est donc peu probable mais pas totalement exclu.

Energie sombre, matière noire, nous sommes, hélas, toujours et encore dans le noir pour expliquer le comportement de l’univers et son devenir. Une seule certitude, l’univers est pleine crise de croissance !


L’Inflation : un coup d’accélérateur bref et salvateur !

L'expansion de l'universL’univers n’est pas en accélération pour la toute première fois. Non, le premier coup d’accélérateur d’expansion aurait été donné, – selon une théorie partagée par la majorité des scientifiques et quasiment confirmé par les révélations du satellite Planck -,  quelques instants après le Big Bang, il y a 13 milliards 820 millions d’années.  C’est la théorie de l’inflation, proposée déjà en 1980 par Alan Gruth.

Cette inflation débute 10 puissance – 35 seconde après le Big Bang et dure un instant infinitésimal. Elle permet d’expliquer pourquoi l’univers est homogène.

Peut-être déclenchée par l’inflaton (dont on ignore tout), l’univers connait alors une expansion très brève et extraordinairement brutale. On a coutume de dire que l’univers aurait plus grandit entre sa naissance et cette phase d’inflation (qui le porte aux dimensions d’une orange)  qu’ après !

Pour ce faire une idée, un espace de la taille d’un petit pois deviendrait plus vaste que l’Univers observable, en un temps si court qu’un simple battement de cils durerait une éternité, un million de milliards de milliards de milliards de fois plus longtemps (3).

Avec cette inflation et son bras armé l’inflaton, on assiste aux toutes premières manifestations de la force répulsive. L’inflaton, s’il est confirmé, serait aussi à la source de tout ce qui apparu ensuite dans le cosmos (4).

Ce fut, pour le coup,  un sacré coup d’accélérateur aussi éphémère que fécond !

 


La face sombre de l’énergie

On l’a compris l’énergie sombre ou encore appelée noire a été introduite pour expliquer l’expansion cosmique. Elle représente, selon les résultats du satellite Planck, 68.3% de l’ensemble du contenu de l’Univers. Le reste est composé de 26,8 % de matière noire et de 4,9 % de matière visible. Autrement dit, plus de 95 % de l’univers restent inconnus.

Mais a quoi pourrait ressembler cette énergie sombre ?

Actuellement plusieurs hypothèses circulent : la quintessence, une sorte de fluide qui remplirait tout l’espace sans qu’on n’ait pu le détecter, une quatrième dimension qui renfermerait cette énergie, un espace-temps dit « spinoriel », les effets d’univers gémellaires et bien d’autres théories.

 


1 – Il y a 11 milliards d’années ont la preuve que l’expansion de l’univers s’est mise à décélérer pour de nouveau s’accroitre 3 ou 4 milliards d’années plus tard comme l’explique ce sujet.
2- Le mystère du satellite Planck – Igor et Grichka Bogdanov – Ed. Eyrolles - Juin 2013 – P. 136
3 - « La réalité cachée » – Brian Greene – Ed. Robert Laffont – P. 83;
4 - Science & Avenir – N° 794 – Avril 2013 -  Dossier Cosmologie – Première image de l’Univers;  


A visionner pour mieux comprendre :

 

    • L’expansion de l’univers est-elle infinie, un documentaire d’Arte

les toutes premières galaxies

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Posté par fabrice
 

- 13 milliards 300 millions d’années (environ)

La renaissance cosmique

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La petite enfance de l’univers est plutôt sombre ; après les fracas du Big Bang, durant au moins les premières 200 millions d’années, pas une lueur à l’horizon. Aucune étoile, aucune planète n’a investie le firmament. C’est l’âge sombre de l’univers.

Celui-ci a débuté au moment où l’univers a émis ses premiers rayonnements, 380 000 ans après le Big Bang. Sortant d’un plasma extrêmement chaud et dense, il est devenu à cet instant enfin transparent. Autrement dit observable. Transparent, oui mais d’une composition (matière noire, énergie et gaz neutre) qui n’a rien de tendance, d’autant que les sunlights que sont les étoiles ne font pas encore partie du paysage.

Flambées d’étoiles réchauffent la longue nuit de l’univers

Malicieux comme un enfant, l’univers fait ses coups en douce; il prépare son entrée sous les sunlights. Grâce aux légères différences de densité de matière disséminée au sein du jeune univers (situation vérifiée par le satellite américain Cobe), la matière commence à s’agréger. Par endroits, elle forme des grumeaux. Peu à peu, se mettent en place des structures de matières : là, en filament, ici sous forme d’amas ou de feuillets. Le look de cet univers adolescent est à peu près celui d’une éponge.

Âgé d’à peine quelques centaines de millions d’années, l’univers découvre la boite d’allumette qui va allumer le feu. Il s’agit en fait de gigantesques nuages d’hydrogènes. Ceux-ci rassemblent l’équivalent de plusieurs centaines de milliers de soleils qui vont s’effondrer sur eux mêmes. Pour la première fois le ciel s’embrase réellement et connaît une flambée d’étoiles [1]. Cela marque le fin de l’âge sombre et le début de ce que les scientifiques appellent « la renaissance cosmique ».

Hélas, l’univers n’a pas acquis l’expérience nécessaire et ses premières étoiles avides d’éclats brûleront comme un feu de paille. Après un parcours éphémère, elles exploseront comme le font les stars du ciel, en supernovæ.

Génération sacrifiée ? Peut-être, mais pas en vain. En explosant, ces supernovæ vont répandre dans l’univers les premiers éléments lourds (la série des atomes, du carbone jusqu’au fer dont nous sommes d’ailleurs constitués) fabriqués dans leur cœur. Se nourrissant de ces noyaux lourds, la seconde génération d’étoiles aura une espérance de vie plus longue. L’important n’est pas tant l’éclat que la durée.

Tops modèles pour divas du ciel

L’univers vient de fêter son demi milliard d’années d’existence et se prépare à devenir adulte. C’est probablement à cette époque que les toutes premières galaxies apparaissent; entre 13.3 et 12.9 milliards d’années, selon les observations, peut-être même avant. En fait, il y a encore beaucoup d’inconnus et on ne sait pas exactement, qui des étoiles ou des galaxies sont apparus les premiers, comme on le verra plus loin.

En effet,  les modèles des scientifiques divergent. L’observation devient délicate à ces distances extrêmes et ne corroborent pas toujours les modèles théoriques, ni sur l’âge, ni sur le scénario. De manière synthétique, deux scénarii cohabitent : soit les premières galaxies ou proto-galaxies étaient petites et par collision entre-elles ont grossi (modèle dit hiérarchique), soit, d’emblée, l’univers a créée des galaxies massives.

Pour corser l’affaire, les observations qui permettraient de départager ces options reposent également sur deux techniques différentes : la spectroscopie et la photométrie [1]. Aujourd’hui, la photométrie, mesure la plus précise, fournit 3 ou 4 galaxies candidates autour de 700 millions d’années après le Big Bang. L’autre méthode avait cru déceler la plus ancienne galaxie, 480 millions d’années après le Big Bang. Cet âge a ensuite dû être légèrement réévalué.

Crise de croissance

Actuellement, c’est le premier modèle qui tient la corde, celui dit de croissance hiérarchique. Selon cette théorie, les toutes premières galaxies avaient probablement beaucoup moins d’embonpoint que celles d’aujourd’hui. Tout indique qu’elles étaient jusqu’à 1000 fois moins massives que les galaxies actuelles et d’une dimension, au moins dix fois inférieur. En outre, elles connaissaient une promiscuité aujourd’hui oubliée. Normal, l’univers était aussi plus petit.

Ces premières galaxies n’étaient pas nécessairement porteuses d’étoiles mais pouvaient contenir uniquement des nuages de gaz . Leur principale « activité » était le cannibalisme. Autrement dit, elles absorbaient leur consœur. Ces collisions provoquaient des frictions entre les différents nuages de gaz qui déstabilisaient leur équilibre provoquant un effondrement local. C’est ainsi que s’allumaient presque simultanément des paquets d’étoiles.

La suite, on la connaît. Les galaxies avaient gros appétit. D’absorption en digestion, elles ont fini par ouvrir la voie aux galaxies de la taille de la Voie Lactée, avec leurs attributs –comme les bras spiraux – dont elles étaient, les pauvres, démunies au départ.

Mais cette jeunesse galactique n’avait-elle pas les yeux plus gros que le ventre ? C’est toute la question. Car actuellement, ce modèle bute sur la capacité de « cannibalisme » de ces galaxies sur une durée très courte. En effet, pour être conforme au résultat actuel, il aurait fallut que des dizaines de milliers (peut-être 100 000) de protogalaxies se mélangent sur un laps de temps très court. D’où, le second scénario qui lui plaide en faveur de la formation de grosses galaxies, dès le départ.

Quoi qu’il en soit, quelle époque merveilleuse où l’Histoire se racontait et s’écrivait autour d’une bonne flambée d’étoiles …

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Cette illustration et celle en haut de l’article correspondent à une simulation numérique de formation des grandes structures. De gauche à droite, chaque image correspond à un agrandissement d’un facteur 4 par rapport à l’image précédente. En haut, la couleur correspond à la densité de gaz au sein de galaxies. Dans cette image (bas de l’article), il s’agit des étoiles des mêmes régions, bleues pour les jeunes et rouges pour les plus vieilles. Source CEA/SAP

1 – A la question, qui est arrivé en premier, les étoiles ou les galaxies ? Actuellement pas de réponse tranchée. Le satellite Herschel, lançé le 14 mai 2009, doté d’un télescope de 3.5 mètres de diamètre devrait permettre d’apporter la réponse en scrutant le ciel lointain dans l’infrarouge, là où personne n’est jamais allé.

2- La spectroscopie consiste à étudier l’ensemble du spectre de rayonnement d’un objet céleste, ici une galaxie. Cela se traduit par des raies spectrales; le décalage spectral entre le spectre de la galaxie et un spectre de référence détermine sa distance; plus ce décalage est situé vers le rouge plus la galaxie est lointaine et s’éloigne de nous. La photométrie repose sur l’analyse quantitative d’une partie du rayonnement ; moins précise que la première approche mais plus rapide, elle nécessite une confirmation par la première méthode.


A voir, à lire et à visiter pour aller plus loin :

  • Les dossiers de La Recherche  – Mai 2009 Le Big Bang : révélations sur l’origine de l’Univers.
  • Le parc aus étoiles – Musée d’Astronomie à Triel-sur-Seine dans les Yvelines. La visite comprend la découverte du Parc aux Étoiles où l’Univers a été reconstitué, en relief et en couleur, l’histoire de l’aventure spatiale, de Spoutnik aux futures stations planétaires, ainsi que la grande lunette avec observation du soleil.
  • La vie mouvementée des galaxies Elles sont aux étoiles ce que les ruches sont aux abeilles… Les galaxies qui, par centaines de milliards, peuplent le cosmos ont aussi une histoire… Un Podcast en 3 épisodes avec Pierre-Alain Duc, astrophysicien chargé de recherche au CNRS, au Service d’Astrophysique du CEA à Saclay.
  • Mystères de la formation des Galaxies : Vers une nouvelle physique? de Françoise Combes, astronome à l’Observatoire de Paris, membre de l’Académie des sciences. Devrons-nous remettre en cause les lois de la gravitation, un des piliers de la physique, pour expliquer la naissance des galaxies ?
  • Chroniques des atomes et des galaxies Issus des chroniques hebdomadaires de Hubert Reeves sur France Culture, ces textes brefs constituent un véritable tour de force par la simplicité avec laquelle l’auteur présente notre compréhension du cosmos sans pour autant masquer la subtilité des notions évoquées : le Big Bang, la courbure de l’Univers, la matière et l’énergie  » sombres « , les univers parallèles, le principe anthropique, les trous noirs, etc. Une remarquable mise à jour des plus récentes découvertes de l’astrophysique et de la cosmologie.
  • Le Grand Atlas de l’Univers Voici le plus grand atlas de l’Univers jamais publié ! Il vous propose un voyage stupéfiant, mettant à portée de vos mains les objets célestes les plus proches comme les galaxies les plus éloignées.