L'univers expliqué à mes petits-enfants, Hubert Reeves

L’univers expliqué à mes petits-enfants, Hubert Reeves, Seuil, 6 janvier 2011

Résumé : « Je dédie ce livre à mes petits-enfants. En commençant à l’écrire, j’ai pris conscience de la valeur symbolique que je pouvais lui donner : celle dun testament spirituel. Que voudrais-je leur raconter sur ce grand Univers qu’ils continueront à habiter après moi ? J’ai alors songé à ces conversations avec l’une de mes petites-filles, où nous observons, étendus sur des chaises longues, le ciel étoilé. Je me suis senti revivre ces soirées de mois d’août avec mes enfants qui me bombardaient de questions pendant que nous attendions les étoiles filantes.

La contemplation de la voûte céleste et le sentiment de notre présence parmi les astres provoquent un désir partagé d’en savoir plus sur ce mysétrieux cosmos que nous habitons. Il sera question de science, ce qui n’exclut pas la poésie. » H.R.

Mon avis : J’avais repéré ce livre quelques mois auparavant. Etonnament, il m’intéressait – m’attirait même. Il y a quelques semaines de cela, je l’ai trouvé au creux de la bibliothèque d’une de mes amies et me suis empressée de lui demander si je pouvais le lui emprunter. Chose faite, et lue. J’ai eu la tête dans les étoiles pendant plus de 100 pages, rêvant et apprenant à la fois.

Voici donc ce que ce livre m’a appris :

La Terre tourne autour du soleil, qui lui-même tourne autour du centre de notre Galaxie, la Voie lactée, une des inombrables de notre univers.

Afin de mesurer la distance de la Terre à la Lune, on evoie un rayon radar (une sorte de lumière). Celui-ci met 2 secondes pour faire l’aller-retour. La lune est donc à une seconde-lumière. Le soleil quant à lui se trouve à 8 minutes-lumière. C’est parce que la Terre est à une bonne distance du Soleil que la vie a pu s’y développer.

L’Etoile Polaire indique le Nord : elle se trouve à 430 années-lumières. Telle qu’on la voit aujourd’hui, sa lumière est partie aux environs de 1850. Dans la constellation d’Orion, il existe 3 étoiles que l’on nomme les Rois Mages. Leur lumière a mis 1500 ans environs à nous parvenir, c’est-à-dire qu’elle est partie aux alentours de la fin de l’Empire romain. On parle ainsi de l’expression : « Regarder loin, c’est regarder tôt ».

La naissance du Soleil remonte à 4,5 milliards d’années, soit le phénomène que l’on nomme  » big bang « . Toutes les substances, aussi différentes soient-elles, sont des combinaisons de petites particules : les atomes. Il en existe une centaine (exemple : l’oxygène, le carbone…). Cette idée, née il y a plus de 2000 ans, a été mise en avant par les philosophes grecs, Démocrite et Lucrèce. Elle a seulement été validée aux 18ème et 19ème siècle.

Les atomes émettent de la lumière. De l’énergie leur est envoyée et c’est en s’en débarassant que la lumière se créée. Cette dernière est composée de couleurs particulières. Il est ainsi sur la Terre et dans l’Espace. L’idée vient de l’astronome allemand Joseph Von Fraunhofer. Les couleurs renvoyées par les lumières lors d’observations avec des téléscopes permet d’identifier la composition atomique de ce qui brille dans le Ciel/

Depuis un sicèle, le Soleil se chauffe à l’énergie nucléaire (comme celle des réacteurs). Cette découverte remonte seulement au 20ème siècle. Comme la plupart des étoiles, le Soleil est composé d’hydrogène. En son centre, la température est de 14 millions de degrés : c’est celle-ci qui fait entrer l’hydrogène en réactions nucléaires, produisant elles-même de l’énergie. L’hydrogène, en se consumant, donne de l’hélium. L’energie est émise de façon continue : on parle de « fusion contrôlée ». Sur Terre, ce débit n’est pas encore au point, des études sont en cours à ce sujet.

La combustion est la source d’énergie de toutes les étoiles. Cela a pour conséquence 2 effets importants. Le premier : l’energie produit de la lumière et de la chaleur, ce qui fait que les réserves nucléaires solaires au départ sont suffisantes pour 10 milliards d’années. Le second : le Soleil produit de nouveaux atomes. 4 hydrogènes équivalent à 1 hélium. L’hélium produit de son côté du carbone, de l’azote et de l’oxygène.

Le Soleil, en rayonnant, transmet son énergie aux autres étoiles. Celles qui meurent ont épuisé leurs stocks. Actuellement, il a été calculé que le Soleil a atteint la moitié de son âge, soit qu’il lui reste encore 5 millairds d’années. Ce terme atteint, il aura l’aspect d’une nébuleuse.

Toute matière étoilée agonisante est renvoyée dans l’Espace, et notamment dans la nébulosité de la Voie lactée. On nomme « pouponnières d’étoiles », la naissance des étoiles dans les régions de la galaxie. Les grandes nébuleuses gazeuses s’effondrent sous leur propre poids. On appelle « nébuleuse protosolaire », la naissance du Solei, du système solaire et de tout ce qui s’ensuit.

Certains atomes, comme l’uranium par exemple, ne sont pas stables. Cela a été démontré grâce aux travaux de Pierre et Marie Curie au début du 20ème siècle. Ils se cassent en général : après un millard d’années, la moitié se sera désintégrée. Au bout de 2 millairds, un quart supplémentaire et au bout de 3, un huitième. On en trouve en faible quantité dans certaines pierres : ceux-ci servent ainsi à produire les réacteurs nucléaires et les bombes atomiques, entre autres. Moins l’on observe d’atomes radioactifs, et plus la pierre est vieille. Cela a permis de mesurer l’âge des pierres de la Terre et des météorites notamment.

La météorite est un petit corps rocheux qui tourne autour du soleil. En pénétrant dans l’atmosphère, elles se volatilisent et laissent une trace dans le ciel. Les plus grosses tombent sur la Terre. Il a été observé que quasiment toutes ont le même âge : 4500 millions d’années. Il en est de même avec l’âge des pierres se trouvant sur la lun (examens lors des expéditions des cosmonautes) . Cela paraît logique car il s’agit de l’âge de la nébuleuse protosolaire.

Les astronomes ont découvert que les atomes qui forment le corps humain sont nés dans les étoiles. Après la mort et le démembrement d’une étoile, les atomes errent dans l’espace, dans la matière qui constituent la planète, les sols et les océans et un jour se mêlent aux cycles de vie de toutes les espèces. Hubert Reeves a ainsi rendu populaire l’expression « nous sommes des poussières d’étoiles ». Ainsi, les atomes ne meurent pas. Ils sont continuellement recyclés dans un immense circuit qui implique toute la planète.

Lorsque le soleil aura atteint 5 milliards d’années supplémentaires, cette étoile jaune deviendra rouge, puis gonflée : il n’y aura alors plus de chaleur sur Terre, l’eau s’évaporera et les sols seront des déserts. Tous les atomes retourneront dans l’espace et s’intégreront à de nouvelles nébulosités.

Il existe d’ailleurs d’immenses espaces sans étoiles. Les amas d’étoiles forment la galaxie et cette dernière en contient environ 100 milliards. Elle est comparable à une ruche d’abeilles. Les autres galaxies proches ne sont pas visibles à l’oeil nu, excepté la galaxie d’Andromède, repérable dans le ciel d’automne de l’hémisphère nord. Dans l’hémisphère sud, on peut en voir deux autres appelées : les nuages de Magellan. En utilisant des téléscopes, plus d’une centaine de milliards de galaxies sont observables. Par conséquent, l’Univers de présente à nous comme un vaste archipel de galaxies dans un océan gigantesque : l’espace intergalactique.

Aux alentours de 1920, l’astronome Hubble a découvert que les galaxies ne sont pas immobiles dans l’espace. Elles se déplacent les unes par rapport aux autres en s’éloignant. Plus elles sont lointaines et plus elles s’éloignent vite. L’ensemble des galaxies du ciel – l’Univers – est en expansion. Les galaxies étaient plus rapprochées dans le passé et seront plus séparées à l’avenir. L’Univers n’a pas d’espace vide autour de lui et il change avec le temps. Il était différent dans le passé et sera différent dans l’avenir.

Aristote pensait différemment, l’arrivée des téléscopes changea tout : les premiers instruments d’optique ont été mis au point au 16ème siècle en Hollande par des artisans. Sans connaissance du passé, on ne peut comprendre le présent. Pour ce qui est de l’histoire du cosmos, on suppose des rayonnements émis à certaines périodes de vie de l’Univers, ou une variété d’atomes engendrés dans certains évènements cosmiques. Tous ont laissé des traces que l’on peut identifier aujourd’hui.

Albert Einstein, l’auteur de la théorie de la relativité, a mis en lumière le fait que si l’Univers est en expansion, alors il doit aussi être en train de se refroidir. cela a également été montré par des observations d’Hubble. En 1930 environ, un chanoine belge, Georges Lemaître, a reppris les travaux d’Einstein et d’Hubble en imaginant le scénario du passé de l’Univers. A partir d’ « un atome primitif », l’Univers se refroidit et se dilue progressivement, une théorie qui à l’époque a eu peu de succès dans la communauté scientifique.

Georges Gamow de son côté (un astrophysicien russe), pose le fait que plus une substance est chaude, plus elle émet de la lumière. Lemaître quant à lui suppose pour la naissance de l’Univers un flash très éblouissant, tout l’Univers est alors lumière. Une théorie validée en 1965, grâce aux travaux de Gamow, ce qui se traduisait par la confimation du scénario du Big Bang. Comme quoi, une idée impopulaire peut être juste.

D’autres preuvent sont venues attester la théorie du Big Bang : des « cendres » existant parmi nous, à savoir les atomes d’hysdrogènes et d’hélium qui se retrouvent aujourd’hui dans les étoiles ainsi que les nébuleuses. Leurs quantités sont bien celles que prévoit la théorie, une autre raison de la prendre au sérieux. Cependant, chez tout scientifique demeure une constante : celle d’avancer avec prudence car il reste des problèmes sérieux à élucider à son sujet.

13,7 milliards d’années – donc presque 14 –  : c’est approximativement l’âge de l’Univers (3 méthodes existent pour le mesurer). Un amas globulaire correspond à un gros amas d’étoiles. A ce propos, il a été remarqué qu’il n’existe pas une seule étoile dans l’Univers dont l’âge dépasse celui de 14 milliards d’années. Les galaxies d’étoiles sont repérées à l’aide de téléscopes dans des observatoires astronomiques. Les atomes quant à eux, sont des compteurs de radioactivité de référence dans les laboratoires de physique nucléaire. On parle de l’ « âge de l’Univers » car avant cette période il n’y a pas de preuves d’une autre sorte d’existence plus ancienne. L’Univers est un seul espace et s’il y a eu quelque chose avant, nous n’en avons pas connaissance pour l’instant.

« Absence de preuve n’est pas preuve d’absence », H. Reeves utilise cette expression pour démontrer l’ignorance de la communauté scientifique à l’heure actuelle existante quant à savoir si nous sommes les seuls dans l’Univers. Afin de répondre à cette interrogation majeure, il faudrait d’abord définir de quelle sorte de vie il s’agit. Sur Terre, des radioastronomes sont à l’écoute depuis plus de 50 ans grâce à de puissants radiotéléscopes (en particulier celui de Portro Rico dans les Antilles). Pour l’instant, le language capté est non compris mais il a été constaté une certaine structuration dans les sons. Tout demeure envisageable du coup, mais pour affirmer un fait, il faut d’abord le démontrer scientifiquement.

 « La nature est structurée comme une écriture », une autre expression qui trouve son sens dans l’explication de la composition des atomes : loin d’être incassables, ce sont des objets complexes avec une structure interne. Au centre, on y trouve un noyau massif composé de protons et de neutrons. Autour gravitent des électrons en orbite (découverte par Ernest Rutherfoord). A chaque nombre de protons correspond un atome dans la nature – il en existe environ une centaine -, par exemple, l’hydrogène correspond à un proton, l’hélium à deux (il s’agit des plus vieux atomes, ils ont été parmi les premiers à se former dans l’Univers, pratiquement au moment du Big Bang). D’autres atomes se forment dans les étoiles.

Les protons et les neutrons sont composés de 3 « quarks » (découverte en 1970 par Murray Gell-Mann) : il en existe 6 variétés dans la nature. Les tests d’accélérateurs de particuleurs ont permis de démontrer que les neutrons sont instables et les protons au contraire sont stables.

En récapitulant, il existe 4 chapitres ou domaines organisant la matière au sein de l’univers :

– la physique, qui englobe les associations de quarks en protoons et neutrons et en noyaux atomiques, l’association de ces derniers avec les électrons formant les atomes

– la chimie, qui englobe l’associations des atomes en molécules

– la biochimie, l’association des molécules en cellules

– et enfin la biologie, l’association des cellules en organismes vivants

Les cellules correspondent donc à une association de molécules. Dans chaque être vivant, il existe une sorte de fédération dans laquelle chaque cellule met ses capacités au service de l’ensemble (découverte par le chimiste allemand Theodor Schwann). Les cellules sont les élements de base, il en existe à peu rès 200 variété différentes, chacune ayant sa propre spécialité. Chez l’être humain par exemple, les neurones ne sont autres que les cellules du cerveau.

Pour en revenir au cosmos, il a été observé que les lois gouvernant les forces dans le système solaire possèdent une particularité remarquable : elles sont les mêmes partout et toujours, alors que tout change. De plus, ces lois ont exactement les propriétés nécessaire pour permettre l’apparition de la vie. Autrement formulé, si ces lois seraient différentes, la vie n’aurait pas pu apparaître. On utilise l’expression « univers jouets » pour signifier que celui-ci est soumis à des lois différentes.

D’un autre côté, on parle de « multivers », c’est-à-dire d’ensemble d’univers dans le milieu scientfique en tant que pensée, car pour le moment il n’existe aucune preuve l’attestant.

Les trous noirs sont quant à eux existants par milliards. Leur nom est mal choisi car il s’agit en réalité d’astres étranges, si compacts que rien ne peut s’en échapper. De plus, ils possède une importante gravité. En comparaison, le soleil a deux propriétés : il envoie de la lumière et il attire de par son champ de gravité. A l’heure actuelle, il existe un trou noir au centre de notre galaxie, la Voie Lactée, mais il ne représente pas de danger pour la Terre car elle en est bien éloignée. Cependant, il en deleure d’autres qui absorbent des nébuleuses : on les nomme aussi « quasars ».

De son côté, si le soleil serait plus massif, la Terre tournerait plus vite. Elle a donc tout juste la bonne vitesse pour éviter de tomber sur le soleil ou de s’enfuir dans l’espace (la masse du soleil est alors en conséquence fonction de la vitesse de la Terre).

On a constaté que : la Terre met 1 an pour tourner autour du soleil, la lune tourne autour de la terre en 1 mois et le soleil ainsi que toutes les étoiles tournent autour du noyau de notre galaxie en environ 200 millions d’années.

Un constat assez edifiant en outre a été mis en lumière : la matière ordinaire (protons, neutrons, électrons, photons…) représente 4 % de la matière du cosmos. 24 % est composé par ce qu’on appelle dans la galaxie de la « matière sombre » ou invisible, une découverte que l’on doit vers 1935 à l’astronome Fritz Zwicky. Enfin le reste de la densité cosmique (72 %) est composé par ce que l’on nomme l’énergie sombre. Il s’agit llà de galaxies qui en fonction de leur masse s’attirent mutuellement. Cela a été le cas depuis le Big Bang donc elles ont été progressivement de moins en moins éloignées. Sauf qu’après 1990, c’est le phénomène contraire qui a été observé : elles s’éloignent. Une idée a donc été emise sur le fait qu’une autre force existante s’exerce sur les galaxies. Cette énergie sombre correspond à cela, une substance invisible (pour l’instant) et présente dans tout l’Univers.On parle alors de répulsion (le contraire de l’attraction).

Si l’on fait correctement le calcul, il semble alors que 96 % (24 % + 72 %) de l’Univers nous soit inconnu à ce jour.

Les scientifiques ont alors élaboré 2 scénarios possibles en ce qui concerne l’avenir de l’Univers :

– le « Big Chill » : l’impulsion initiale au moment du Big Bang a été suffisante pour que les galaxies s’éloignent, provoquant ainsi la dilution de l’univers, et conséquemment un refroidissement proche de 0°C

– le « Big Crunch » : l’impulsion initiale au contraire a été insuffisante pour « libérer » les galaxies. De ce fait, leur attraction mutuelle provoque un mouvement de ralenti, provoquant à son tour le sens contraire du mouvement initial, ramenant la température à des hautes valeurs connues dans le passé.

La théorité de la gravité d’Einstein rend les deux scénarios réalisables, sans préciser lequel. Certains scientifiques penchent pour trouver la réponse dans l’énergie sombre qui pourrait changer avec le temps. Dans le cas d’une réponse favorable, c’est le scénario « Big chill » qui se réaliserait – il y aurait une expansion, et dans le cas contraire – il y aurait un réchauffement et ce serait le scénario « Big crunch » qui se réaliserait alors. Deux suppositions qui ne prendront effet pas avant plusieurs dizaines de milliards d’années.

En résumé, les inventions scientifiques représentent une chance réelle de comprendre ce qu’il se passe. L’Univers possède une histoire – un auteur américain du 19ème siècle parle à ce propos de « l’aventure-Univers ». L’apparition des premiers humains remontant à 200 000 ans, il semblerait que l’intelligence s’est développée comme une faculté permettant la compétition avec les autres êtres vivants. On parle de propriété émergente quant à l’apparition des humains d’ailleurs, s’inscrivant dans le déroulement de l’aventure-Univers. Néanmoins, notre planète possède des limite au niveau de ses ressources : cela a été constaté depuis plusieurs années avec le phénomène de la crise écologique (écologie signifie « qui a rapport à la maison », autrement formulé à la biosphère). Un défi à relever, qui pourrait par exemple être un passage obligé de la croissance de la complexité partout où elle atteint les hauts niveaux de l’intelligence et de la conscience. Une réponse qui nous appartient.

Je vous le conseille si…vous souhaitez en apprendre davantage sur l’Univers ou si vous débutez en la matière. Les explications sont simples, logiques et la présentation du livre sous forme de dialogue permet une lecture fluide et passionnante. En ce qui me concerne, je me suis découverte une passion pour l’astronomie !

Extrait :  » – Comme un gigantesque frigo ?

– Effectivement, c’est ce qui se passe dans le moteur d’un frigo. Quand on comprime un gaz, il se réchauffe ; quand on le détend, il se refroidit. On pourrait dire que l’Univers se comporte comme un immense gaz dont les galaxies seraient les particules. Les observations de Hubble montrent que ce gaz est en expansion, et donc qu’il se refroidit. voilà un deuxième élément de notre histoire. Le premier : notre Univers est en expansion. Le second : il est en refroidissement. « 

Notre galaxie, la Voie Lactée, que je trouve splendide !

Notre galaxie la voie lactée

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