Caroline Herschel, la première femme astronome professionnelle, a apporté à l’astronomie des contributions qui sont encore importantes aujourd’hui. Mais même de nombreux astronomes ne reconnaissent pas son nom.

La plupart des scientifiques s’intéressent aux techniques, données et théories les plus récentes dans leur domaine, mais ils connaissent souvent très peu l’histoire de leur discipline. Les astronomes, comme moi, ne font pas exception.

Ce n’est que lorsque j’ai donné un cours d’introduction à l’astronomie que j’ai appris l’existence de Caroline. Aujourd’hui, grâce à une nouvelle exposition de ses documents au musée Herschel de Bath, en Angleterre, d’autres personnes pourront également en apprendre davantage sur elle. Son histoire reflète non seulement les priorités de l’astronomie, mais aussi la manière dont les mérites sont attribués sur le terrain.

Son parcours vers l’astronomie

Caroline Herschel, née en 1750 (à Hanovre en Allemagne dans une famille de musiciens et décédée en 1848, NDLR), n’a pas eu une enfance facile. Après une crise de typhus qui l’a marquée de cicatrices quand elle était petite, sa famille a supposé qu’elle ne se marierait jamais et l’a traitée comme une servante non rémunérée. Elle est forcée d’effectuer des tâches ménagères, bien qu’elle ait manifesté un vif intérêt pour les études dès son plus jeune âge. Elle finit par échapper à sa famille pour suivre son frère aîné William Herschel, qu’elle adorait, à Bath.

Au début, Caroline était une astronome quelque peu réticente. Elle ne commença à s’intéresser à l’astronomie que lorsque William était déjà très absorbé par le sujet. Bien qu’elle ait parlé de manière assez dévalorisante de la façon dont elle a suivi son frère dans ses différents intérêts, notamment la musique et l’astronomie, Caroline finit par reconnaître son véritable intérêt pour l’étude des corps astronomiques.

À l’époque, les astronomes s’intéressaient surtout à la découverte de nouveaux objets et à la cartographie précise du ciel. L’utilisation de télescopes pour rechercher de nouvelles comètes et nébuleuses était également populaire. William Herschel est devenu célèbre après sa découverte d’Uranus en 1781, bien qu’il ait d’abord pris la planète pour une comète.

Au début de sa carrière, Caroline travaillait comme assistante de William. Elle se concentre principalement sur les tâches liées aux instruments astronomiques, comme le polissage des miroirs des télescopes. Elle aide également à faire des copies des catalogues et prend des notes minutieuses sur les observations de William. Puis elle a commencé à faire ses propres observations.

Exploration du ciel

En 1782, Caroline commence à consigner les positions des nouveaux objets dans son propre journal de bord. C’est grâce à ce travail qu’elle a découvert plusieurs comètes et nébuleuses. Le 1er août 1782, elle découvre une comète, c’est-à-dire que c’est la première à la voir de ses propres yeux dans un télescope. Il s’agit de la première découverte de comète attribuée à une femme. Elle a ensuite découvert sept autres comètes au cours des 11 années suivantes.

À l’époque des travaux des Herschel, c’était l’observation réelle d’un objet qui justifiait la reconnaissance publique, de sorte que Caroline n’était créditée que pour les comètes qu’elle voyait elle-même au moyen d’un télescope. Pour tout le reste de son travail, comme l’enregistrement et l’organisation de toutes les données issues des observations de William, elle a reçu moins de crédit que ce dernier.

Par exemple, lorsque Caroline a pris toutes les observations de William et les a compilées dans un catalogue, celui-ci a été publié sous le nom de William. Caroline n’est mentionnée que comme « assistante » dans l’article.

Néanmoins, en reconnaissance de ses découvertes et de son travail en tant qu’assistante de William, le roi George III d’Angleterre a accordé un salaire à Caroline, faisant d’elle la première femme astronome professionnelle.

Plus tard, Caroline a réorganisé le même catalogue de manière plus efficace, en fonction de la façon dont les astronomes praticiens intéressés par la recherche de comètes observaient réellement le ciel nocturne. Ce catalogue mis à jour a ensuite servi de base au Nouveau catalogue général, que les astronomes utilisent encore aujourd’hui pour classer les étoiles.

Les Herschel ont également créé la première carte, bien qu’elle ne soit pas tout à fait correcte, de notre galaxie, la Voie lactée.

À qui revient le mérite en astronomie ?

La reconnaissance du travail scientifique au sein de la communauté astronomique est très différente aujourd’hui de ce qu’elle était à l’époque des Herschel. En fait, la plupart des astronomes qui sont reconnus aujourd’hui sont ceux dont le travail ressemble beaucoup à celui de Caroline : enregistrer et organiser les données relatives aux observations astronomiques.

Aujourd’hui, les astronomes mettent rarement leurs yeux dans l’oculaire d’un télescope, et la plupart des découvertes les plus importantes sont faites par des télescopes dans l’espace. Mais les astronomes ont toujours besoin de pouvoir donner un sens à toutes les données provenant de ces télescopes. Les catalogues comme celui de Caroline sont des outils importants pour y parvenir.

Aujourd’hui, la plupart des personnes n’ont jamais entendu parler de Caroline Herschel. Bien que plusieurs objets astronomiques, même un satellite, portent son nom, elle n’est pas aussi connue que les autres astronomes de son époque. Ce manque de reconnaissance est probablement dû au fait que son frère a reçu tous les honneurs pour son catalogue. Aujourd’hui, les astronomes les reconnaîtraient tous les deux.

Caroine Herschel fait partie d’une longue lignée de femmes astronomes qui n’ont pas été reconnues à leur juste valeur et dont les travaux ont été utilisés pour justifier l’attribution de prix à des hommes scientifiques. Ces problèmes ne se limitent pas à la science du 18e siècle, mais persistent également dans l’astronomie moderne. Jocelyn Bell Burnell, qui a découvert le premier pulsar radio, n’a pas été retenue pour le prix Nobel de 1974, qui a été attribué à son directeur de thèse.

Bien que l’astronomie ait parcouru un long chemin depuis le XVIIIe siècle, les astronomes doivent encore réfléchir attentivement à la manière de reconnaître équitablement les personnes qui participent aux découvertes scientifiques. Reconnaître les contributions d’astronomes comme Caroline Herschel est un petit pas vers la reconnaissance des mérites.

Image d’en tête : Internet Archive Book Images via Wikimedia Commons

Pour aller plus loin

Texte paru initialement en anglais dans The Conversation, traduit par la Rédaction. La traduction étant protégée par les droits d’auteur, ce article traduit n’est pas libre de droits. Nous autorisons la reproduction avec les crédits appropriés : « Citizen4Science/Science infuse » pour la version française avec un lien vers la présente page.

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« L’histoire de la NASA est celle de barrières franchies et de technologies transformées pour soutenir nos missions et bénéficier à l’ensemble de l’humanité », a déclaré Bill Nelson, administrateur de la NASA. Les concepts sélectionnés dans le cadre du programme NIAC de la NASA aideront les chercheurs à mettre au point de nouvelles technologies susceptibles de révolutionner l’exploration du ciel et d’améliorer la vie quotidienne sur Terre.

Le NIAC nourrit des idées visionnaires qui pourraient transformer les futures missions de la NASA en finançant des études de concepts technologiques à un stade précoce. Les bourses de la phase II poursuivent le travail sur les études de concepts initiées dans le cadre des bourses de la phase I du NIAC. Au cours de la phase II, les boursiers continuent à développer leurs concepts et à explorer les possibilités d’infusion au sein de la NASA et au-delà.

Chacun des six boursiers recevra jusqu’à 600 000 dollars sur deux ans pour développer son concept. Voici les projets sélectionnés et leur chercheur attitré.

Radar Rydberg quantique pour la surface, la topographie et la végétation

Ce concept utiliserait la technologie de radar quantique à accord dynamique de dernière génération pour améliorer les études de télédétection de la Terre et d’autres mondes, en utilisant les signaux terrestres réfléchis par d’autres engins spatiaux en orbite pour éliminer la nécessité de déployer de grandes antennes.

Chercheur : Darmindra Arumugam, Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud

Propulsion silencieuse à semi-conducteurs pour les véhicules de mobilité aérienne avancés

Ce concept vise à développer des propulseurs électro-aérodynamiques presque silencieux pour des avions à décollage et atterrissage verticaux qui pourraient être utilisés pour transporter du fret et éventuellement des passagers sur de courtes distances dans les zones urbaines.

Chercheur : Steven Barrett, Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, Massachusetts

PI – Défense planétaire

Ce concept pourrait doter la Terre d’une capacité de réaction rapide permettant d’atténuer l’impact désastreux d’un astéroïde ou d’une comète en pulvérisant l’objet en morceaux suffisamment petits pour brûler dans l’atmosphère terrestre. L’approche traditionnelle de défense planétaire consiste en un transfert d’énergie entre l’impacteur et la menace qui modifie l’orbite de la menace de manière à ce qu’elle manque la Terre, ce qui est généralement connu sous le nom de « déflexion ». On en a fait l’essai il y a quelques moi, Science infuse était là pour le relater en direct.
L’approche PI est différente car elle n’utilise pas le transfert de quantité de mouvement, mais le transfert d’énergie. La menace n’est pas atténuée par déviation mais par pulvérisation, puis en utilisant l’atmosphère terrestre comme bouclier.
Le procédé PI fait appel à un ensemble de petits pénétrateurs cinétiques à hyper-vélocité qui désassemblent et fragmentent un astéroïde ou une petite comète.

Chercheur : Philip Lubin, University of California, Santa Barbara, California

Mission Nyx d’observation de l’univers depuis l’espace lointain via EmberCore

EmberCore estun système de propulsion radio-isotopique-électrique à haute puissance spécifique.
Ce concept vise à développer des propulseurs électro-aérodynamiques presque silencieux pour des avions à décollage et atterrissage verticaux qui pourraient être utilisés pour transporter du fret et éventuellement des passagers sur de courtes distances dans les zones urbaines.

Chercheur : Christopher Morrison, Ultra Safe Nuclear Corporation in Seattle

Observatoire FarView – Un grand réseau radio sur la face cachée de la Lune, fabriqué sur site

Ce concept permettrait de créer un réseau massif de radiotélescopes sur la face cachée de la Lune , construit de manière autonome à l’aide des ressources extraites du régolithe de la Lune – qui pourrait effectuer des observations sans précédent sur les premiers instants de l’univers.

FarView est un réseau de radiotélescopes à basse fréquence (5 à 40 MHz) composé de 100 000 antennes dipôles, dispersées sur environ 200 km². L’observatoire est fabriqué in situ, en utilisant les technologies développées par Lunar Resources qui extraient d’abord les métaux (ainsi que l’oxygène) du régolithe lunaire, puis fabriquent la plupart des éléments nécessaires à l’observatoire : antennes dipôles, cellules solaires, lignes électriques, à partir de ces matériaux. FarView sera construit sur la face cachée de la Lune afin de le protéger des interférences radio ionosphériques et anthropomorphiques de la Terre qui compromettent la réalisation de ces observations sur Terre.

Chercheur : Ronald Polidan, Lunar Resources, Inc. in Houston

« Astropharmacie » flexible, personnalisée et à la demande

Ce concept utiliserait des bactéries pour créer des médicaments à la demande lors de missions spatiales prolongées, notamment une classe de médicaments qui pourraient être utilisés pour traiter l’exposition aux radiations ou aider à protéger la santé osseuse des astronautes dans l’espace.

Alors que la NASA s’engage dans une nouvelle ère d’exploration spatiale au-delà de l’orbite terrestre basse, la nécessité de fournir des produits pharmaceutiques efficaces dans l’espace doit être prise en compte. Et si de petites quantités de produits pharmaceutiques pouvaient être fabriquées dans l’espace, sur place, à la demande ? Une catégorie de médicaments pose le plus grand défi : les médicaments à base de petites protéines (peptides). Ces médicaments, même réfrigérés, ont une durée de conservation très courte (quelques mois) et nécessitent donc une solution de « production à la demande » pour les missions de longue durée qui peuvent durer des années. Les médicaments protéiques – environ un tiers de tous les nouveaux médicaments mis sur le marché aujourd’hui – comprennent certaines des contre-mesures les plus importantes pour les vols spatiaux, telles que le filgrastim, un facteur de croissance qui peut restaurer la moelle osseuse après des dommages dus aux radiations, et le tériparatide, un médicament peptidique qui prévient la déminéralisation osseuse.

Si l’astropharmacie aboutit, elle constituera une avancée essentielle pour les opérations médicales lors des missions spatiales de longue durée mais aussi pour des projets d’application dérivées sur Terre.

Chercheur : Lynn Rothschild, NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley

Image d’en-tête : Représentation graphique de la mission Nyx d’observation de l’univers depuis les profondeurs de l’espace, rendue possible par EmberCore, un système de propulsion électrique à radioisotope à haute puissance spécifique. Crédit : Christopher Morrison

Pour aller plus loin

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Les deux agences ont révélé les noms des membres d’équipage lundi lors d’un événement organisé à Ellington Field, près du Centre spatial Johnson de la NASA à Houston.

« L’équipage d’Artemis II représente des milliers de personnes qui travaillent sans relâche pour nous amener vers les étoiles. C’est leur équipage, c’est notre équipage, c’est l’équipage de l’humanité » a déclaré Bill Nelson, administrateur de la NASA. « Les astronautes de la NASA Reid Wiseman, Victor Glover et Christina Hammock Koch, ainsi que l’astronaute de l’ASC Jeremy Hansen, ont chacun leur propre histoire, mais, ensemble, ils représentent notre credo : E pluribus unum – de plusieurs, un. Ensemble, nous ouvrons une nouvelle ère d’exploration pour une nouvelle génération de marins étoilés et de rêveurs – la génération Artemis ».

Sur la photo officielle (crédit : NASA) :  (de droite à gauche) : les astronautes de la NASA Christina Hammock Koch, Reid Wiseman (assIs, commandant de la mission), Victor Glover, et enfin Jeremy Hansen de l’ESA (Agence spatiale canadienne). Crédit

L’essai en vol Artemis II, d’une durée d’environ 10 jours, sera lancé à l’aide de la puissante fusée Space Launch System de l’Agence spatiale canadienne. Il permettra de tester les systèmes de survie du vaisseau Orion et de valider les capacités et les techniques nécessaires pour que les humains puissent vivre et travailler dans l’espace lointain.

« Nous retournons sur la Lune et le Canada est au cœur de ce voyage passionnant » a déclaré l’honorable François-Philippe Champagne, ministre responsable de l’Agence spatiale canadienne. « Grâce à notre collaboration de longue date avec la NASA, un astronaute canadien participera à cette mission historique. Au nom de tous les Canadiens, je tiens à féliciter Jeremy d’être à l’avant-garde de l’une des entreprises humaines les plus ambitieuses jamais entreprises. La participation du Canada au programme Artemis n’est pas seulement un chapitre déterminant de notre histoire dans l’espace, mais aussi un témoignage de l’amitié et du partenariat étroit entre nos deux nations ».

Ce vol, qui s’inscrit dans le prolongement de la mission sans équipage Artemis I achevée en décembre, ouvrira la voie à la première femme et à la première personne « de couleur » vers la Lune dans le cadre du programme Artemis, a déclaré la NASA dans son communiqué ce jour.

Des missions sur la Lune… et Mars dans le viseur

L’objectif ? ouvrir la voie à de futures missions d’exploration humaine à long terme vers la Lune et, à terme, vers Mars.

« Cette mission ouvre la voie à l’expansion de l’exploration humaine de l’espace lointain et offre de nouvelles possibilités de découvertes scientifiques, de partenariats commerciaux, industriels et universitaires, ainsi que de la génération Artemis » a déclaré Vanessa Wyche, directrice de la NASA Johnson

Rencontre avec les astronautes d’Artemis II

Reid Wiseman : c’est son deuxième voyage, il a déjà servi en tant qu’ingénieur de vol à bord de la Station internationale dans le cadre de l’Expédition 41, de mai à novembre 2014. Il a à son crédit 165 jours dans l’espace, dont près de 13 heures en tant qu’astronaute principal lors de deux sorties à l’extérieur du complexe orbital. Avant sa mission, Reid Wiseman a occupé le poste de chef du Bureau des astronautes de décembre 2020 à novembre 2022.

Victor Glover : La mission sera son deuxième vol spatial. Il a été pilote de l’équipage SpaceX Crew-1 de la NASA, qui a atterri le 2 mai 2021 après 168 jours dans l’espace. En tant qu’ingénieur de vol à bord de la station spatiale pour l’Expédition 64, il a contribué aux recherches scientifiques, aux démonstrations technologiques et a participé à quatre sorties dans l’espace.

Hammock Koch: Elle effectuera également son deuxième vol dans l’espace dans le cadre de la mission Artemis II. Elle a été ingénieur de vol à bord de la station spatiale lors des expéditions 59, 60 et 61. Ellea a établi le record du plus long vol spatial effectué par une femme avec un total de 328 jours dans l’espace et a participé aux premières sorties dans l’espace effectuées par des femmes.

Jeremy Hansen : il représente le Canada et effectuera son premier vol spatial. Colonel des Forces armées canadiennes et ancien pilote de chasse, il est titulaire d’une licence en sciences spatiales du Collège militaire royal du Canada à Kingston (Ontario), et d’une maîtrise en sciences physiques du même établissement obtenue en 2000, avec pour thème de recherche la poursuite de satellites à grand champ de vision. Il a occupé le poste de Capcom au Centre de contrôle de mission de la NASA à Johnson et, en 2017 ; l est devenu le premier Canadien à se voir confier la direction d’une classe d’astronautes de la NASA, en dirigeant la formation des candidats astronautes des États-Unis et du Canada.

Technologies innovantes

Au-delà de la seconde expérience depuis 1969 de marcher sur la Lune pour l’Homme, grâce aux missions Artemis, la NASA utilisera des technologies innovantes pour explorer une plus grande partie de la surface lunaire . Tout cela aura lieu dans le cadre de partenariats commerciaux et internationaux avec pour objectif pour la première fois la première présence à long terme sur la Lune. Ensuite, « nous utiliserons ce que nous aurons appris sur la Lune et autour d’elle pour faire le prochain pas de géant : envoyer les premiers astronautes sur Mars« , déclare la NASA.

Artemis III

Lors de la mission Artemis III en 2025, actuellement prévue pour 2025, il est prévu que les astronautes embarquent l’atterrisseur Starship en orbite lunaire à partir de leur vaisseau Orion pour être ensuite transportés sur le sol lunaire, a expliqué la NASA.

Rendez-vous dans un premier temps en novembre 2024 pour le lancement de la mission Artemis II.

Mise à jour : 4/4/2023 : ajout du paragraphe Artemis III et d’un dessin de presse – 5/4/2023 : Suppression d’une partie du titre indiquant que certains astronautes aluniraient.

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On prétend souvent que les Grecs anciens ont été les premiers à identifier des objets qui n’ont aucune taille, mais qui sont pourtant capables de construire le monde qui nous entoure grâce à leurs interactions. Et comme nous sommes capables d’observer le monde dans des détails de plus en plus petits grâce à des microscopes de plus en plus puissants, il est naturel de se demander de quoi sont faits ces objets.

Nous pensons avoir trouvé certains de ces objets : les particules subatomiques, ou particules fondamentales, qui, n’ayant aucune taille, ne peuvent avoir aucune sous-structure. Nous cherchons maintenant à expliquer les propriétés de ces particules et travaillons à montrer comment elles peuvent être utilisées pour expliquer le contenu de l’univers.

Il existe deux types de particules fondamentales : les particules de matière, dont certaines se combinent pour produire le monde qui nous entoure, et les particules de force – dont l’une, le photon, est responsable du rayonnement électromagnétique. Ces dernières sont classées dans le modèle standard de la physique des particules, qui théorise la manière dont les éléments de base de la matière interagissent, sous l’effet des forces fondamentales. Les particules de matière sont des fermions tandis que les particules de force sont des bosons.

Particules de matière : quarks et leptons

Les particules de matière sont divisées en deux groupes : les quarks et les leptons – il y en a six, chacun ayant un partenaire correspondant.

Les leptons sont divisés en trois paires. Chaque paire comprend une particule élémentaire chargée et une particule sans charge, beaucoup plus légère et extrêmement difficile à détecter. La plus légère de ces paires est l’électron et l’électron-neutrino.

L’électron chargé est responsable des courants électriques. Son partenaire non chargé, appelé électron-neutrino, est produit en abondance dans le soleil. Ces derniers interagissent si faiblement avec leur environnement qu’ils traversent sans encombre la Terre. Un million d’entre eux traversent chaque centimètre carré de votre corps chaque seconde, jour et nuit.

Les électrons-neutrinos sont produits en nombre inimaginable lors des explosions de supernovae et ce sont ces particules qui dispersent dans l’univers les éléments produits par la combustion nucléaire. Ces éléments comprennent le carbone dont nous sommes faits, l’oxygène que nous respirons et presque tout ce qui existe sur terre. Par conséquent, malgré la réticence des neutrinos à interagir avec d’autres particules fondamentales, ils sont indispensables à notre existence. Les deux autres paires de neutrinos (appelées muon et neutrino muon, tau et neutrino tau) semblent n’être que des versions plus lourdes de l’électron.

Comme la matière normale ne contient pas ces particules, il peut sembler qu’elles constituent une complication inutile. Cependant, au cours de la première à la dixième seconde de l’univers qui a suivi le Big Bang, elles ont joué un rôle crucial dans l’établissement de la structure de l’univers dans lequel nous vivons – connu sous le nom d’époque des leptons.

Les six quarks sont également répartis en trois paires aux noms fantaisistes : Les six quarks sont également répartis en trois paires aux noms fantaisistes : « up » et « down », « charmé » et « étrange », et « top » et « bottom » (précédemment appelés « vérité » et « beauté », mais malheureusement modifiés). Les quarks up et down s’assemblent pour former les protons et les neutrons qui se trouvent au cœur de chaque atome. Encore une fois, seule la paire de quarks la plus légère se trouve dans la matière normale, les paires charmé/étrange et up/bottom semblent ne jouer aucun rôle dans l’univers tel qu’il existe actuellement, mais, comme les leptons plus lourds, ils ont joué un rôle dans les premiers instants de l’univers et ont contribué à en créer un qui se prête à notre existence.

Particules de force

Il existe six particules de force dans le modèle standard, qui créent les interactions entre les particules de matière. Elles sont divisées en quatre forces fondamentales : les forces gravitationnelle, électromagnétique, forte et faible.

Le photon est une particule de lumière et est responsable des champs électriques et magnétiques, créés par l’échange de photons d’un objet chargé à un autre.

Le gluon produit la force responsable de la cohésion des quarks pour former les protons et les neutrons, et de la cohésion de ces protons et neutrons pour former des noyaux plus lourds.

Trois particules appelées « W plus », « W moins » et « Z zéro » – appelées bosons vecteurs intermédiaires – sont responsables du processus de désintégration radioactive et des processus dans le soleil qui le font briller. Une sixième particule de force, le graviton, est censée être responsable de la gravitation, mais n’a pas encore été observée.

Anti-matière : la réalité de la science-fiction

Nous connaissons également l’existence de l’antimatière. Il s’agit d’un concept très apprécié des auteurs de science-fiction, mais il existe réellement. Les particules d’antimatière ont été fréquemment observées. Par exemple, le positron (l’antiparticule de l’électron) est utilisé en médecine pour cartographier nos organes internes grâce à la tomographie par émission de positrons (TEP). Il est bien connu que lorsqu’une particule rencontre son antiparticule, elles s’annihilent toutes les deux et une explosion d’énergie est produite. Un scanner TEP est utilisé pour détecter ce phénomène.

Chacune des particules de matière ci-dessus a une particule partenaire qui a la même masse, mais une charge électrique opposée. Nous pouvons donc doubler le nombre de particules de matière (six quarks et six leptons) pour arriver à un nombre final de 24.

Nous attribuons aux quarks de matière la valeur +1 et aux quarks d’anti-matière la valeur -1. Si nous additionnons le nombre de quarks de matière et le nombre de quarks d’anti-matière, nous obtenons le nombre net de quarks dans l’univers, qui ne varie jamais. Si nous disposons de suffisamment d’énergie, nous pouvons créer n’importe quel quark de matière, à condition de créer en même temps un quark d’anti-matière. Dans les premiers instants de l’univers, ces particules étaient créées en permanence. Aujourd’hui, elles ne sont créées que lors des collisions des rayons cosmiques avec l’atmosphère des planètes et des étoiles.

Le fameux boson de Higgs

Il existe une dernière particule qui complète l’appel des particules dans ce que l’on appelle le modèle standard de la physique des particules décrit jusqu’à présent. Il s’agit du boson de Higgs, prédit par Peter Higgs il y a 50 ans, et dont la découverte au CERN en 2012 a valu un prix Nobel à Higgs et François Englert.

Le boson de Higgs est une particule étrange : c’est la deuxième plus lourde des particules du modèle standard et elle résiste à une explication simple. On dit souvent qu’il est à l’origine de la masse, ce qui est vrai, mais trompeur. Elle donne de la masse aux quarks, et les quarks constituent les protons et les neutrons, mais seuls 2 % de la masse des protons et des neutrons sont fournis par les quarks, le reste provenant de l’énergie des gluons.

À ce stade, nous avons comptabilisé toutes les particules requises par le modèle standard : six particules de force, 24 particules de matière et une particule de Higgs – soit un total de 31 particules fondamentales. Malgré ce que nous savons d’elles, leurs propriétés n’ont pas été suffisamment bien mesurées pour nous permettre d’affirmer définitivement que ces particules sont tout ce qui est nécessaire pour construire l’univers que nous voyons autour de nous, et nous n’avons certainement pas toutes les réponses. Le prochain passage du Grand collisionneur de hadrons nous permettra d’affiner nos mesures de certaines de ces propriétés – mais il y a autre chose.

Cependant la théorie est toujours erronée

La belle théorie, le modèle standard, a été testée et re-testée pendant deux décennies et plus ; et nous n’avons pas encore fait une mesure qui soit en contradiction avec nos prédictions. Mais nous savons que le modèle standard doit être faux. Lorsque nous faisons entrer en collision deux particules fondamentales, un certain nombre de résultats sont possibles. Notre théorie nous permet de calculer la probabilité qu’un résultat particulier se produise, mais aux énergies au-delà de celles que nous avons atteintes jusqu’à présent, elle prédit que certains de ces résultats se produisent avec une probabilité supérieure à 100 % – ce qui est clairement un non-sens.

Les physiciens théoriques ont déployé beaucoup d’efforts pour essayer de construire une théorie qui donne des réponses sensées à toutes les énergies, tout en donnant la même réponse que le modèle standard dans toutes les circonstances dans lesquelles le modèle standard a été testé.

La modification la plus courante implique qu’il existe des particules très lourdes non découvertes. Le fait qu’elles soient lourdes signifie que beaucoup d’énergie sera nécessaire pour les produire. Les propriétés de ces particules supplémentaires peuvent être choisies pour s’assurer que la théorie qui en résulte donne des réponses sensées à toutes les énergies, mais elles n’ont aucun effet sur les mesures qui concordent si bien avec le modèle standard.

Le nombre de ces particules non découvertes et encore invisibles dépend de la théorie à laquelle on choisit de croire. La catégorie la plus populaire de ces théories est celle des théories supersymétriques, qui impliquent que toutes les particules que nous avons vues ont une contrepartie beaucoup plus lourde. Cependant, si elles sont trop lourdes, des problèmes apparaîtront aux énergies que nous pouvons produire avant de trouver ces particules. Mais les énergies qui seront atteintes lors du prochain passage du LHC sont suffisamment élevées pour que l’absence de nouvelles particules porte un coup à toutes les théories supersymétriques.

Texte paru initialement en anglais dans The Conversation, traduit par la Rédaction. La traduction étant protégée par les droits d’auteur, ce article traduit n’est pas libre de droits. Nous autorisons la reproduction avec les crédits appropriés : « Citizen4Science/Science infuse » pour la version française avec un lien vers la présente page.

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Je croyais encore en Dieu (je suis désormais athée) lorsque j’ai entendu la question suivante lors d’un séminaire, posée pour la première fois par Albert Einstein, et j’ai été stupéfait par son élégance et sa profondeur : « S’il existe un Dieu qui a créé l’univers entier et TOUTES ses lois physiques, Dieu resoecte-il ses propres lois ? Ou bien Dieu peut-il supplanter ses propres lois, par exemple en se déplaçant plus vite que la vitesse de la lumière et en étant ainsi capable de se trouver à deux endroits différents en même temps ? La réponse pourrait-elle nous aider à prouver si Dieu existe ou non, ou est-ce là que l’empirisme scientifique et la foi religieuse se croisent, sans qu’il y ait de véritable réponse ?

David Frost, 67 ans, Los Angeles

J’étais en confinement lorsque j’ai reçu cette question et j’ai été instantanément intrigué. Le moment choisi n’a rien d’étonnant : les événements tragiques, tels que les pandémies, nous amènent souvent à nous interroger sur l’existence de Dieu : s’il existe un Dieu miséricordieux, pourquoi une telle catastrophe se produit-elle ? L’idée que Dieu puisse être « lié » par les lois de la physique, qui régissent également la chimie et la biologie et donc les limites de la science médicale, était donc intéressante à explorer.

Si Dieu n’était pas capable d’enfreindre les lois de la physique, il ne serait sans doute pas aussi puissant que ce que l’on attend d’un être suprême. Mais si c’était le cas, pourquoi n’avons-nous pas vu de preuves que les lois de la physique aient jamais été transgressées dans l’univers ?

Pour aborder la question, décortiquons un peu tout cela. Premièrement, Dieu peut-il voyager plus vite que la lumière ? Prenons la question au pied de la lettre. La lumière voyage à une vitesse approximative de 3 x 10⁵ kilomètres par seconde, soit 300 000 miles par seconde. Nous apprenons à l’école que rien ne peut voyager plus vite que la vitesse de la lumière – pas même l’USS Enterprise dans Star Trek lorsque ses cristaux de dilithium sont réglés au maximum.

Mais est-ce vrai ? Il y a quelques années, un groupe de physiciens a émis l’hypothèse que des particules appelées tachyons se déplaçaient à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Heureusement, leur existence en tant que particules réelles est jugée hautement improbable. S’ils existaient, ils auraient une masse imaginaire et le tissu de l’espace et du temps serait déformé, ce qui entraînerait des violations de causalité (et peut-être une migraine pour Dieu).

Il semble, jusqu’à présent, qu’aucun objet n’ait été observé pouvant voyager plus vite que la vitesse de la lumière. En soi, cela ne dit rien du tout sur Dieu. Il renforce simplement le fait que la lumière voyage très vite.

Les choses deviennent un peu plus intéressantes si l’on considère la distance parcourue par la lumière depuis le début. Dans l’hypothèse d’une cosmologie traditionnelle du big bang et d’une vitesse de la lumière de 3 x 10⁵ km/s, on peut calculer que la lumière a parcouru environ 10²³ km au cours des 13,8 milliards d’années d’existence de l’univers. Ou plutôt, de l’existence de l’univers observable.

L’univers s’étend à une vitesse d’environ 70 km/s par Mpc (1 Mpc = 1 mégaparsec soit environ 3 x 10¹⁹ km). Les estimations actuelles suggèrent donc que la distance jusqu’à la limite de l’univers est de 46 milliards d’années-lumière. Au fur et à mesure que le temps passe, le volume de l’espace augmente, et la lumière doit voyager plus longtemps pour nous atteindre.

Il y a beaucoup plus d’univers que nous ne pouvons en voir, mais l’objet le plus éloigné que nous ayons vu est une galaxie, GN-z11, observée par le télescope spatial Hubble. Elle se trouve à environ 10²³ km ou 13,4 milliards d’années-lumière de nous, ce qui signifie que la lumière de cette galaxie a mis 13,4 milliards d’années pour nous parvenir. Mais lorsque la lumière a « explosé », la galaxie n’était qu’à environ 3 milliards d’années-lumière de la Voie lacté, notre galaxie.

Nous ne pouvons pas observer ou voir l’ensemble de l’univers qui s’est développé depuis le big bang, car il ne s’est pas écoulé suffisamment de temps pour que la lumière des premières fractions de seconde nous parvienne. Certains affirment que nous ne pouvons donc pas être sûrs que les lois de la physique puissent être transgressées dans d’autres régions cosmiques – peut-être ne s’agit-il que de lois locales, accidentelles. Et cela nous amène à quelque chose d’encore plus grand que l’univers.

Le multivers

De nombreux cosmologues pensent que l’univers fait peut-être partie d’un cosmos plus étendu, un multivers, où de nombreux univers différents coexistent mais n’interagissent pas. L’idée du multivers est soutenue par la théorie de l’inflation – l’idée que l’univers s’est considérablement étendu avant d’être âgé de 10^-32 secondes. L’inflation est une théorie importante car elle peut expliquer pourquoi l’univers a la forme et la structure que nous voyons autour de nous.

Mais si l’inflation a pu se produire une fois, pourquoi pas plusieurs fois ? Des expériences nous ont appris que les fluctuations quantiques peuvent donner lieu à l’apparition soudaine de paires de particules, pour disparaître quelques instants plus tard. Et si de telles fluctuations peuvent produire des particules, pourquoi pas des atomes ou des univers entiers ? Il a été suggéré que pendant la période d’inflation chaotique, tout ne se passait pas au même rythme – les fluctuations quantiques dans l’expansion auraient pu produire des bulles qui ont explosé pour devenir des univers à part entière.

Mais comment Dieu s’intègre-t-il dans le multivers ? L’un des maux de tête des cosmologistes est le fait que notre univers semble parfaitement adapté à l’existence de la vie. Les particules fondamentales créées lors du big bang avaient les propriétés adéquates pour permettre la formation d’hydrogène et de deutérium, substances qui ont donné naissance aux premières étoiles.

Les lois physiques qui régissent les réactions nucléaires dans ces étoiles ont ensuite produit la matière dont est faite la vie : carbone, azote et oxygène. Alors comment se fait-il que toutes les lois et tous les paramètres physiques de l’univers aient les valeurs qui ont permis aux étoiles, aux planètes et finalement à la vie de se développer ?

Certains affirment qu’il ne s’agit que d’une heureuse coïncidence. D’autres disent que nous ne devrions pas être surpris de voir des lois physiques favorables à la vie – après tout, ce sont elles qui nous ont produits, alors que pourrions-nous voir d’autre ? Certains théistes, en revanche, affirment que cela indique l’existence d’un Dieu créant des conditions favorables.

Mais Dieu n’est pas une explication scientifique valable. La théorie des multivers, au contraire, résout le mystère car elle permet à différents univers d’avoir des lois physiques différentes. Il n’est donc pas surprenant que nous nous trouvions dans l’un des rares univers susceptibles d’accueillir la vie. Bien sûr, vous ne pouvez pas réfuter l’idée qu’un Dieu ait pu créer le multivers.

Tout ceci est très hypothétique, et l’une des plus grandes critiques des théories du multivers est que, comme il ne semble pas y avoir eu d’interactions entre notre univers et d’autres univers, la notion de multivers ne peut être testée directement.

Bizarrerie quantique

Voyons maintenant si Dieu peut se trouver à plusieurs endroits en même temps. Une grande partie de la science et de la technologie que nous utilisons dans les sciences spatiales est basée sur la théorie contre-intuitive du monde minuscule des atomes et des particules connue sous le nom de mécanique quantique.

Cette théorie permet ce que l’on appelle l’intrication quantique : des particules étrangement connectées. Si deux particules sont intriquées, vous manipulez automatiquement sa partenaire lorsque vous la manipulez, même si elles sont très éloignées l’une de l’autre et sans que les deux n’interagissent. Il existe de meilleures descriptions de l’intrication que celle que je donne ici – mais celle-ci est suffisamment simple pour que je puisse la suivre.

Imaginez une particule qui se désintègre en deux sous-particules, A et B. Les propriétés des sous-particules doivent s’additionner aux propriétés de la particule originale – c’est le principe de conservation. Par exemple, toutes les particules ont une propriété quantique appelée « spin » – en gros, elles se déplacent comme s’il s’agissait de minuscules aiguilles de boussole. Si la particule originale a un « spin » de zéro, l’une des deux sous-particules doit avoir un spin positif et l’autre un spin négatif, ce qui signifie que chacune des particules A et B a 50 % de chances d’avoir un spin positif ou négatif. (Selon la mécanique quantique, les particules sont par définition dans un mélange de différents états jusqu’à ce que vous les mesuriez réellement).

Les propriétés de A et B ne sont pas indépendantes l’une de l’autre – elles sont enchevêtrées – même si elles se trouvent dans des laboratoires distincts sur des planètes différentes. Ainsi, si vous mesurez le spin de A et que vous constatez qu’il est positif. Imaginez qu’une amie mesure le spin de B exactement au même moment que vous mesurez A. Pour que le principe de conservation fonctionne, elle doit trouver que le spin de B est négatif.

Mais – et c’est là que les choses se compliquent – comme la sous-particule A, B a une chance sur deux d’être positif, donc son état de spin est « devenu » négatif au moment où l’état de spin de A a été mesuré comme positif. En d’autres termes, l’information sur l’état du spin a été transférée instantanément entre les deux sous-particules. Un tel transfert d’informations quantiques se produit apparemment plus vite que la vitesse de la lumière. Étant donné qu’Einstein lui-même a décrit l’intrication quantique comme une « action étrange à distance », je pense que nous pouvons tous être pardonnés de trouver cet effet plutôt bizarre.

Il existe donc bien quelque chose de plus rapide que la vitesse de la lumière : l’information quantique. Cela ne prouve ni ne réfute Dieu, mais cela peut nous aider à penser à Dieu en termes physiques – peut-être comme une pluie de particules enchevêtrées, transférant des informations quantiques dans les deux sens, et occupant ainsi plusieurs endroits en même temps ? Et même de nombreux univers en même temps ?

J’ai l’image d’un Dieu qui fait tourner des assiettes de la taille d’une galaxie tout en jonglant avec des balles de la taille d’une planète – jetant des bribes d’information d’un univers chancelant à un autre, pour que tout reste en mouvement. Heureusement, Dieu est capable de faire plusieurs choses à la fois, en maintenant le tissu de l’espace et du temps en fonctionnement. Tout ce qu’il faut, c’est un peu de foi.

Cet essai est-il parvenu à répondre aux questions posées ? Je ne le pense pas : si vous croyez en Dieu (comme moi), l’idée que Dieu soit lié par les lois de la physique est absurde, car Dieu peut tout faire, même voyager plus vite que la lumière. Si vous ne croyez pas en Dieu, la question est tout aussi absurde, car il n’y a pas de Dieu et rien ne peut aller plus vite que la lumière. Peut-être la question s’adresse-t-elle en réalité aux agnostiques, qui ne savent pas s’il existe un Dieu.

C’est en effet là que la science et la religion diffèrent. La science exige des preuves, la croyance religieuse exige la foi. Les scientifiques n’essaient pas de prouver ou de réfuter l’existence de Dieu parce qu’ils savent qu’il n’y a pas d’expérience qui puisse jamais détecter Dieu. Et si vous croyez en Dieu, peu importe ce que les scientifiques découvrent sur l’univers – tout cosmos peut être considéré comme compatible avec Dieu.

Notre vision de Dieu, de la physique ou de toute autre chose dépend finalement de la perspective. Mais terminons par une citation d’une source qui fait vraiment autorité. Non, ce n’est pas la bible. Ce n’est pas non plus un manuel de cosmologie. C’est tiré de « Le Faucheur » de Terry Pratchett :

« La lumière pense qu’elle voyage plus vite que tout le reste, mais elle a tort. Peu importe la vitesse à laquelle la lumière voyage, elle découvre que l’obscurité est toujours arrivée la première et qu’elle l’attend. »

Texte paru initialement dans The Conversation, traduit par la Rédaction. La traduction est protégée par les droits d’auteur, en conséquence notre article n’est pas libre de droits. Veuille contacter la Rédaction pour tout souhait de reproduction.

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Les physiciens s’efforcent depuis longtemps d’expliquer pourquoi l’univers a commencé par offrir des conditions propices à l’évolution de la vie. Pourquoi les lois et constantes physiques prennent-elles les valeurs très spécifiques qui permettent aux étoiles, aux planètes et finalement à la vie de se développer ? La force expansive de l’univers, l’énergie sombre sont par exemple beaucoup plus faibles que ce que la théorie suggère, permettant à la matière de s’agglutiner plutôt que de se déchirer.

Une réponse courante est que nous vivons dans un multivers infini d’univers, et que nous ne devrions donc pas être surpris qu’au moins un univers se soit avéré être le nôtre. Une autre hypothèse est que notre univers est une simulation informatique, dont quelqu’un (peut-être une espèce extraterrestre évoluée) en paramètre les conditions avec précision.

Cette dernière option est soutenue par une branche de la science appelée physique de l’information, qui suggère que l’espace-temps et la matière ne sont pas des phénomènes fondamentaux. Au contraire, la réalité physique est fondamentalement constituée de bits d’information, à partir desquels émerge notre expérience de l’espace-temps. À titre de comparaison, la température « émerge » du mouvement collectif des atomes. Aucun atome ne possède fondamentalement de température.

Cela conduit à l’extraordinaire possibilité que notre univers tout entier puisse en fait être une simulation informatique. L’idée n’est pas si nouvelle. En 1989, le légendaire physicien John Archibald Wheeler a suggéré que l’univers est fondamentalement mathématique et qu’il peut être considéré comme émergeant de l’information. Il a inventé le célèbre aphorisme « it from bit ».

En 2003, le philosophe Nick Bostrom, de l’université d’Oxford au Royaume-Uni, a formulé son hypothèse de simulation. Selon cette hypothèse, il est hautement probable que nous vivions dans une simulation. En effet, une civilisation avancée devrait atteindre un point où sa technologie est si sophistiquée que les simulations seraient impossibles à distinguer de la réalité, et les participants ne seraient pas conscients d’être dans une simulation.

Le physicien Seth Lloyd, de l’Institut de technologie du Massachusetts, aux États-Unis, a porté l’hypothèse de la simulation à un niveau supérieur en suggérant que l’univers entier pourrait être un ordinateur quantique géant.
Et en 2016, le magnat des affaires Elon Musk a conclu « Nous sommes très probablement dans une simulation »

Preuve empirique

Certaines données suggèrent que notre réalité physique pourrait être une réalité virtuelle simulée plutôt qu’un monde objectif qui existe indépendamment de l’observateur.

Tout monde de réalité virtuelle sera basé sur le traitement de l’information. Cela signifie que tout est finalement numérisé ou pixellisé jusqu’à une taille minimale qui ne peut être subdivisée davantage : les bits. Cela semble imiter notre réalité selon la théorie de la mécanique quantique, qui régit le monde des atomes et des particules. Elle stipule qu’il existe une unité minimale et discrète d’énergie, de longueur et de temps. De même, les particules élémentaires, qui constituent toute la matière visible dans l’univers, sont les plus petites unités de matière. Pour le dire simplement, notre monde est pixellisé.

Les lois de la physique qui régissent tout dans l’univers ressemblent également aux lignes de code informatique qu’une simulation suivrait dans l’exécution du programme. De plus, les équations mathématiques, les nombres et les motifs géométriques sont présents partout – le monde semble être entièrement mathématique.

Une autre curiosité de la physique soutenant l’hypothèse de la simulation est la limite de vitesse maximale dans notre univers, qui est la vitesse de la lumière. Dans une réalité virtuelle, cette limite correspondrait à la limite de vitesse du processeur, ou à la limite de la puissance de traitement. Nous savons qu’un processeur surchargé ralentit le traitement informatique dans une simulation. De même, la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein montre que le temps ralentit à proximité d’un trou noir.

La preuve la plus convaincante de l’hypothèse de la simulation provient peut-être de la mécanique quantique. Celle-ci suggère que la nature n’est pas « réelle » : les particules dans des états déterminés, tels que des emplacements spécifiques, ne semblent pas exister, sauf si vous les observez ou les mesurez réellement. Au contraire, elles se trouvent simultanément dans un mélange de différents états. De même, la réalité virtuelle nécessite un observateur ou un programmeur pour que les choses se produisent.

« L’intrication » quantique permet également à deux particules d’être reliées de manière effrayante, de sorte que si vous en manipulez une, vous manipulez automatiquement et immédiatement l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare – l’effet étant apparemment plus rapide que la vitesse de la lumière, ce qui devrait être impossible.

Cela pourrait toutefois s’expliquer par le fait que, dans un code de réalité virtuelle, tous les « lieux » (points) devraient se trouver à une distance à peu près égale d’un processeur central. Ainsi, alors que nous pouvons penser que deux particules sont à des millions d’années-lumière l’une de l’autre, elles ne le seraient pas si elles étaient créées dans une simulation.

Expériences possibles

En supposant que l’univers soit effectivement une simulation, quelles sortes d’expériences pourrions-nous déployer à l’intérieur de la simulation pour le prouver ?

Il est raisonnable de supposer qu’un univers simulé contiendrait de nombreux bits d’information partout autour de nous. Ces bits d’information représentent le code lui-même. Par conséquent, la détection de ces bits d’information prouvera l’hypothèse de la simulation. Le principe d’équivalence masse-énergie-information (M/E/I) récemment proposé – qui suggère que la masse peut être exprimée sous forme d’énergie ou d’information, ou vice versa – stipule que les bits d’information doivent avoir une faible masse. Voilà qui nous donne quelque chose à rechercher.

J’ai postulé que l’information était en fait une cinquième forme de matière dans l’univers. J’ai même calculé le contenu d’information attendu par particule élémentaire. Ces études ont conduit à la publication, en 2022, d’un protocole expérimental pour tester ces prédictions. L’expérience consiste à effacer l’information contenue à l’intérieur des particules élémentaires en les laissant s’annihiler avec leurs antiparticules (toutes les particules ont des versions « anti » d’elles-mêmes qui sont identiques mais ont une charge opposée) dans un éclair d’énergie – en émettant des « photons », ou particules de lumière.

J’ai prédit la gamme exacte des fréquences attendues des photons résultants en me basant sur la physique de l’information. L’expérience est tout à fait réalisable avec nos outils actuels, et nous avons lancé un site de crowdfunding) pour la réaliser.

Il existe également d’autres approches. Le regretté physicien John Barrow a fait valoir qu’une simulation accumulerait des erreurs de calcul mineures que le programmeur devrait corriger pour qu’elle puisse continuer à fonctionner. Il a suggéré que ces expériences de corrections pourraient se traduire par l’apparition soudaine de résultats expérimentaux contradictoires, comme le changement des constantes de la nature. La surveillance des valeurs de ces constantes est donc une autre option.

La nature de notre réalité est l’un des plus grands mystères qui soient. Plus nous prenons l’hypothèse de la simulation au sérieux, plus nous avons de chances de la prouver ou de la réfuter un jour.

Texte paru initialement en anglais dans The Conversation, traduit par la Rédaction. La traduction étant protégée par les droits d’auteur, le présent article traduit n’est pas libre de droits. Veuillez contacter la Rédaction pour tout souhait de reproduction.

Image d’en-tête : dessin de Chiara Barbato pour Science infuse – Tous droits réservés – Thème : galaxie de la Roue de chariot

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La sonde DART a été lancée le 24 novembre 2021 en direction d’une paire d’astéroïdes en orbite l’un autour de l’autre. La plus grosse, Didymos mesure 780 mètres de diamètre, alors que la petite fait …. (veuillez continuer votre lecture pour le découvrir).

La NASA, tout au long de son émission en direct du centre Johns Hopkins APL avec l’équipe de la mission DART (Double Asteroid Recollection Test) affiche régulièrement des messages à l’attention du public, expliquant qu’aucune astéroïde ne fonce sur la Terre, et qu’il s’agit d’un test opéré dans l’espace. Il est également précisé qu’aucun humain n’est embarqué dans la mission : c’est une série d’algorithmes informatiques appelée SMART Nav qui guide la sonde pour les 4 dernières heures de son existence jusqu’à l’impact.

La sonde DART est pourvue de deux « ailes », chacune portant des panneaux solaires flexibles qui s’étendent sur 8,5 mètres. Cette technologie a été testée pour la première fois sur la Station spatiale internationale

Au moment de l’impact, le système Didymos, formé de l’astéroïde éponyme et de sa lune Dimorphos, la cible de DART, est à 11 millions de km de la Terre, soit environ 28 fois la distance entre la Terre et la lune.

La NASA au cours de son émission a tenté de nous donner l’échelle de grandeur de l’astéroïde cible. Cela vous parle-t-il ? Quelle est la taille de Dimorphos ?

Exercice de défense planétaire

La mission DART va aider les experts à construire des modèles plus précis et à se préparer à défendre la Terre en cas de menace d’impact d’astéroïde dans le futur. C’est don un exercice en conditions réelles, qui a réussi.

Caméra embarquée sur la sonde DART

La sonde DART a foncé vers sa cible à la vitesse de 24 000 km/heure !

Voici l’image fournie par la sonde 8 minutes avant l’impact :

3 minutes avant l’impact (Dimorphos est à 1,2 km de Didymos):

1 minute, alors que Didymos commence à disparaître du champ de la caméra :

3 secondes avant l’impact sur Dimorphos !.

Nous ne résistons pas à l’enthousiasme de partager cette publication Twitter montrant une animation proposée par l’Observatoire astronomique d’Afrique du Sud, à l’aide du réseau robotique mondial autonomes de télescopes optiques Las Cumbres. On peut observer l’impact de DART sur Dimorphos d’une façon saisissante :

La Terre est-elle réellement menacée par des astéroïdes ? Look up!

Cela dépend de la taille de l’astéroïde qui aurait la mauvaise idée de se diriger sur la planète bleue. À partir d’ un kilomètre de diamètre, la vie humaine sur Terre est en danger, On considère qu’un astéroïde de cette taille soit environ 1 000 présent dans le système solaire peut nous heurter tous les 500 000 ans

On n’oublie pas que l’objectif secondaire est de dévier l’astéroïde de sa trajectoire normale, en d’autres termes de modifier son orbite. L’impact aura-t-il eu la puissance suffisante pour ce faire ? En d’autres termes, les scientifiques de la NASA ont-ils fait de bons calculs ? La composition de Dimorphos joue, l’emplacement exact de l’impact aussi. Il y a donc quelques incertitudes au-delà des calculs théoriques.
À suivre dès demain. C’est donc très rare pour une catastrophe ultime. Mais le danger existe pour des astéroïdes plus petits… avec un risque plus fréquent.

Et comme il est tard, nous allons conclure par un dessin révélateur concernant cette menace :

À noter : les objets géocroiseurs sont des objets proches (relativement) de la Terre (système solaire).

Image d’en-tête : image de la NASA représentant la mission DART

Mise à jour 27/9/2022 : ajout commenté de la publication Twitter de l’animation d’images télescopiques au moment de l’impact

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C’était hier soir tard, à propos de la mission Artemis vers la lune dont la première étape, un vol de fusée sans humains dont le décollage, retardé, doit avoir lieu samedi en Floride.
Thomas Pesquet avait expliqué dans le cadre d’un reportage sur France 2 que la mission spatiale pour son volet III prévu en 2025, embarquant cette fois-ci des astronautes, avait pour objectif de les emmener en orbite large autour de la lune soit à 40 000 miles de l’astre lunaire c’est-à-dire 65 000 km. Et donc bien plus loin de la Terre que jamais puisque la mission Apollo 13 a emmené ses astronautes à une distance maximale de la lune d’environ 250 km.

Mais Idriss Aberkane a tronqué le message de Thomas Pesquet, pratiquant ainsi un bon « cherry-picking » déformant le sens des propos de l’astronaute :

L' »hyperdoctor » « soldat-docteur », comme il se qualifie lui-même, a mis en émoi ses fans portés sur le complotisme qu’il pratique et exploite auprès d’eux. Dès le début la crise sanitaire, Aberkane s’est en effet rangé en soutien indéfectible de Didier Raoult, défendant son hydroxychloroquine en jouant les experts médico-pharmaceutiques, colportant par la suite tout le complotisme lié à Big Pharma, les vaccins, et bien plus encore.

Il faut dire que l’opportunité, pour un surfeur de vague tel que lui, était immense : la mission Apollo qui a permis à des astronautes américains de marcher sur la lune, est une star des théories complotistes avec la thèse selon laquelle cette mission n’a jamais eu lieu, ou en tout cas n’aurait pas permis à des hommes de poser le pied sur notre satellite naturel : les images filmées de cette prouesse historique seraient un film créé en studio.

Thomas Pesquet, consterné et en colère, a réagi avec une longue série de tweets en milieu d’après midi aujourd’hui :

Sa déclaration dénonce le business des exploiteurs de crédulité, désinformateurs et pourvoyeurs de théories du complot, dans une déclaration que nous souhaitons reproduire dans son intégralité.

La déclaration de Thomas Pesquet sur Twitter

« Mais pourquoi doit-on perdre un temps précieux avec ça une fois de plus : bien sûr que oui, l’humain est allé sur la lune pendant les missions Apollo. Et on va y retourner.
Et oui peu importent mes émotions mais ça me fait de la peine, après tout ce que j’ai fait depuis 10 ans, mes deux missions, les milliers d’heures de boulot en plus pour les partager et expliquer la science et la technologie, d’avoir à faire ce tweet aujourd’hui.

Ça m’inquiète aussi énormément de voir à quel point certains s’amusent à brouiller la vérité et d’autres se font avoir. Sérieux posez-vous la question : qui y gagne à tout ça ?
Pas la NASA non, mais les manipulateurs qui vous racontent que tout est faux. t non on ne va pas démontrer ici que les alunissages ont bien eu lieu, parce que ça a déjà été fait des MILLIONS de fois, c’est partout sur le web, et les mecs n’écoutent pas de toute façon, ils parlent de vérité mais choisissent des trucs qui les arrangent et ignorent le reste. En vrai ca me saoule d’écrire tout ca.
Ça ne devrait pas et je devrais être plus patient, mais c’est rageant. Les mecs qui vous disent « on vous ment, regardez, la vérité est ici, moi je ne vous mens pas, bien sûr », ça ne paraît pas un peu facile ? Ils ont tout à y gagner. Et surtout ça nie tout le (vrai) boulot incroyable que des milliers de gens font dans le monde pour les missions spatiales (entre autres). Ils/elles méritent mieux que ça. Et on ne parle même pas des gens qui ont en plus risqué leur vie pour ces missions…

Parce que oui à côté, tu as ceux qui font le boulot, qui inventent, qui construisent, qui travaillent tous les jours pour mettre, par exemple, une fusée incroyablement complexe en position de remplir sa mission. C’est beau, c’est positif, c’est utile. Mais c’est HYPER difficile. Alors qu’il n’y a rien de plus facile pour un type que d’arriver planqué derrière son clavier et de raconter des trucs parce que ça l’arrange que vous l’écoutiez. Ça ne demande pas vraiment d’effort. Alors en vrai faites attention, je sais que les mecs font en sorte que ça ait l’air vrai. Ils critiquent les vrais scientifiques, mais ils se bardent de diplômes (souvent faux) pour vous impressionner.

Il y a d’un côté des gens qui expliquent les choses pour de vrai, comme Jamy Gourmaud et des centaines d’autres, et de l’autre des gens qui essaient juste de créer du chaos en ayant l’air d’expliquer. Il faut voir la différence dans les intentions et dans les méthodes.

Si vous êtes pris là-dedans de bonne foi, ça arrive : sortez de Twitter et essayez par exemple de trouver l’info dans les livres. C’est plus sûr. Bref c’est tout sur ce sujet parce que c’est pas mon domaine et j’ai plein de boulot. On va retourner passer tout notre temps et toute notre énergie pour faire en sorte que des trucs comme l’ISS et Artemis arrivent, parce que c’est bien pour l’humanité. N’en déplaise à certains.

Rendez-vous sur la lune dans quelques années.« 

Idriss Aberkane a pourtant envie d’avoir le dernier mot, il insiste encore à l’heure où nous écrivons ces lignes :

Et à l’évidence, tente de rattraper son surf de vague sur le complotisme à propos de la réalité de la mission humaines réalisées sur la lune en 1969. Oui, comme il l’indique, c’est consternant.
On est consterné par sa tentative d’acrobatie médiatique, comme une cerise sur le gâteau.

Merci toutefois à Thomas Pesquet pour sa réaction à chaud, sincère et accessible au public, qui nous l’espérons, pourra grâce à la popularité de notre astronaute national, être utile pour sensibiliser aux commerces infâmes de la désinformation et du complotisme.

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Les ingrédients de la vie sont disséminés dans l’ensemble de l’univers. Si la Terre est le seul endroit connu de l’univers où la vie est présente, la détection de la vie au-delà de la Terre est un objectif majeur de l’astronomie moderne et de la science planétaire.

Nous sommes deux scientifiques à étudier les exoplanètes et l’astrobiologie. Grâce en grande partie aux télescopes de nouvelle génération comme le James Webb, des chercheurs comme nous seront bientôt en mesure de mesurer la composition chimique des atmosphères des planètes autour d’autres étoiles. L’espoir est qu’une ou plusieurs de ces planètes présentent une signature chimique de la vie.

Nous sommes deux scientifiques étudiant les exoplanètes et l’astrobiologie. Grâce en grande partie aux télescopes de nouvelle génération comme le James Webb, des chercheurs comme nous seront bientôt en mesure de mesurer la composition chimique des atmosphères des planètes autour d’autres étoiles. L’espoir est qu’une ou plusieurs de ces planètes présentent une signature chimique de la vie.

Exoplanètes habitables

La vie pourrait exister dans le système solaire là où il y a de l’eau liquide, comme dans les aquifères souterrains de Mars ou dans les océans d’Europe, la lune de Jupiter. Cependant, la recherche de la vie dans ces endroits est incroyablement difficile, car ils sont difficiles à atteindre et la détection de la vie nécessiterait l’envoi d’une sonde pour ramener des échantillons physiques.

De nombreux astronomes pensent qu’il y a de fortes chances que la vie existe sur des planètes orbitant autour d’autres étoiles, et il est possible que ce soit là que l’on trouve la vie pour la première fois.

Les calculs théoriques suggèrent qu’il existe environ 300 millions de planètes potentiellement habitables dans la seule galaxie de la Voie lactée et plusieurs planètes habitables de la taille de la Terre à seulement 30 années-lumière de celle-ci – essentiellement les voisins galactiques de l’humanité. Jusqu’à présent, les astronomes ont découvert plus de 5 000 exoplanètes, dont des centaines de planètes potentiellement habitables, en utilisant des méthodes indirectes qui mesurent l’influence d’une planète sur son étoile proche. Ces mesures peuvent donner aux astronomes des informations sur la masse et la taille d’une exoplanète, mais pas beaucoup plus.

À la recherche de biosignatures

Pour détecter la vie sur une planète lointaine, les astrobiologistes vont étudier la lumière des étoiles qui a interagi avec la surface ou l’atmosphère de la planète. Si l’atmosphère ou la surface a été transformée par la vie, la lumière peut porter un indice, appelé « biosignature ».

Pendant la première moitié de son existence, la Terre a possédé une atmosphère sans oxygène, même si elle a accueilli une vie simple et unicellulaire. La biosignature de la Terre était très faible au cours de cette première époque. Cela a changé brusquement il y a 2,4 milliards d’années lorsqu’une nouvelle famille d’algues a évolué. Ces algues utilisaient un processus de photosynthèse qui produisait de l’oxygène libre, c’est-à-dire de l’oxygène qui n’était pas chimiquement lié à un autre élément. Depuis lors, l’atmosphère terrestre remplie d’oxygène a laissé une biosignature forte et facilement détectable sur la lumière qui la traverse.

Lorsque la lumière rebondit sur la surface d’un matériau ou traverse un gaz, certaines longueurs d’onde de la lumière sont plus susceptibles de rester piégées dans le gaz ou la surface du matériau que d’autres. Ce piégeage sélectif des longueurs d’onde de la lumière explique pourquoi les objets sont de couleurs différentes. Les feuilles sont vertes parce que la chlorophylle est particulièrement efficace pour absorber la lumière dans les longueurs d’onde rouge et bleue. Lorsque la lumière frappe une feuille, les longueurs d’onde rouges et bleues sont absorbées, ce qui laisse une lumière essentiellement verte qui rebondit dans vos yeux.

Le schéma de la lumière manquante est déterminé par la composition spécifique du matériau avec lequel la lumière interagit. Pour cette raison, les astronomes peuvent apprendre quelque chose sur la composition de l’atmosphère ou de la surface d’une exoplanète en mesurant essentiellement la couleur spécifique de la lumière provenant d’une planète.

Cette méthode peut être utilisée pour reconnaître la présence de certains gaz atmosphériques associés à la vie – comme l’oxygène ou le méthane – car ces gaz laissent des signatures très spécifiques dans la lumière. Elle pourrait également être utilisée pour détecter des couleurs particulières à la surface d’une planète. Sur Terre, par exemple, la chlorophylle et d’autres pigments utilisés par les plantes et les algues pour la photosynthèse captent des longueurs d’onde spécifiques de la lumière. Ces pigments produisent des couleurs caractéristiques qui peuvent être détectées à l’aide d’une caméra infrarouge sensible. Si vous deviez voir cette couleur se refléter sur la surface d’une planète lointaine, cela signifierait potentiellement la présence de chlorophylle.

Télescopes dans l’espace et sur Terre

Il faut un télescope incroyablement puissant pour détecter ces changements subtils dans la lumière provenant d’une exoplanète potentiellement habitable. Pour l’instant, le seul télescope capable d’un tel exploit est le nouveau télescope spatial James Webb. Lorsqu’il a débuté ses opérations scientifiques en juillet 2022, James Webb a relevé le spectre de l’exoplanète géante gazeuse WASP-96b. Le spectre a montré la présence d’eau et de nuages, mais une planète aussi grande et chaude que WASP-96b a peu de chances d’accueillir la vie.

Toutefois, ces premières données montrent que James Webb est capable de détecter de faibles signatures chimiques dans la lumière provenant d’exoplanètes. Dans les mois à venir, Webb devrait tourner ses miroirs vers TRAPPIST-1e, une planète de taille terrestre potentiellement habitable située à seulement 39 années-lumière de la Terre.

Webb peut rechercher des biosignatures en étudiant les planètes lorsqu’elles passent devant leur étoile hôte et en capturant la lumière des étoiles qui filtre à travers l’atmosphère de la planète. Mais Webb n’a pas été conçu pour rechercher la vie, de sorte que le télescope ne peut examiner que quelques-uns des mondes potentiellement habitables les plus proches. Il ne peut également détecter que les changements dans les niveaux atmosphériques de dioxyde de carbone, de méthane et de vapeur d’eau. Si certaines combinaisons de ces gaz peuvent suggérer la vie, James Webb n’est pas en mesure de détecter la présence d’oxygène non lié, qui est le signal le plus fort pour la vie.

Les concepts de pointe pour les futurs télescopes spatiaux, encore plus puissants, prévoient de bloquer la lumière vive de l’étoile hôte d’une planète pour révéler la lumière des étoiles réfléchie par la planète. Cette idée est similaire à l’utilisation de votre main pour bloquer la lumière du soleil afin de mieux voir quelque chose au loin. Les futurs télescopes spatiaux pourraient utiliser de petits masques internes ou de grands vaisseaux spatiaux externes en forme de parapluie pour réaliser cette opération. Une fois la lumière des étoiles bloquée, il devient beaucoup plus facile d’étudier la lumière qui rebondit sur une planète.

Il existe également trois énormes télescopes terrestres en cours de construction qui seront en mesure de rechercher des biosignatures : le Télescope géant de Magellan, le Télescope de Trente Mètres et le Télescope géant européen. Chacun de ces télescopes est bien plus puissant que les télescopes existants sur Terre et, malgré le handicap de l’atmosphère terrestre qui déforme la lumière des étoiles, ces télescopes pourraient être en mesure de sonder l’atmosphère des mondes les plus proches à la recherche d’oxygène.

S’agit-il de biologie ou de géologie ?

Même en utilisant les télescopes les plus puissants des prochaines décennies, les astrobiologistes ne pourront détecter que de fortes biosignatures produites par des mondes qui ont été complètement transformés par la vie.

Malheureusement, la plupart des gaz libérés par la vie terrestre peuvent également être produits par des processus non biologiques – les vaches et les volcans libèrent tous deux du méthane. La photosynthèse produit de l’oxygène, mais la lumière du soleil en produit aussi, lorsqu’elle divise les molécules d’eau en oxygène et en hydrogène. Il est fort probable que les astronomes détectent quelques faux positifs lorsqu’ils cherchent de la vie à distance. Pour écarter les faux positifs, les astronomes devront comprendre une planète d’intérêt suffisamment bien pour savoir si ses processus géologiques ou atmosphériques pourraient imiter une biosignature.

La prochaine génération d’études d’exoplanètes a le potentiel de passer la barre des preuves exceptionnelles nécessaires pour prouver l’existence de la vie. Les premières données publiées par le télescope spatial James Webb nous donnent une idée des progrès passionnants qui seront bientôt réalisés.

Article initialement paru en anglais dans The Conversation, traduction par Science infuse

Image d’en-tête : dessin original de CB – Tous droits réservés Science infuse

Pour aller plus loin

Image d’en-tête : issue du James Webb Space Telescope – Credits: NASA, ESA, CSA, STScI

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Cela se passe dans la constellation du Sculpteur. La grosse galaxie rose mouchetée, objet principal à droite de cette image a heurté violemment une petite galaxie toujours existante mais non visible sur l’image du télescope James Webb. Le « petit » anneau central clair et brillant ressemble au moyeu de cette roue de chariot, large et volumineux anneau externe pour sa part très coloré.

Ce choc très violent est à l’origine de nouvelles étoiles en formation dans des « pouponnières » d’étoiles de poussière bleue dans l’anneau extérieur très actif.

Sur la gauche, on observe deux galaxies spirale dites « compagnes » d’environ la même taille, qui semble elle-même observer cette roue de chariot, qui ressemble à un beignet crémeux aussi, ne trouvez-vous pas ? C’est en tout cas cette évocation gourmande qui a inspiré notre graphiste qui a planché sur le sujet.

Les collisions galactiques provoquent une cascade d’événements variés, a expliqué la NASA, en voici le résumé :

La collision a notamment affecté la forme et la structure de la galaxie. Les deux anneaux interne et externe s’étendent vers l’extérieur à partir du centre de la collision, comme les rides d’un étang après qu’une pierre y ait été jetée. En raison de ces caractéristiques distinctives, les astronomes appellent cette galaxie une « galaxie annulaire », une structure moins courante que les galaxies spirales comme notre Voie lactée.

L’anneau extérieur, qui s’est étendu pendant environ 440 millions d’années, est dominé par la formation d’étoiles et de supernovas. En s’étendant, cet anneau s’enfonce dans le gaz environnant et déclenche la formation d’étoiles.

L’infrarouge comme révélateur de secrets bien gardés

La galaxie de la Roue de chariot, spectaculaire a été entourée de mystère malgré que déjà bien observée notamment avec le télescope Hubble. James Webb, grâce à sa capacité de détection de la lumière infrarouge, permet maintenant de mieux comprendre la nature de la Roue de chariot.

La caméra proche infrarouge (NIRCam), l’imageur principal de Webb, regarde dans la gamme du proche infrarouge de 0,6 à 5 microns, voyant des longueurs d’onde cruciales de lumière qui peuvent révéler encore plus d’étoiles que celles observées en lumière visible. En effet, les jeunes étoiles, dont beaucoup se forment dans l’anneau extérieur, sont moins obscurcies par la présence de poussière lorsqu’elles sont observées en lumière infrarouge. Sur la première image ci-dessus, les données NIRCam sont colorées en bleu, orange et jaune. La galaxie présente de nombreux points bleus individuels, qui sont des étoiles individuelles ou des poches de formation d’étoiles. NIRCam révèle également la différence entre la distribution ou la forme lisse des populations d’étoiles plus anciennes et de la poussière dense dans le noyau, par rapport aux formes agglutinées associées aux populations d’étoiles plus jeunes à l’extérieur de celui-ci.

La galaxie de la Roue de chariot avec l’instrument MIRI

Pour obtenir des détails plus précis sur la poussière qui habite la galaxie, il faut toutefois utiliser l’instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb. Les données MIRI sont colorées en rouge sur cette image composite. Elles révèlent des régions au sein de la galaxie de la Roue de chariot riches en hydrocarbures et autres composés chimiques, ainsi qu’en poussière de silicate, comme une grande partie de la poussière sur Terre. Ces régions forment une série de rayons en spirale qui constituent essentiellement le squelette de la galaxie. Ces rayons sont évidents dans les observations précédentes de Hubble publiées en 2018, mais ils deviennent beaucoup plus proéminents dans cette image de James Webb.

JWST vs Hubble : et la lumière fût

La NASA nous propose une animation simple ci-dessous pour comparer l’image fournie par le télescope Hubble en lumière visible, et celle fournie par le JWST dans l’infrarouge. Elle indique que c’est très complémentaire, nous on trouve que c’est comme si l’on avait trouvé un interrupteur dans un coin du cosmos pour éclairer ces beaux objets célestes :

Les observations de Webb soulignent que galaxie de la Roue de chariot est dans un stade très transitoire. La galaxie, qui était vraisemblablement une galaxie spirale normale comme la Voie lactée avant sa collision, va continuer à se transformer. Si le télescope James Webb nous donne un aperçu de l’état actuel de la roue, il nous permet également de comprendre ce qui est arrivé à cette galaxie dans le passé et comment elle évoluera à l’avenir.

Image d’en-tête : dessin original de CB – Tous droits réservés Science infuse

Pour aller plus loin

Image d’en-tête : issue du James Webb Space Telescope – Credits: NASA, ESA, CSA, STScI

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