Le télescope le plus puissant du monde

Le E-ELT

E-ELT(European - Extremely Large Telescope) est un télescope géant européen en cours de construction appartenant à l' ESO (European Southern Observatory). Ci-dessous une vue futuriste de ce télescope:

 

Son site 

Le Chili est devenu un très haut lieu de l'observation astronomique, on y trouve le ciel le plus pur de la planète. Le E-ELT  sera situé au nord du Chili sur le Cerro Armazones (à 3060 m d'altitude), à 20 km à l'est du Cerro Paranal site des télescopes du VLT. 

Sa composition

Le miroir primaire de diamètre 39 m! est composé de 798 segments qui sont des petits miroirs hexagonaux de diamètre 1,45 m.

Le télescope a quatre miroirs secondaires.

                                                                                           

 

 

La lumière reçue par le miroir primaire M1 est réfléchie successivement sur les quatre miroirs secondaires M2, M3, M4, M5 pour parvenir au foyer F.

 

 

 

L'optique adaptative

Les trains d'ondes de lumière sont très perturbés dans leur passage dans l'atmosphère terrestre. On peut éviter ces perturbations en envoyant le télescope dans l'espace comme c'est le cas du télescope Hubble mais cela est impossible avec le télescope géant européen. L'optique adaptative permet de corriger les effets néfastes de la turbulence atmosphérique: un analyseur placé dans le télescope mesure les déformations des ondes de lumière, les transmet à un calculateur qui donne les ordres nécessaires aux miroirs M4 et M5 qui sont des miroirs déformables de manière à rétablir les trains d'ondes tels qu'ils étaient avant d'entrer dans l'atmosphère.

 

Les missions du E-ELT

Avec un miroir primaire de diamètre 39 m le E-ELT pourra recueillir 16 fois plus de lumière que les plus gros télescopes actuels et sera le plus puissant télescope du monde. 

L'ESO a de grandes ambitions:

• Détecter des exoplanètes (planètes tournant autour des étoiles).
• Détecter les nébuleuses où se nichent des pouponnières d'étoiles.
• Détecter les galaxies les plus lointaines.
• Reconstituer l'histoire de l'Univers. 

Vaste programme! La mise en service de ce télescope européen géant est prévue pour 2024.

 

C'est la course aux télescopes les plus puissants! Parallèlement au E-ELT deux autres télescopes géants sont en construction: le TMT (Thirty Meter Telescope) américain et le GMT (Giant Magellan Telescope) australien.

 

Le rover Perseverance

Pour savoir s'il existe (ou s'il a existé) de la vie sur Mars, les astrophysiciens vont tenter de ramener sur Terre des prélèvements du sol martien. Comment cet exploit sans précédent peut-il être réalisé?

  

 

Le rover Perseverance

 

 

 

 

 

 

 

Un rover (ou astromobile) est un robot, un véhicule pouvant se déplacer sur la planète.

Le rover Perseverance est le cinquième rover qui sera déposé sur la planète rouge, après Sojourner, Spirit, Opportunity et Curiosity.

 

Le lancement du rover

Le lancement par la NASA du rover Perseverance par une fusée Atlas V a eu lieu jeudi 30 juillet à 13 h 50, heure de Paris, depuis Cap Canaveral en Floride.

Pour arriver sur Mars, Perseverance va voyager pendant près de 7 mois et parcourir 480 millions de km. Il emporte un mini-hélicoptère:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Ce sera, si tout se passe bien, le premier vol d'un appareil sur une planète!

 

La mission de Perseverance 

Perseverance se posera dans le cratère Jezero de diamètre 49 km. Ce cratère abrite un ancien delta de rivière qui débouchait il y a 3,5 milliards d'années dans un lac. La présence d'argile dans le delta montre que la région était riche en eau. C'est là que la vie a pu exister.

Perseverance prélèvera une trentaine d'échantillons, des petites carottes géologiques, qu'il mettra dans des tubes étanches et qu'il déposera sur le sol martien au fur et à mesure de sa progression, comme le Petit Poucet qui fit tomber des petits cailloux pour retrouver le chemin.

 

Retour sur Terre des échantillons martiens  

Pour ramener les échantillons précédents, trois missions seront effectuées par la NASA et l'ESA:

• Envoyer un rover pour collecter les tubes d'échantillons précédents et les mettre dans un conteneur.
• Mettre en orbite autour de Mars le conteneur.
• Ramener sur Terre le conteneur.
  

L'atterrissage du conteneur est prévu pour 2031.

On a peine à croire à une telle réalisation, dont le coût sera de plusieurs milliards de dollars!

                                  

Les lois de Képler

"La régularité, la perfection des trajectoires des planètes, leur harmonie, leur variété prouvent bien une intervention divine, l'existence de Dieu" dirait Képler.

Tycho Brahé 

Les lois de Képler n'existeraient pas sans les observations de Tycho Brahé. 

Tycho Brahé (1546-1601) est un astronome danois. C'est le dernier des astronomes de l'ère précédant l'invention de la lunette astronomique et du télescope. Ses observations se faisaient à l'oeil nu avec les instruments ci-dessous:

Comment avec de tels instruments, sans lunette astronomique ni télescope, à l'oeil nu,Tycho Brahé a-t-il pu faire des mesures d'une précision remarquable? Pendant plus de vingt ans, jour après jour, il accumula des données, un véritable trésor qu'il transmit à Képler

 

 

Johannes Képler

Johannes Képler (1571-1630) est un mathématicien. Le 4 février 1600 fut un jour béni dans l'histoire de l'astronomie: Tycho Brahé rencontra Johannes Képler à Prague (à l'époque, capitale de la Bohème). Celui-ci reprit tous les dossiers, en particulier celui de la planète Mars. Quelques années plus tard, après bien des calculs, Képler formula ses fameuses lois qui s'appliquent à Mars, aux autres planètes et à la Terre.

Les trois lois de Képler 

• 1609. Loi des orbites. L'orbite d'une planète est une ellipse dont le Soleil est l'un des foyers:
  
  

  

  La somme des distances de la planète aux deux foyers  F1 et F2 est constante.
  Remarque: toutes les planètes tournent autour du Soleil dans le sens rétrograde (sens inverse des aiguilles d'une montre, indiqué par une flèche sur la figure).

•  1609. Loi des aires. L'aire balayée par le rayon Soleil-Planète est proportionnelle au temps. Ce qui signifie qu'à des intervalles de temps égaux les aires balayées sont égales. Par exemple     S1 =  S2 sur la figure:    
  
  Dans le même intervalle de temps, l'arc décrit par la planète au voisinage du périhélie est beaucoup plus grand que l'arc décrit au voisinage de l'aphélie donc la vitesse de la planète est  beaucoup plus grande au voisinage du périhélie qu'au voisinage de l'aphélie, la planète va de plus en plus vite quand elle s'approche du Soleil et ralentit quand elle s'en éloigne.

          La vitesse de la planète est maximale au périhélie et minimale à l'aphélie.

• 1618. Loi des périodes. Le carré de la période de révolution d'une planète autour du Soleil est proportionnel au cube du grand axe de l'ellipse.

 Si P est cette période et 2a la longueur du grand axe de l'ellipse (la distance entre le périhélie et l'aphélie), le rapport            

  P² / (2a)³    

 est constant, le même pour toutes les planètes.

La révolution copernicienne, le triomphe de l'héliocentrisme

Copernic fut le premier à affirmer que ce sont les planètes et la Terre qui tournent autour du Soleil, c'est l'héliocentrisme, et non le contraire le géocentrisme: le Soleil tourne autour de la Terre.
A cette époque, l'église n'admettait pas l'héliocentrisme. Giordano Bruno fut brûlé vif pour avoir soutenu l'héliocentrisme, Galilée dut abjurer devant le tribunal de l'Inquisition son soutien à Copernic. A la même époque Képler confirma brillamment par ses lois cet héliocentrisme.                                       

  




           

L'hydrogène

Qu'est-ce que l'hydrogène? Le Soleil et les étoiles en brûlent sans cesse, on le trouve abondamment dans l'eau et les hydrocarbures (pétrole, gaz, composés uniquement de carbone et d'hydrogène). Est-ce l'énergie de l'avenir? Le mot "hydrogène" a jailli trois fois de la bouche du Président de la République lors de son interview du 14 juillet.

Qu'est-ce que l'hydrogène ?

L' atome d'hydrogène de symbole chimique H est formé d'un noyau, le proton, autour duquel gravite un électron.




A l'état gazeux c'est le dihydrogène qui se forme, dont la molécule H₂ est constituée de deux atomes d'hydrogène.

Comment le fabrique-t-on?

L'hydrogène n'existe pas à l'état pur, on le fabrique essentiellement par l'un des deux procédés suivants:

• Par électrolyse de l'eau. Une molécule d'eau H₂O est constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène. Le passage d'un courant électrique continu décompose l'eau en dihydrogène et dioxygène qui se déposent sur deux électrodes (figure ci-dessous). Cette décomposition se fait suivant la réaction:                  H₂O → H₂ +1/2 O₂ 

Un électrolyte (Dans le schéma ci-dessus vous lisez en bas à droite: Plus some salt or acid) favorise le passage du courant donc la décomposition de l'eau.
Cette fabrication de l'hydrogène est propre (sans émission de polluants).
Ce procédé est très utilisé pour fabriquer et stocker de l'hydrogène, en particulier dans les piles à hydrogène.

• Par vaporeformage du méthane. Le gaz naturel est essentiellement composé de méthane CH₄. En présence de vapeur d'eau, on obtient un gaz riche en hydrogène suivant le schéma:
  

 

Cette fabrication de l'hydrogène est loin d'être propre puisqu'il y a aussi une émission de gaz à effet de serre: le monoxyde de carbone CO, le dioxyde de carbone (gaz carbonique) CO₂ et encore du méthane CH₄.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vaporeformage du méthane par "Air Liquide"

 

 

L'hydrogène est l'énergie de l'avenir

L'hydrogène est très largement utilisé dans l'industrie. C'est la source d'énergie de l'avenir:

• Les véhicules électriques. L'hydrogène provient d'une batterie que l'on recharge ou d'une station à hydrogène. C'est la combustion de cet hydrogène qui produit l''électricité au véhicule. Cette combustion est une énergie propre puisqu'elle donne de l'eau  suivant la réaction:                  H₂ +1/2 O₂ → H₂O

•  Le stockage d'énergie renouvelable. L'électricité produite par les éoliennes ou les panneaux solaires est une énergie renouvelable propre. Mais cette électricité  n'est disponible que par intermittence (suivant la météo), c'est pourquoi on la transforme en hydrogène par électrolyse de l'eau, que l'on stocke pour l'utiliser ultérieurement, au moment voulu.

Un Plan Hydrogène français sera mis en application cet automne.

Une étoile est née!

Nous aimons toujours contempler les étoiles par une belle nuit étoilée. Nous ne cessons d'apprécier les bienfaits d'une étoile bien particulière: notre Soleil. Les milliards de galaxies sont formées de milliards d'étoiles. Mais qu'est-ce donc qu'une étoile? Comment apparaît-elle dans notre univers? Comment disparaît - elle?

Une étoile est née!

Sous l'effet d'une onde de choc, soudain, une nébuleuse, immense nuage de gaz et de poussières, se fragmente en une multitude de nuages. Chacun de ces nuages se contracte, s'effondre sur lui-même et des grumeaux de matière se forment, s'attirent, s'agglomèrent, la température et la pression montent à tel point que la matière entre en fusion, elle s'allume et brille. Une étoile est née! 

Son entrée dans une pouponnière

C'est un"bébé-étoile", une protoétoile, qui arrive dans le ciel avec une multitude d'autres "bébés" provenant de la même nébuleuse et formant une véritable pouponnière de bébés-étoiles.

En février 2 020, les radiotélescopes géants ALMA et V L A ont pu observer des "bébés-étoiles" à peine âgés de 10 000 ans! dans la nébuleuse d'Orion. Les astronomes s'en sont donnés à coeur - joie pour les observer. Chaque point jaune de la nébuleuse ci-dessous est un bébé-étoile observé par les deux radiotélescopes:       

On a pu  reconstituer la pouponnière ci-dessous:

Les astronomes prennent tout leur temps pour étudier la formation de ces systèmes planétaires.

La jeunesse d'une étoile

Le "bébé-étoile" grandit, sa masse augmente de plus en plus par accrétion (attraction) de matière. La jeune étoile continue de se nourrir ainsi jusqu'à ce qu'elle devienne suffisamment massive, la température atteignant plusieurs millions de degrés.

Une étoile adulte

Une nouvelle fusion de la matière est amorcée, l'étoile devenue adulte brûle de l'hydrogène pour donner de l'hélium pendant des milliards d'années, comme notre Soleil. Des réactions thermonucléaires en chaîne se produisent.

La fin de vie

La mort d'une étoile peut être accidentelle: l'étoile peut tomber dans un trou noir. J'en ai parlé à maintes reprises. L'étoile est dévorée par un ogre, un trou noir, en dégageant des bouffées de rayons X et de rayons gamma.

En dehors de ces accidents, la fin de vie est bien agitée et variée. Lorsqu'une étoile a cessé de brûler tout son hydrogène en son coeur,  il y a encore combustion de l'hydrogène de la périphérie, l'étoile se dilate et devient une géante rouge. Ensuite son évolution dépendra de sa masse, deux cas peuvent se produire:

• Si l'étoile est peu massive (comme notre Soleil), la matière des couches externes est expulsée dans l'espace pour former une nébuleuse planétaire et le coeur de l'étoile devient une étoile naine blanche qui se refroidit lentement pour devenir un astre mort appelé naine noire.

• Si l'étoile est massive (de masse plusieurs fois celle du Soleil), une formidable explosion brillante comme plusieurs centaines de millions de soleils, une supernova, illumine le ciel. Ensuite les résidus deviendront une étoile à neutrons (un pulsar) émettant de la lumière à la manière d'un phare ou encore un trou noir de densité énorme d'où la lumière ne peut s'échapper.

Comme vous le voyez, la vie d'une étoile n'est pas un long fleuve tranquille. Rassurez-vous, notre étoile, le Soleil, est bien loin du trou noir de la Voie Lactée et il a encore 4 milliards et demi d'années pour brûler tout son hydrogène.

Si une multitude d'étoiles meurent tous les jours, des pouponnières de "bébés-étoiles"apparaissent sans cesse. La vie continue, même chez les étoiles!

Massada

 Au cours d'un voyage en Israël j'ai visité les sites de Massada et de la Mer Morte. Des sites ô combien chargés d'histoire, que je vais évoquer.

 

La forteresse de Massada

J'ai pris le téléphérique que voici:

Je suis arrivé à la forteresse de Massada:

C'est une forteresse en ruine, la vue est magnifique, exceptionnelle! Dans toutes les directions. On peut voir, au fond, la Mer Morte. La rampe des assaillants romains est toujours visible, en avant-plan.

Hérodion le palais du roi Hérode 1er

J'ai aussi visité à Massada les ruines du somptueux palais, Hérodion, construit par Hérode 1er, roi de Judée (entre 73 av. J.C. et 4 av. J.C.), je me suis empressé de prendre deux photos des "bains" de ce palais:

Les mosaïques sont intactes!

Des vestiges des thermes du palais.

 

 

Le dernier bastion de la résistance juive

Massada est célèbre pour être le dernier bastion de la résistance juive face aux Romains. Un millier de Juifs religieux, les Zélotes, étaient réfugiés à Massada. Après deux années de siège, en l'an 73, les Romains réussirent à envahir la forteresse pour ne trouver ..... que des cadavres! Pour ne pas se rendre, les Zélotes s'étaient suicidés, ce fut un suicide collectif!

Aujourd'hui les soldats du Tsahal, l’armée israélienne, y prêtent serment en prononçant ces mots: « Massada ne tombera pas une nouvelle fois »(« Chenit Matzada lo tipol, שנית מצדה לא תיפול »).

La Mer Morte

Descendant de la forteresse, j'arrive à la Mer Morte, grand lac salé de 810 km2, à 420 m au-dessous du niveau de la mer entre Israël, la Cisjordanie et la Jordanie, alimenté par le Jourdain. On y prend des bains de boue pour soigner des maladies de la peau comme le psoriasis ou l'eczéma. 

Personnellement j'y suis allé non pas pour me soigner mais pour avoir le plaisir de flotter sur l'eau, de lire paisiblement mon journal: la salinité de l'eau et sa densité sont tellement grandes que la poussée d'Archimède me maintient aisément sur l'eau.







Je ne peux pas parler de la Mer Morte sans évoquer les fameux Manuscrits de la Mer Morte, fragments de parchemins ou rouleaux écrits en hébreu, en grec ou en araméen entre le IIIème siècle av. J. C. et le 1er siècle ap. J.C. Ils ont été découverts en 1947  dans des grottes à Qumran en Cisjordanie au bord de la Mer Morte. Ces manuscrits constituent l'une des plus grandes découvertes archéologiques mondiales: c'est une véritable révolution dans la connaissance de la Bible, du judaïsme et du christianisme.

Souvenirs! Souvenirs! J'ai aimé partager avec vous mon retour à Massada et à la Mer Morte. Je pense encore au courage et à la résistance des Zélotes.

"Mourir plutôt que de se rendre" pourrait-être leur devise. 

Les lentilles gravitationnelles

Je reviens sur ce phénomène de l'astrophysique: les lentilles gravitationnelles. Je vais faire une synthèse de leurs applications que j'ai déjà données, et que je vais compléter. Je ne donnerai ni calculs ni équations, rassurez-vous!

 

La déviation des rayons lumineux par un corps massif 

Rappelons l'une des conséquences de la théorie de la relativité générale d'Einstein:
tout corps massif (étoile, galaxie, planète, trou noir,....) dévie les rayons d'une source lumineuse, qui s'en approchent.
Ce phénomène remarquable fut vérifié en 1919 par Sir Arthur Eddington, le corps massif étant le Soleil et la source lumineuse une étoile:

Eddington observa des étoiles situées dans l'amas des Hyades avant et pendant une éclipse de Soleil et mesura leurs déviations.

 

 

L'amplification du flux lumineux par un corps massif

Le deuxième phénomène remarquable est l'amplification du flux lumineux de la source par un corps massif. Ce corps massif focalise les rayons lumineux provenant de la source comme une lentille, c'est ce qu'on appelle une lentille gravitationnelle. Cette lentille peut donner des effets curieux.

 

L'anneau d'Einstein

Lorsque la source lumineuse, le corps massif et l'observateur sont alignés, on voit un anneau qui entoure le corps massif:

Superbe anneau d'Einstein observé par le télescope spatial Hubble.

La croix d'Einstein

Lorsque la source lumineuse, le corps massif et l'observateur ne sont pas alignés, on observe une multiplication de l'image de la source:

La source lumineuse est un quasar (un noyau de galaxie) situé à 8 milliards d'années-lumière. La galaxie-lentille située 20 fois moins loin, à 400 millions d'années-lumière, donne 4 images du quasar autour de la galaxie-lentille.

Détection d'une exoplanète

Il existe diverses façons de détecter des exoplanètes, ces planètes tournant autour d'une étoile (voir mon article: "La chasse aux exoplanètes" du 28/01/2015). L'une des méthodes est "La méthode des mico-lentilles gravitationnelles".
L'image de la source lumineuse est amplifiée deux fois: d'abord par une étoile - lentille gravitationnelle, ensuite par une exoplanète, planète tournant autour de cette étoile. Cette exoplanète est une lentille plus petite d'où son nom de micro-lentille gravitationnelle:

On a observé ces deux amplifications (graphique ci-contre):
- dans la nuit du 31 Juillet 2005 par l'étoile-lentille OGLE-2005-BLG-390 L, 
- dans la nuit du 10 Août 2005 par sa planète OGLE-2005-BLG-390 L b (la petite bosse qui a été agrandie plus haut à droite). 
Chaque point représente une mesure de l'éclat de l'étoile-source, la couleur de ce point correspond au télescope où l'observation a été faite. Les télescopes répartis sur différents continents (OGLE et Danish au Chili, Robonet aux Canaries et à Hawaï, Canopus et Perth en Australie, MOA en Nouvelle-Zélande) se sont relayés pour construire, la nuit, la courbe ci-dessus. Pour ces astronomes le Soleil ne se levait   jamais!

 

Détection de matière noire

Ce sont des halos, des cocons de matière noire enveloppant chacune de quatre galaxies, qui donnent les images  (les arcs bleutés) d'une galaxie plus lointaine.





On est stupéfaits par les performances des télescopes qui permettent de faire des observations si lointaines et si précises de notre univers.

J'espère encore vous avoir appris quelque chose!.....

Escale à Santorin

Je ne vous emmènerai pas cette fois parmi les trous noirs, les étoiles ou les galaxies, nous resterons sur Terre pour visiter une île paradisiaque.

L'escale 

C'est au cours d'une croisière sur le Costa Mediterranea, que j'ai visité Santorin.
L'escale du paquebot a été de courte durée, de 8h à 14h, soit 6h. Ce sont six heures inoubliables! J'ai été émerveillé par des paysages uniques au monde!

Santorin

Santorin est une île grecque de l'archipel des Cyclades, en mer Egée:

Santorin est la grande île de droite ayant la forme d'un croissant étiré vers le nord. Son littoral occidental est constitué de falaises dont l'altitude décroît progressivement vers la côte orientale.

Au centre, quelques rochers à peine visibles sur la photo émergent de la mer. Ce sont des traces de la caldéra qui signifie, en portugais ou en espagnol, chaudron. C'est un chaudron volcanique dont l'éruption eut lieu au XVI ème siècle av. J.C.

En face de l'île de Santorin, vous voyez la grande île de Thirassia.

Les plages de Santorin

Comme elles sont belles, les plages de Santorin! D'une grande diversité, elles attirent beaucoup de monde. Ce sont des plages de sable fin noir ou de galets noirs ou rouges ou blancs de lave volcanique. La plus belle peut-être est "la plage rouge"ci-dessous au pied d'une falaise de couleur rouge:

 

L'harmonie en blanc et bleu    

Quittons les plages et promenons-nous sur l'île. On est fascinés par ce blanc et ce bleu éclatants de luminosité:     

  

Petite chapelle bysantine d'Imerovigli, village huppé de Santorin.

 

 

 

Les maisons blanches coiffées de coupoles bleues  

 

Quelle vue superbe! Imprenable sur la mer Égée depuis Fira petit village magique de Santorin à l'ouest de l'île, au bord d'une falaise surplombant la caldéra.

Vue depuis le village d'Oia, la pépite de Santorin au nord de l'île.

                                                                                                                                                                                    

Les moulins d'Oia

Il existe encore à Oia des moulins si caractéristiques de la Grèce.

 

La danse d'une étoile

Quelle magnifique rosace semble dessiner cette étoile!

 

     








C'est, bien sûr, une vue d'artiste.

Le trou noir Sagittarius A*

Sagittarius A*  est un trou noir super massif de masse environ quatre millions de fois la masse du Soleil. Il est dans la constellation du Sagittaire au centre de notre galaxie, la Voie Lactée. Ce trou noir est un "trou", un puits dans lequel tombent les étoiles, "noir" car il n'émet aucune lumière, seulement des bouffées de rayons X et de rayons gamma, des soupirs en quelque sorte des étoiles englouties!

L'étoile S2

L'étoile S2 est une étoile de faible luminosité, très proche de Sagittarius A*. La lettre S désigne une étoile située à moins d'une seconde d'arc du trou noir, l'indice 2 signifie qu'elle est la 2ème étoile de ce type.

Depuis 27 ans, l'étoile S2 est observée par les astronomes de l'ESO (European Southern Observatory). Au Cerro Paranal, dans le désert d'Atacama au Chili, les astronomes suivent cette étoile à l'aide du télescope géant, le VLT (Very Large Télescope). Son orbite est une ellipse décrite autour du trou noir Sagittarius A* en 16 ans environ. En 27 ans l'étoile a donc accompli près de deux orbites complètes.

 

La danse de S2

Le 16 avril 2020, la revue Astronomy & Astrophysics a publié les résultats des observations faites avec l'interféromètre Gravity du VLT. Elle a bien confirmé l'existence et la masse du trou noir, mais elle a aussi fait une constatation très surprenante: 

l'étoile S2 ne décrit pas une ellipse autour du trou noir selon la théorie de la gravitation de Newton mais une succession d'ellipses, chacune d'elles étant en rotation par rapport à la précédente, comme l'avait prédit Einstein dans sa théorie de la relativité générale.

Vous pouvez voir cette succession d'ellipses ci-dessous:
                                   

On voit beaucoup mieux ce mouvement, exagéré, sur la vue d'artiste du début de mon article. L'étoile semble "danser" en décrivant une magnifique rosace.

S2 finira bien par être engloutie par l'ogre Sagittarius A*. Des milliards d'autres étoiles naîtront et brilleront dans la Voie Lactée. Certaines d'entre elles danseront encore autour du trou noir dont la masse sera florissante.

La disparition de l'antimatière

C'est cet article de la revue Nature publié le 16 avril 2020 qui a attiré mon attention: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 

Il s'agit de "la violation de la symétrie matière-antimatière dans les neutrinos" que je vais tenter de vous expliquer. 

Qu'est-ce que l'antimatière?

C'est le physicien britannique Paul Dirac (prix Nobel de Physique 1933) qui imagina et prédit dès 1927 l'existence de l'antimatière. Elle est constituée d'antiparticules.

A  chaque particule de matière on peut associer une antiparticule, sa "soeur jumelle". Particule et antiparticule associées ont même masse, même spin (caractéristique quantique), mais des charges opposées.

À un électron, un proton, un quark, un neutrino, on peut associer respectivement un anti-électron, un antiproton, un antiquark, un antineutrino.

À un atome d'hydrogène formé d'un proton autour duquel gravite un électron (en rouge sur la figure), on peut associer un atome d'antihydrogène formé d'un antiproton autour duquel gravite un anti-électron (en vert).

 

 

 

 

Les oscillations du neutrino et de l'antineutrino

Le neutrino peut prendre trois "saveurs": la saveur électronique, la saveur muonique et la saveur tauique suivant qu'il est associé à l'électron, au muon ou au tau. Il est appelé respectivement: neutrino électronique, neutrino muonique et neutrino tauique.

L'oscillation d'un neutrino est le passage du neutrino d'une saveur à une autre.

On définira, de même, les saveurs et les oscillations de l'antineutrino. 

L'expérience T2K 

L'expérience T2K se déroule au Japon où plus de 500 physiciens du Japon, de l'Europe, des États-Unis collaborent depuis plusieurs années.

Un accélérateur de particules, le J-PARC, situé sur la côte Est du Japon produit deux faisceaux de neutrinos et d'antineutrinos muoniques envoyés alternativement dans le détecteur Super-Kamiokande situé sur la côte Ouest à 295 km:

Le Super-Kamiokande est une cuve cylindrique immense de 40m de haut, 40m de diamètre et remplie de plus de 50 000 tonnes d'eau purifiée. Cette cuve est implantée à 1000 m de profondeur et est tapissée de 13 000 détecteurs. Vous pouvez voir sur la photo deux techniciens dans une barque flottant sur une eau ultra-pure au-dessus des détecteurs. Vous avez une idée de la taille de la cuve!

Un nombre significatif de neutrinos électroniques a été observé dans le Super-Kamiokande, beaucoup plus que d'antineutrinos électroniques, beaucoup plus que prévu. Ce qui montre que les neutrinos muoniques ont oscillé bien plus souvent que les antineutrinos muoniques.

Cette expérience a été faite de nombreuses fois, au cours de plusieurs années, et dans des conditions différentes, pour arriver au même constat.

 

L'asymétrie matière-antimatière

C'est cette différence entre le grand nombre d'oscillations du neutrino et le nombre beaucoup plus petit d'oscillations de l'antineutrino qui montre un comportement différent, une asymétrie entre le neutrino et l'antineutrino. Il y a donc une asymétrie entre toute particule de matière et l'antiparticule associée.

Que s'est-il passé au début du Big Bang?

Au tout début du Big Bang, dans les toutes premières fractions de seconde, matière et antimatière se sont annihilées, seul un résidu de matière a donné naissance à toute la matière actuelle, à la nature, à la vie, à l'univers qui nous entoure. Que s'est-il passé?

Dans l'affrontement matière-antimatière, ce sont les particules de matière qui ont beaucoup plus d'oscillations que les particules d'antimatière associées qui ont subsisté.

La probabilité d'existence d'une particule de matière est beaucoup plus forte que celle de l'existence de l'antiparticule associée. C'est une probabilité quantique.

L'Hyper-Kamiokande

La recherche ne s'arrête pas là, dans quelques années le Super-Kamiokande sera remplacé par l'Hyper-Kamiokande déjà en construction. Ce n'est pas de la science-fiction! Il sera beaucoup plus performant, sa cuve contiendra 260 000 tonnes d'eau ultra pure! 

 

 

 

Les étoiles filantes

Qui n'a pas regardé le ciel par une belle nuit au  mois d'août et cherché des étoiles filantes en formulant un voeu ?

Qu'est-ce qu'une étoile filante?

Ce n'est pas une étoile qui file! C'est un sillage lumineux provenant de la combustion de poussières d'astéroïdes ou de comètes circulant dans l'espace et dont les orbites croisent celle de la Terre.

Lorsqu'un grain de poussière entre dans l'atmosphère à très haute altitude (entre 85 et 120 km d'altitude), à une vitesse de 50 à 70km/s (180 000 à 252 000 km/h), sa vaporisation et l'ionisation de l'air sur sa trajectoire laissent derrière lui un plasma lumineux, une traînée lumineuse.

On observe deux sortes d'étoiles filantes: les étoiles filantes sporadiques et celles qui tombent en pluies périodiquement.

Les étoiles filantes sporadiques

Elles sont créées par la combustion de poussières d'astéroïdes et ne se manifestent pas à une période précise de l'année.

Les pluies d'étoiles filantes

Elles sont créées par la combustion de poussières de comètes. Chaque année, à la même époque, l'orbite de la Terre croise des nuages de poussières laissés par des comètes, on obtient alors des pluies, des essaims d'étoiles filantes. Elles semblent provenir d'un même point du ciel appelé radiant.

Ces essaims d'étoiles filantes portent généralement un nom dérivé de la constellation où se situe le radiant. Donnons quelques exemples.

• Les Perséïdes sont les étoiles filantes d'une pluie qui tombe au mois d'août, leur radiant est situé dans la constellation de Persée:

La photo ci-dessus est la superposition de clichés pris à des instants différents.

Chaque année, au mois d'août, l'orbite de la Terre croise le nuage de poussières laissé par la comète Swift-Tuttle. Des grains de poussière de la comète frappent violemment la haute atmosphère terrestre pour donner cette pluie d'étoiles filantes.

Cette pluie est de plus en plus abondante pour atteindre un maximum, un pic, dans la nuit  du 12 au 13 août.

La périodicité de ces pluies est due au mouvement annuel de la Terre autour du Soleil et non à la période (133 ans) de la comète. Cette dernière réapprovisionne tous les 133 ans le stock de poussières.

• Les Lyrides tombent en avril, leur radiant est situé dans la constellation de la Lyre:

Chaque année, au mois d'avril, l'orbite de la Terre croise le nuage de poussières laissé par la comète Thatcher.

• Les Léonides tombent en novembre, leur radiant est situé dans la constellation du Lion:

Une Léonide observée durant le pic de novembre 2 009.










Chaque année, au mois de novembre, l'orbite de la Terre croise le nuage de poussières laissé par la comète Tempel-Tuttle.


Bien d'autres pluies d'étoiles filantes sont données dans des catalogues permettant de les prévoir: les quadrantides, les centaurides, les capricornides, les orionides, les géminides, les ursides, etc, etc.

J'espère que vous avez bien pris le temps, pendant votre confinement, de comprendre le "mécanisme" des étoiles filantes.

Vivement le mois d'août pour voir des étoiles filantes et faire encore un voeu! Le nombre maximum de Perséïdes, le pic, est prévu dans la nuit du 12 au 13 Août 2 020. Rendez-vous est pris!

L'intelligence

L'intelligence, quel beau sujet de Philosophie! Nous distinguerons 3 parties: l'intelligence chez les humains, l'intelligence dans le monde animal et l'intelligence artificielle.

L'intelligence chez les humains

Le penseur de Rodin représente un homme en pleine méditation, faisant appel à toute son intelligence pour résoudre des problèmes complexes. Qu'est-ce que l'intelligence? On peut la définir de bien des façons.

C'est la faculté mentale de saisir les rapports entre les choses, de les comprendre.

C'est la faculté d'adaptation.

C'est l'activité qui permet d'acquérir la science, selon Platon, et plus généralement le savoir, la connaissance.

C'est aussi la capacité d'innover, de sortir du cadre imposé par l'école ou les études supérieures. Newton, Darwin, Einstein pensaient autrement que leurs contemporains parce qu'ils se libéraient des contraintes, des idées préconçues de l'enseignement scolaire ou universitaire.

Sortir du cadre imposé par l'église aussi, mais avec quelles difficultés! Giordano Bruno fut brûlé vif pour avoir affirmé que c'est la Terre qui tourne autour  du Soleil et non le contraire, Galilée aurait subi le même sort s'il n'avait pas abjuré devant le tribunal de l'Inquisition.

L'intelligence c'est l'ouverture d'esprit, le goût, l'envie, la soif incessante de la recherche qui conduit à toutes les découvertes.

Deux chemins de l'intelligence
L'intelligence est la faculté de passer du blanc ou noir (bien ou mal, vrai ou faux,1ou 0) à la couleur (voir la réalité sous divers aspects, percevoir le monde avec toutes ses nuances, sa complexité et sa beauté).

C'est penser en 4 dimensions: les 3 dimensions de l'espace environnant et une 4ème dimension, le temps. C'est prendre du recul dans l'espace et dans le temps.

L'intelligence émotionnelle
C'est la capacité à percevoir les émotions et à les intégrer dans nos pensées, dans notre façon d'agir en bien (notre épanouissement, la maîtrise de soi, la confiance, le succès) ou en mal (la panique, soudain, devant une situation inattendue).

Intelligence et réflexion
L'intelligence est une aptitude à comprendre, la réflexion est une aptitude à agir, c'est un acte volontaire, c'est l'action de réfléchir, d'arrêter sa pensée sur quelque chose pour l'examiner en détail (proposition qui demande réflexion).
On peut être intelligent et ne pas réfléchir: le financier utilise son intelligence pour analyser les cours des actions, mais agit à la Bourse sur un coup de tête, par intuition, de façon irréfléchie.

L'intelligence dans le monde animal 

Les animaux, les bêtes, ne sont pas si bêtes! On retrouve chez l'animal bien des formes de l'intelligence humaine, mais pour des motifs différents.

L'intelligence d'un animal est la faculté d'adaptation à son environnement afin de pouvoir survivre, c'est aussi le camouflage, le mimétisme.

C'est sa capacité à apprendre sous la contrainte (le dressage) ou avec une récompense (friandises, croquettes,....).

C'est son ingéniosité à fabriquer des outils (la construction d'un barrage par des castors, les chimpanzés utilisent des pierres pour casser des noix, les corbeaux fabriquent avec des bâtons et du papier des outils pour atteindre de la nourriture au fond d'une boite ou d'une poubelle).
Ingéniosité pour sortir d'une mauvaise situation (dans l'un de mes articles, une vidéo montre un poulpe enfermé dans un bocal qui réussit à dévisser le couvercle pour en sortir).

C'est sa capacité émotionnelle. Ce sont les chiens qui expriment le mieux leurs émotions. 

L'intelligence artificielle

 L'intelligence artificielle est une intelligence fabriquée par les machines (ordinateurs, calculateurs, robots). Elle est une imitation, une simulation de l'intelligence humaine.

Le  machine learning est un apprentissage par une machine. La machine est nourrie de milliards de données de toutes sortes (courbes, tableaux de nombres, graphiques, photos, etc). Inspirée d'un cerveau humain la machine tisse un réseau de neurones artificiels pour apprendre d'abord, puis reconnaître, détecter, intervenir à la place ou au côté de l'humain.

L'intelligence artificielle au service la médecine: elle peut accompagner le médecin en consultation, révolutionner l'imagerie médicale, détecter rapidement certaines maladies.

Conclusion

Quelle que soit l'intelligence, humaine, animale ou artificielle, elle peut être dangereuse! Nous devons la maîtriser pour qu'elle ne se retourne pas contre nous (la bombe atomique, les manipulations génétiques, les dégradations écologiques,...).

La comète de Halley

Après les planètes, les exoplanètes, les étoiles et les galaxies, l'univers nous montre encore de très belles choses: les comètes.

La sublimation

Le noyau d'une comète est constitué de roches, de poussières et de glaces qui, à l'approche du Soleil, passent de l'état solide à l'état gazeux. En général un corps solide passe à l'état gazeux par les passages intermédiaires: la fusion (passage de l'état solide à l'état liquide) puis la vaporisation (passage de l'état liquide à l'état gazeux). Ce passage direct de l'état solide à l'état gazeux s'appelle la sublimation. Ce nom est bien significatif. Quoi de plus sublime, en effet, qu'une comète resplendissante dans le ciel!
Les gaz obtenus brillent et forment un halo qui est la chevelure de la comète (c'est la partie brillante entourant le noyau), ils forment également une queue lumineuse pouvant atteindre plusieurs millions de km.
Quand la comète s'approche du Soleil, puis s'en éloigne (voir l'image Larousse ci-dessous), on remarque que la queue est toujours orientée à l'opposé du Soleil, comme une ombre lumineuse.

 

La trajectoire d'une comète

La trajectoire d'une comète peut être une parabole ou une hyperbole décrite autour du Soleil. La comète se rapproche du Soleil et s'en éloigne à jamais: elle ne revient plus.

La trajectoire peut être une ellipse, la comète suit alors les lois de Kepler comme les planètes. Elle revient périodiquement. La période est l'intervalle de temps entre deux passages consécutifs de la comète au périhélie, point le plus proche du Soleil.

Observations de comètes

Bien des comètes ont été observées. De nombreuses sondes spatiales en ont explorées. J'ai raconté dans mon article "L'histoire de Rosetta, Philae et Choury" du 17/11/2014 l'incroyable histoire d'une sonde, Rosetta, qui a déposé un robot, Philae, sur une comète, Choury, le 12 novembre 2014. Quelle merveille de la technologie!

Découverte le 28 décembre 2019 à Hawaï, la comète Atlas s'annonce comme la plus brillante depuis 20 ans. Elle fonce vers son périhélie qu'elle atteindra le 31 mai 2020.

La comète de Halley

Je vais m'arrêter aujourd'hui sur la plus connue des comètes. En 611 av. J.C. une comète est observée en Chine et réapparaît périodiquement, sa période étant de 75 à 76 ans environ.

Remarquant les passages d'une comète en 1531, 1607, 1682, l'astronome anglais Edmond Halley prouve qu'il s'agit de la même comète qui décrit une ellipse autour du Soleil, obéissant aux lois de Kepler comme toutes les planètes, il prédit son retour en 1758. En hommage à l'astronome, on donne alors à cette comète le nom de comète de Halley. Elle fait sa réapparition en 1835,1910,1986. Son prochain passage au périhélie est prévu en juillet 2061.

Passage de la comète de Halley en 1986.

Ses perturbations. Lorsque la comète s'approche, en chemin, des planètes du système solaire, elle est freinée plus ou moins sur sa trajectoire, c'est pourquoi sa période n'est pas constante, elle varie entre 75 et 76 ans, selon la positon des planètes à l'approche de la comète. En 1910 la Terre a traversé la queue de la comète!

Sa brillance. Là encore, l'éclat de la comète n'est pas toujours le même. La comète brille plus ou moins suivant la position de la comète par rapport à la Terre. En 1910, par exemple, la comète est passée très proche de la Terre, entre le Soleil et la Terre. Ce fut un spectacle extraordinaire. En 1986, la comète a été moins brillante car son passage s'est fait loin de la Terre, de plus la Terre était entre le Soleil et la comète.

Une belle horloge. En juillet 2061, dans 41 ans, certains reverront sans doute cette resplendissante comète. Elle est comme une horloge qui marque le temps à chaque passage à son périhélie.......

La Villa Furtado Heine

Je vais vous parler de la Villa Furtado Heine où je vais si souvent mais, avant tout, je voudrais rendre hommage à Cécile Charlotte Furtado Heine qui a légué cette somptueuse villa aux officiers français de réserve ou en activité et leurs familles.

L'histoire de la Villa Furtado Heine

Lady Pénélope Rivers se fait construire un palais italien en bord de mer à Nice en 1787. Ce palais est acheté en 1800 par  Sébastien Grandis, il est alors connu sous le nom de Villa Grandis. Cette villa a été plusieurs fois louée ou prêtée. Pauline Borghèse, soeur de Napoléon 1er, y séjourne en 1807 et 1813. Après plusieurs propriétaires la villa est achetée en 1882 par Cécile Charlotte Furtado Heine.

Des activités caritatives

Mme Furtado Heine, veuve, hérite d'une fortune considérable et achète cette villa en 1882, qui prendra le nom de Villa Furtado Heine. En 1895, au retour du corps expéditionnaire français de Madagascar, Cécile Furtado Heine cherche à soulager le sort des militaires malades. Elle lègue à l'armée sa villa pour l'accueil des officiers convalescents.

Ses activités caritatives et sa générosité lui valent d'être promue au grade d'officier de la Légion d'Honneur en 1896.
Il est encore très rare à cette époque qu'une femme accède à cet honneur.

La Villa Furtado Heine

Cette magnifique villa se trouve sur la promenade des Anglais, face à la Méditerranée.
Depuis la villa je ne me lasse pas de contempler la "Grande Bleue". Je regarde les goélands, les bateaux de toutes sortes, les avions qui sillonnent le ciel.... et  je peux alors m'évader et rêver.

Sur le fronton vous pouvez lire:
                       Aux officiers des Armées de Terre-Air-Mer
                           1895     Villa Furtado Heine    1895

Quoi de plus reposant que ce jardin exotique:

La Villa Furtado Heine est inscrite au titre des monuments historiques depuis le 10 juin 1961.

Je conclus par une pensée encore pour Cécile Charlotte Furtado Heine. Quelques mois seulement après avoir été promue officier de la Légion d'Honneur elle s'éteint, en 1896. Mais ses bienfaits resteront à jamais gravés sur le fronton de sa villa.

Avec cet article j'ai revu la villa que j'aime tant et me suis évadé de chez moi, de Paris, évadé de ce  "confinement" dû au coronavirus. J'espère que j'ai réussi à vous faire évader vous aussi!

Les aurores polaires

Au voisinage de l'Arctique ou de l'Antarctique on peut observer des phénomènes lumineux exceptionnels: les aurores boréales ou australes. C'est un spectacle merveilleux et rare que l'on nous montre parfois à la Météo de la Télévision ou encore sur Internet, et que je voudrais bien comprendre!

 

Le champ magnétique terrestre  

 

La Terre se comporte comme un aimant droit dont les lignes de force magnétique sont des courbes partant du pôle Sud magnétique pour arriver au pôle Nord magnétique. L'aiguille d'une boussole est toujours orientée dans la direction du pôle Nord magnétique.

Ces deux pôles magnétiques de la Terre ne doivent pas être confondus avec les deux pôles géographiques, le pôle Nord et le pôle Sud, par lesquels passe l'axe de la  rotation de la Terre sur elle-même en 1 jour (plus précisément 23h 56 min). Les pôles géographiques sont fixes sur la Terre, tandis que les pôles magnétiques se déplacent et peuvent même s'inverser: c'est l'inversion des pôles magnétiques.

Ce champ magnétique terrestre est un véritable bouclier qui nous protège des vents solaires. Sans ce bouclier protecteur, la vie sur Terre n'existerait pas!

Les aurores polaires

Les vents solaires sont des éjections intempestives par le Soleil de plasma de particules (électrons, ions, protons). Parfois ce sont de véritables tempêtes solaires qui viennent frapper le bouclier protecteur dans des régions proches des pôles magnétiques. Ce plasma excite des atomes d'oxygène, d'hydrogène, d'hélium, d'azote, etc, de la haute atmosphère, qui émettent (suivant la nature des atomes excités) de la lumière verte, rose, rouge ou violette. La couleur prédominante est le vert, due à l'excitation des atomes d'oxygène.

On observe alors, la nuit, des voiles colorés spectaculaires et enchanteurs, ce sont les aurores polaires: les aurores boréales dans les régions polaires boréales et les aurores australes dans les régions polaires australes

Une aurore boréale en Alaska

Une aurore australe en Antarctique

Le 15 mars 2015, une aurore boréale a été observée depuis plusieurs régions de France:

Auréole boréale observée dan les Vosges le 15 mars 2015

 On peut les contempler depuis  l' I S S: