Petite excursion dans le cosmos, Neil deGrasse Tyson

Écrit par le célèbre astrophysicien Américain Neil deGrasse Tyson, Petite excursion dans le Cosmos est un livre de premier choix pour toute personne souhaitant en apprendre plus sur l’astrophysique et l’univers qui nous entoure.

Ci-dessous, retrouvez ainsi les citations et passages que j’ai trouvé le plus intéressant de ce livre.

Bonne Lecture !

Chapitre I – La plus grande histoire jamais racontée

  • Aucune loi de la physique (du moins aucun loi connue) ne décrit de façon fiable le comportement de l’univers à cette époque.
  • Les quatres forces : la force faible contrôle les désintégrations radioactives, la force forte lie les constituants des noyaux atomiques, la force électromagnétique lie les molécules et la gravitation lie l’ensemble de la matière.
  • Photons : des grains d’énergie lumineuse dépourvus de masse qui sont tout autant des particules que des ondes.
  • E = mc², n’est autre qu’une recette à double sens déterminant combien d’énergie vaut une masse donnée et combien “pèse” l’énergie. Le facteur c² n’est autre que la vitesse de la lumière au carré — un nombre gigantesque qui, multiplié par la masse, nous rappelle l’énorme quantité d’énergie que vous récupérez dans ce procédé.
  • Avant, pendant et juste après la séparation des forces forte et électrofaible, l’univers était une soupe bouillonnante de quarks, de leptons et de leurs antiparticules, ainsi que de bosons, les particules qui transmettent leurs interactions. Autant qu’on le sache, aucun des particules membres de ces familles n’est divisible en éléments plus petits ou plus fondamentaux. Toutes existent en plusieurs variétés. Le photon ordinaire fait partie de la famille des bosons. Les leptons les plus connus des profanes sont les électrons, voire peut-être les neutrinos. Et les quarks les plus familiers sont… Et bien, en fait il n’y a pas de quarks familiers. Chacune des six sous-espèces de quarks a reçu un nom qui ne sert aucun objective philologique, philosophique, ni même pédagogique, et dont le seul intérêt est de les distinguer les uns des autres : les quarks “up” et “down”, “étrange” et “charmé”, “top” et “bottom”.
  • Les quarks sont des bestioles assez bizarres. Contrairement aux protons qui portent une charge électrique +1 et aux électrons dont la charge électrique vaut -1, les quarks portent des tiers de charge. Et ne vous surprendrez jamais un quark solitaire, il sera toujours agglutiné à d’autres quarks voisins. En fait, la force qui maintient ensemble deux (ou plusieurs) quarks s’intensifie quand vous essayer de les séparer, exactement comme s’ils étaient attachés ensemble par un élastique microscopique. Séparez suffisamment les quarks et l’élastique claque. L’énergie qu’il libère invoque alors la formule E = mc² pour créer de nouveaux quarks à chaque bout, de sorte que vous avez fait tout ça pour rien.
  • Des indices théoriques convaincants suggèrent que lorsque l’univers était très jeune, peut-être au moment d’une des séparations successives entre les forces de la nature, quelque chose lui a donné une étonnante asymétrie. Les particules de matière sont devenues très légèrement plus nombreuses que les particules d’antimatière : environ un milliard et une particules pour un milliard d’antiparticules. Cette infime différence de population devait passer presque inaperçue au milieu de la continuelle création, annihilation et recréation de quarks et d’antiquarks, d’électrons et d’antilectrons (plus connus sous le nom de positrons) et de neutrinos et d’antineutrinos. Un éventuel célibataire en goguette avait à cette époque une foule d’occasions de rencontrer quelqu’un avec qui s’annihiler et il en allait de même pour tout le monde.
  • L’univers était désormais trop tiède et trop peu dense pour entretenir la soupe de quarks. Chacun agrippa un ou deux partenaires de la danse pour créer une nouvelle famille de particules durables qu’on appelle les hadrons (du grec “hadros” qui signifie “épais”. La transition quarks-hadrons donna naissance aux protons et aux neutrons ainsi qu’à un tas d’autres particules lourdes moins connues, toutes composées d’une combinaison de quarks de différentes espèces.
  • Le kelvin (K) est une mesure absolue de la température. 0 K correspond au zéro absolu, soit -273,15°C.
  • La légère asymétrie entre matière et antimatière dont était affligée la soupe de quarks et de leptons fut transmise aux hadrons, mais avec des conséquences extraordinaires. L’univers continuant à se refroidir, la quantité d’énergie disponible pour créer spontanément des particules élémentaires s’effondra. Pendant l’ère des hadrons, des photons ambiants ne pouvaient plus invoquer E = mc² pour produire des paires quarks-antiquarks. Non seulement ça, mais les photons produits par les dernières annihilations voyaient leur énergie diluée par l’expansion incessante de l’univers et tombaient sous le seuil nécessaire à la création de paires hadrons-antihadrons. Pour chaque milliard d’annihilations — qui libérait un milliard de photons — un seul hadron ne trouvait pas chaussure à son pied et survivait. Ces laissés-pour-compte sont en définitive ceux qui devaient le plus s’amuser par la suite. Ils ont servi de matériau de base à la formation de toutes les galaxies, des étoiles, des planètes et des pétunias. Sans ce déséquilibre d’un milliard et un contre un milliard entre matière et antimatière, toute la masse de l’univers se serait auto-annihilée ne laissant derrière elle qu’un cosmos composé de photons — et de rien d’autre. Un scénario du genre “que la lumière soit” poussé à l’extrême !
  • Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en une année soit environ dix mille milliards de kilomètres.
  • Tandis que l’univers continue de refroidir — tombant en dessous de la centaine de millions de degrés — les protons fusionnent avec d’autres protons ainsi qu’avec des neutrons pour former des noyaux atomiques. Un univers est né où quatre-vingt-dix pourcents des noyaux sont de l’hydrogène et dix pourcents de l’hélium accompagné d’une pincée de deutérium, de tritium et de lithium.
  • Pendant les premiers milliards d’années, l’univers continua à s’étendre tandis que la matière s’éffondrait sous l’effet de la gravitation en d’immenses concentrations que nous appelons galaxies.
  • Ces éléments auraient été drôlement inutiles s’ils étaient restés là où ils se sont formés. Mais il se trouve que les étoiles massives explosent, dispersant leurs entrailles chimiquement enrichies à travers la galaxie. Après neuf milliards d’années de cet apport, dans une région quelconque (le bras d’Orion) d’une galaxie insignifiante (la Voie Lactée) perdue dans un secteur tout à fait ordinaire de l’univers (la périphérie du superamas de la Vierge), naquit une étoile banale (le soleil).
  • Tandis qu’il restait de moins en moins de matière à accréter dans le Système solaire, les surfaces planétaires commencèrent à refroidir. Celle que nous appelons la Terre s’était formée dans une zone “juste comme il faut” autour du Soleil où les océans peuvent pour l’essentiel rester à l’état liquide. Si la Terre s’était formée plus près du Soleil, ses océans se seraient évaporés. Plus loin, ils auraient gelé. Dans tous les cas, la vie telle que nous la connaissons ne serait pas apparue.
  • Au sein des océans liquides chimiquement enrichis, des molécules organiques effectuèrent une transition — par un mécanisme qu’on n’a pas encore élucidé — vers une forme de vie capable de s’autorépliquer. Cette soupe primordiale était dominée par de simples bactéries anaérobies — une forme de vie qui s’épanouit dans des environnements dépourvus d’oxygène mais dont un des sous-produits est d’excréter de l’oxygène, un agent chimique très puissant. Ces premiers organismes unicellulaires transformèrent dans le vouloir l’atmosphère riche en gaz carbonique de la Terre en une atmosphère contenant suffisamment d’oxygène pour qu émergent des organismes aérobies. Ils allaient dominer les océans puis la terre ferme. Ces même atomes d’oxygène qui se baladent normalement par pairs (o2) se combinèrent parfois par trois pour former de l’ozone (o3) dans la haute atmosphère. Cette couche sert de bouclier et protège la surface de la Terre de la plupart des photons ultraviolets si hostiles à l’intégrité des molécules.
  • Il y a plus de variétés de molécules basées sur le carbone que toutes les autres molécules prises ensemble.
  • La vie, cependant, est fragile. La rencontre de la Terre avec de grands astéroïdes ou comètes errants — un événement autrefois courant — provoque de temps en temps le chaos dans notre écosystème. Il y a à peine soixante-six millions d’années (il y a moins de deux pourcents de l’histoire de la Terre), un astéroïde de dix mille milliards de tonnes frappa ce qui est aujourd’hui la péninsule du Yucatan et oblitéra plus de soixante-dix pourcents de la faune et de la flore terrestres — y compris les célèbres et colossaux dinosaures. Extinction ! Cette catastrophe écologique permit à nos ancêtres mammifères de remplir des niches fraîchement libérées au lieu de continuer à servir de hors-d’oeuvre aux T.rex. L’évolution d’une branche de mammifères à gros cerveaux, celle que nous appelons les primates, donna naissance à un genre (Homo) au sein duquel une espèce (Homo sapiens) se montra suffisamment intelligente pour inenter les méthodes et les outils de la science grâce auxquels elle découvrit l’origine et l’évolution de l’univers.
  • L’ignorance est l’état naturel de l’esprit pour un chercheur scientifique.
  • Montrez-moi quelqu’un qui croit n’être en rien ignorant, et je vous montrerai quelqu’un qui n’a jamais cherché, ni affronté la frontière entre ce qui est connu et ce qui est encore inconnu dans l’univers.
  • Nous sommes de la poussière d’étoile animée, dotée par l’univers du pouvoir de se comprendre lui-même. Et nous venons juste de commencer.

Chapitre II : Sur la Terre comme aux cieux

  • Ce concept d’universalité était si fertile qu’on put l’appliquer dans l’autre sens avec succès. Les analyses ultérieures du spectre du Soleil révélèrent une série de raies correspondant à un élément dont on ne trouvait pas d’équivalent sur Terre. Puisqu’elle venait du Soleil, cette nouvelle substance fut nommée à partir du nom grec helios (“le Soleil” et ne fut identifiée en laboratoire que plus tard. C’est ainsi que l’hélium fut le premier et le seul élément du tableau périodique des chimistes à être découvert ailleurs que sur Terre.
  • Plus nous regardons loin dans l’espace, plus nous regardons loin dans le passé.
  • La constante de gravitation, connue de la plupart des scientifiques sous le nom de “grand G”, introduit dans les équations de Newton une mesure de l’intensité des forces de gravités.
  • La vitesse de la lumière est la plus célèbre de toutes les constantes. Peu importe la vitesse à laquelle vous foncez, vous ne doublerez jamais un rayon de lumière. Pourquoi ? On n’a jamais conduit une expérience dans laquelle un objet quel qu’il soit ait pu atteindre la vitesse de la lumière. Des lois de la physique éprouvées prédisent et expliquent ce fait.
  • Les lois de conservations : telle ou telle quantité reste inchangée quoi qu’il arrive. Les trois plus importantes lois de conservation sont celle de la masse et de l’énergie, celle de la quantité de mouvement et du moment cinétique et celle de la charge électrique. Ces lois se manifestent sur Terre et partout ailleurs où nous avons eu l’idée de chercher — de la physique des particules aux grandes structures de l’univers.
  • Il se trouve que nous ne pouvons ni voir, ni toucher, ni goûter la source de 85% de la gravité que nous observons dans l’univers. Cette mystérieuse “matière noire” reste aujourd’hui inobservable à part par l’attraction qu’elle exerce sur la matière visible. Elle pourrait être composée de particules encre à découvrir ou à identifier Une minorité d’astrophysiciens n’est cependant pas convaincue et suggère qu’il n’y a pas de matière noire — vous n’avez, disent-ils, qu’à modifier les lois de la gravitation de Newton.
  • Peut-être allons nous apprendre un jour qu’en effet, la gravitation de Newton doit être amendée. Pas de problème. C’est déjà arrivé une fois. La relativité générale d’Einstein, en 1016, se développait sur la base des principes de la gravité de Newton de façon à pouvoir être appliquée à des objets de masse extrêmement élevée. Un nouveau royaume que Newton ne pouvait pas connaître et où ses lois de la gravitation s’effondrent. La leçon, c’est que notre confiance repose sur la gamme des conditions dans lesquelles un e loi a été testée et vérifiée. Plus cette gamme est étendue, plus la loi deviendra puissante et efficace pour décrire le cosmos.
  • La beauté et la force des lois de la physique c’est qu’elles s’appliquent partout, que vous choisissiez d’y croire ou non.
  • Après les lois de la physique, toute le reste n’est qu’opinion.
  • Connaître les lois de la physique permet, dans certains cas, de tenir tête aux gens les plus butés. Un soir, il y a quelques années de ça, je buvais un chocolat chaud dans une boutique déserte de Pasadena. J’avais demandé de la crème chantilly, comme il se doit. Mais quand ma commande fut sur la table, je ne vis aucune trace de crème. Je dis au serveur que mon chocolat n’avait pas de chantilly, mais m’affirma que je ne pouvais pas la voir parce qu’elle avait coulé au fond. Mais la crème chantilly a une faible densité, si bien qu’elle flotte sur tous les liquides que les humains boivent. J’offris donc au serveur deux explications possibles : soit quelqu’un avait oublié d’ajouter la crème chantilly sur mon chocolat, soit les lois universelles de la physique étaient différentes dans son restaurant. Pas convaincu, il releva le défi et apporta une autre cuillerée de chantilly pour manifester son désaccord. La crème fit quelque va-et-vient avant de gagner la surface pour y flotter tranquillement. Il vous faut quoi de plus pour vous convaincre de l’universalité des lois de la physique ?

Chapitre III : Que la lumière soit

  • Plus la température diminue, plus les particules se déplacent lentement.
  • A l’instant où la température descendit sous les 3000 kelvins, les électrons ralentirent juste ce qu’il fallait pour être capturés par les protons de passage. Ainsi, naquirent les tout premiers atomes complets, tandis que les photons jusque-là harcelés eurent le champ libre pour voyager sans obstacle à travers l’univers.
  • Nous ne détectons l’infrarouge que sous la forme d’une sensation de chaleur sur la peau.
  • Les LED constituent une révolution dans les technologies d’éclairage parce qu’elle produisent uniquement de la lumière visible et ne gaspillent pas un paquet de watts à émettre une lumière qui chauffe mais qu’on ne voit pas.
  • Le prêtre et physicien belge George Lemaître : on le reconnaît généralement comme le “père” du Big-bang.
  • Edwin Hubble : a découvert l’expansion de l’univers.
  • La matière noire est une substance mystérieuse qui est aussi source de gravité, mais qui — autant qu’on sache — n’interagit en aucune façon avec la lumière. L’énergie sombre est une mystérieuse pression au sein de l’espace vide lui-même, qui agit en sens inverse de la gravitation et qui oblige l’univers à grandir plus vite qu’il ne le ferait sans ça.
  • Nous comprenons effectivement le comportement de l’univers, mais il est fait de substances dont la nature nous échappe complètement.

Chapitre IV : Entre les galaxies

  • Selon les dernières estimations, l’univers observable pourrait contenir une centaine de milliards de galaxies.
  • Mais à quel point le vide de l’espace est-il vide ? (A quel point la campagne entre les villes est-elle déserte ?) Ce n’est pas parce que les galaxies nous sautent aux yeux et voudraient nous faire croire que rien d’autre ne compte, que l’univers ne contient pas entre les galaxies d’autres choses plus difficile à détecter. Et il se pourrait que ces choses soient plus intéressantes ou plus importantes pour l’évolution de l’univers que les galaxies elles-mêmes.
  • Notre propre galaxie, la Voie lactée, a la forme d’une spirale. Elle doit son nom à son aspect, comparable à une traînée de lait répandue à travers les ciel nocturne de la Terre, du moins à l’oeil nu. De fait, le mot galaxie lui-même dérive du grec “galaxias”, qui signifie “laiteux”.
  • Nos deux plus proches voisines, à 600 000 années-lumière, sont des galaxies plus petites et de forme irrégulière. D’après son journal de bord, Fernand de Magellan identifia ces deux objets cosmiques en 1519, au cours de son célèbre voyage autour du monde. C’est en son honneur qu’on les appelle le Grand et le Petit Nuage de Magellan.
  • Parmi les galaxies de grande taille, la plus proche de la nôtre se trouve à deux millions d’années-lumière, par-delà les étoiles qui forment la constellation d’Andromède. Cette galaxie spirale, historiquement appelée la Grande Nébuleuse d’Andromède, est en quelque sorte une jumelle de la Voie lactée plus massive et plus lumineuse.
  • Comme on le verra en détail au chapitre IX, sans le bénéfice des télescopes qui opèrent dans différents domaines du spectre lumineux, nous pourrions encore croire que l’espace entre les galaxies est vide. Grâce à nos détecteurs et à nos théories modernes, nous avons sondé notre campagne cosmique et nous y avons détecté toutes sortes de choses qui passaient jusque-là inaperçues : des galaxies naines, des étoiles solitaires errantes, des étoiles solitaires errantes qui explosent, du gaz porté à des millions de degrés émettant des rayons X, de la matière noire, des galaxies bleu pâle, des nuages de gaz omniprésents, des particules chargées super-méga énergétiques et la mystérieuse énergie du vide quantique.
  • Si une vraie galaxie contient des centaines de milliards d’étoiles, les galaxies naines peuvent n’en contenir que quelques millions, ce qui les rend des centaines de milliers de fois plus difficiles à voir.
  • Les galaxies naines (connues) traînent en général à proximité des plus grandes, en orbite autour d’elles comme des satellites. Les deux Nuages de Magellan font ainsi partie de la famille de la Voie lactée.
  • Mais la vie d’une galaxie satellite peut s’avérer assez dangereuse. La plupart des modèles informatiques montrent que son orbite se dégrade lentement, jusqu’à ce que la naine impuissante soit déchirée puis avalée par la galaxie principale. La voie lactée s’est rendue coupable d’au moins un de ces actes de cannibalisme au cours du dernier milliard d’années.
  • Dans l’environnement encombré des amas de galaxies, il arrive fréquemment que deux ou plusieurs galaxies entrent en collision et laissent derrière elles un prodigieux bazar : des structures spirales entortillées au point d’être méconnaissables, de toutes nouvelles régions de production d’étoiles qui fleurissent en pagaille là où les nuages de gaz s’entrechoquent et des centaines de millions d’étoiles éjectées dans tous les sens de leurs galaxies mères. Certaines de ces étoiles se rassemblent pour former des grumeaux qu’on pourrait considérer comme de nouvelles galaxies naines. D’autres continuent à errer toutes seules. Environ dix pourcents de toutes les grandes galaxies montrent des traces d’une rencontre gravitationnelle de grande ampleur avec une de leurs consoeurs — et ce taux pourrait être cinq fois plus élevé parmi les galaxies qui vient au sein de amas.
  • Etant donné tout ce chaos, combien d’épaves galactiques peuplent-elles l’espace entre les galaxies, en particulier au sein des amas ? Personne ne le sait vraiment. Les mesures sont très difficiles parce que les étoiles isolées sont trop peu lumineuses pour être détectées individuellement. Nous ne pouvons détecter que la faible lueur combinée de toutes les étoiles ensemble. Et justement, il se trouve que dans les amas, on observe une telle lueur diffuse entre les galaxies, ce qui suggère qu’il pourrait y avoir autant d’étoiles vagabondes et sans domicile qu’il y en a à l’intérieur des galaxies elles-mêmes.
  • Les supernovas sont des étoiles qui explosent en mille morceaux et qui, dans la foulée, voient leur luminosité s’accroître temporairement (sur quelques semaines) d’un facteur un milliard. Elles sont alors visibles à travers tout l’univers. 
  • Les amas ne contiennent pas seulement des galaxies et des étoiles perdues. Les observations réalisées à partir de télescopes sensibles aux rayons X révélèrent que l’espace au sein des amas est rempli d’un gaz chauffé à des dizaines de millions de degrés. Ce gaz est si chaud, qu’il rayonne dans la partie extrême du spectre, les rayons X.
  • Le simple mouvement des galaxies dans ce milieu finit par les dépouiller de leur propre gaz et les prive de leur capacité à produire de nouvelles étoiles. Tout cela pourrait s’expliquer; mais lorsque vous calculer la masse totale de ce gaz surchauffé, vous trouvez que dans la plupart des amas, elle dépasse d’un facteur dix la masse de toutes les galaxies présentes. Pire encore, les amas sont noyés dans la matière noire qui s’avère encore dix fois plus massive que tout le reste réuni. En d’autres termes, si les télescopes voyaient la masse plutôt que la lumière, nos chères galaxies scintillant dans leurs amas n’apparaîtraient plus que comme insignifiants flocons au sein d’une “blob” géant de forces gravitationnelles.
  • Lorsque l’univers avait la moitié de son âge actuel, il était peuplé d’une espèce de galaxies de taille intermédiaire, très pâles et très bleues. Nous les voyons. Mais ce que nous voyons vient d’il y a bien longtemps, dans une galaxie lointaine, très lointaine. Leur couleur bleue provient de la lueur d’étoiles jeunes très massives, très chaudes, très brillantes à l’espérance de vie très courte. Ces galaxies sont peu lumineuses non seulement parce qu’elles sont loin, mais parce que la population d’étoiles brillantes en leur sein n’est pas très dense. Tels les dinosaures qui régnèrent sur la Terre avant de disparaître en ne laissant comme descendance actuelle que les oiseaux, ces galaxies bleues faibles n’existent plus. Mais on peut penser qu’elles ont laissé une contrepartie dans l’univers actuel. Toutes leurs étoiles ont-elles fini par se consumer ? Sont-elles devenues d’invisibles cadavres éparpillés à travers l’univers ? Ont-elles évolué pour donner les galaxies naines qui nous sont familières aujourd’hui ? Ou furent-elles absorbées par les galaxies plus grandes ? Nous ne le savons pas, mais elle font bel et bien partie de notre histoire cosmique.
  • Les quasars sont des noyaux de galaxie hyperbrillants dont la lumière a d’ordinaire voyagé pendant des milliards d’années avant d’atteindre nos télescopes.
  • Là où il y a de la masse, il y a de la gravité. Et, d’après la relativité générale d’Einstein, là où il y a de la gravité, l’espace est courbé. Et là où l’espace est courbé, il peut agir comme une lentille de verre bombé et dévier la trajectoire de la lumière qui le traverse.
  • L’espace intergalactique est régulièrement transpercé par des particules subatomiques chargées, ultra-éga énergétiques et rapides. On les appelle les rayons cosmiques. Leur origine reste un mystère, mais on sait que la plupart sont des protons — le noyau de l’atome d’hydrogène — fonçant à 99,99999999999999999999 pourcents de la vitesse de la lumière.
  • Mais le plus exotique dans le vide de l’espace et du temps, dans et entre les galaxies, c’est peut-être l’océan bouillonnant des particules virtuelles — des paires de particules et d’antiparticules indétectables qui apparaissent et disparaissent en permanence. C’est une étrange prédiction de la mécanique quantique qu’on a baptisé “l’énergie du vide”. Elle se manifeste comme une pression dirigée vers l’extérieur qui agit à l’encontre de la gravité. Elle existe même en l’absence de toute matière. L’énergie sombre qui accélère semble-t-il l’expansion de l’univers pourrait être cette énergie du vide en pleine action. 

Chapitre V : La matière noire

  • Pourquoi l’essentiel de la force gravitationnelle que nous mesurons dans l’univers — à hauteur de 85% — semble provenir de substances qui n’intéragissent par ailleurs pas du tout avec “notre” matière ou “notre” énergie ? A moins que cet “excédent” de gravité ne provienne pas du tout de la matière ou de l’énergie, mais de quelque chose de conceptuellement différent.
  • Le terme de “matière noire” n’implique pas qu’il manque quoi que ce soit, mais suggère qu’il doit exister une nouvelle sorte de matière attendant d’être découverte.
  • D’une galaxie ou d’un amas à l’autre, le rapport entre la masse totale déduite de la gravitation et celle qu’on obtient en comptabilisant les objets visibles peut-être d’un facteur deux ou trois, voire (dans certains cas) d’un facteur de plusieurs centaines. En moyenne pour tout l’univers, le rapport est d’environ de six : la matière noire du cosmos représente environ six fois la masse de la matière visible.
  • Tout porte donc à croire que la matière noire n’est pas simplement constituée de matière qui se trouverait être sombre. C’est quelque chose de complètement différent. Tout comme la matière ordinaire, la matière noire suit les lois de l’attraction gravitationnelle, mais elle ne fait semble-t-il rien d’autre qui nous permettrait de la détecter. Bien sûr, nous sommes un peu coincés dans cette analyse par le fait que nous ne savons pas ce qu’est la matière noire. Par exemple, s’il est vrai que toute masse produit de la gravité, faut-il que toute gravité soit engendrée par de la masse ? Nous ne le savons pas. Mais peut-être n’est-ce pas la matière le problème. Peut-être est-ce la gravitation que nous ne comprenons pas.
  • Notre bonne vieille matière à nous — la substance qui constitue les étoiles, les planètes et les êtres vivants — n’est qu’un léger glaçage à la surface du gâteau cosmique, de modestes bouchons dérivant au sein d’un vaste océan de quelque chose qui ne ressemble à rien d’autre.
  • Dans un univers en expansion, deux mouvement contraires sont en compétition : la gravité veut que les choses s’agglutinent, mais l’expansion veut les disperser. Si vous faites bien tous les calculs, vous vous apercevez très vite que la gravité de la matière ordinaire ne pouvait pas gagner cette bataille toute seule. Elle avait besoin de l’aide de la matière noire. Sans elle, nous serions en train de vivre — ou plutôt en train de ne pas vivre — dans un univers sans structure : pas d’amas, pas de galaxies, pas d’étoiles, pas de planètes et pas de gens.
  • En général, les scientifiques sont mal à l’aise chaque fois qu’ils doivent baser leurs calculs sur des concepts qu’ils ne comprennent pas. Mais nous le faisons quand nous y sommes obligés. Et la matière noire n’est pas notre coup d’essai. Au dix-neuvième siècle, par exemple, les scientifiques mesurèrent la quantité d’énergie émise par le Soleil et comprirent ses effets sur les saisons et le climat longtemps avant que qui que ce soit n’ait l’idée d’attribuer cette énergie à la fusion thermonucléaire.
  • D’indécrottables sceptiques pourraient comparer la matière noire d’aujourd’hui à feu l’hypothétique “éther” qu’on imaginait encore au dix-neuvième siècle : un substrat dépourvu de masse, transparent, qui imprégnait l’espace vide et permettait à la lumière de se propager. Jusqu’à qu’une célèbre expérience réalisée en 1887 par Albert Michelson et Edward Morley à l’université Case Western Reserve de Cleveland y mette bon ordre, les scientifiques pensaient que l’éther devait obligatoirement exister, malgré le fait qu’ils n’avaient pas la queue d’un indice pour l’affirmer. On pensait simplement qu’en tant qu’onde, la lumière avait besoin d’un milieu vibrant au sein duquel se propager, exactement comme le son nécessite la présence d’air ou d’un autre substrat matériel pour être transmis. Mais il s’avère que la lumière est très contente de se déplacer à travers l’espace vide. Contrairement aux ondes sonores, qui sont des vibrations de l’air, on a fini par comprendre que les ondes lumineuses sont faites de paquets d’énergie qui se propagent tout seuls, sans l’aide de personne. Mais notre ignorance sur la matière noire diffère profondément de celle qui nous a fait croire à l’éther. L’éther était une béquille rendue nécessaire par notre compréhension incomplète de la lumière, tandis que l’existence de la matière noire dérive non pas d’une simple supposition, mais de l’observation de ses effets gravitationnels sur la matière visible.
  • Nous n’avons pas sorti la matière noire de notre chapeau ; nous avons été contraints de conclure à son existence par des faits d’observations. La matière noire est aussi réelle que les milliers d’exoplanètes découvertes en orbite autour d’autres étoiles que le Soleil et détectées uniquement par leurs effets gravitationnels sur leur étoile mère plutôt que par l’observation direct.
  • Serions-nous témoins des effets de forces venues d’autres dimensions ? Sommes-nous en train de sentir l’attraction ordinaire exercée par de la matière ordinaire filtrant à travers la membrane d’un univers fantôme adjacent au nôtre ? Dans ce cas, cet univers voisin pourrait n’être — pourquoi pas ? — qu’un univers parmi un éventail infini d’univers constituant ensemble un gigantesque multivers.
  • La science ne consiste pas simplement à voir, mais à mesurer, si possible avec autre chose que vos yeux, inextricablement liés à votre cerveau et à son bagage d’idée préconçues, de notions inventées et d’opinions complètement partiales.
  • Les physiciens des particules sont convaincus que la matière noire est constituée d’une classe un peu fantomatique de particules encore à découvrir, qui interagissent avec les particules de matière via la gravité, mais qui par ailleurs n’interagissent que très peu ou pas du tout avec la matière et la lumière.
  • Peut-être qu’on est en train de faire beaucoup de bruit pour rien. Mais, l’idée qu’une particule fantomatique pourrait constituer la matière noire a un bon antécédent. Les neutrinos, pas exemple, furent prédits pui finalement détectés malgré le fait qu’ils interagissent extrêmement faiblement avec la matière ordinaire. Un flux copieux de neutrinos — deux pour chaque noyau d’hélium produit par la fusion de l’hydrogène dans le coeur du Soleil — sort de notre étoile sans la moindre perturbation, voyage à travers le vide de l’espace à une vitesse proche de celle de la lumière puis passe à travers la Terre comme si elle n’existait pas. Bilan des courses : de nuit comme de jour, une quinzaine de milliards de neutrinos solaires traversent chaque centimètre carré de votre peau à chaque seconde sans interagir le moins du monde avec les atomes de votre corps. Malgré leur nature insaisissable, on peut néanmoins stopper les neutrinos dans certaines circonstances. Et si vous pouvez stopper une particule, vous l’avez détectée.
  • Soit les particules de matière noire attendent que nous découvrions et maîtrisons une nouvelle force voire une nouvelle classe de forces, soit elles interagissent via les forces normales, mais avec une stupéfiante faiblesse.
  • Les effets de la matière noire sont réels. Simplement, nous ne savons pas ce qu’elle est. La matière noire ne semble pas interagir via la force nucléaire forte et elle ne peut donc pas constituer de noyaux. On constate qu’elle n’interagit pas via la force faible, chose que même les fantomatiques neutrinos arrivent à faire. Elle ne semble pas non plus interagir avec la force électromagnétique, raison pour laquelle elle ne peut former des molécules ou se concentrer en boules denses de matière noire. Et elle n’émet, n’absorbe, ni ne diffuse de lumière. Comme on l’a signalé depuis le début, la matière noire exerce tout de même un gravité qui est ressentie par la matière ordinaire. Mais c’est tout. Après toutes ces années, on ne l’a jamais surprise à faire autre chose.

L’énergie Sombre

  • Comme si on n’avait pas déjà assez de soucis comme ça avec l’univers, on a découvert ces dernières décennies que l’espace vide lui-même exerce une pression opposée à la gravité cosmique. Pire, cette “pression négative” gagnera le bras de fer final en forçant l’expansion de l’univers à accélérer de façon exponentielle dans le futur.
  • Publiée en 1916, la Relativité Générale explique mathématiquement et en détail comment toute chose dans l’univers se déplace sous l’influence de la gravité.
  • Toutes les planètes tournent autour du Soleil selon des cercles aplatis qu’on appelle des ellipses, et même cette forme n’est que l’approximation d’une trajectoire plus complexe.
  • Lorsqu’Einstein apprit la publication en 1931 d’un livre intitulé Cent auteurs contre Einstein, il remarqua ironiquement que s’il avait eu tort, un seul aurait suffi.
  • Au lieu de se contenter, à l’instar de Newton, de voir la gravitation comme une action à distance un peu magique (une conclusion qui mettait Newton lui-même mal à l’aise), la Relativité Générale considère la gravité comme une réponse de la matière à la courbure locale de l’espace et du temps causée par la présence d’autres masses ou champs d’énergie. En d’autres termes, les concentrations de matière engendrent des distorsions — de légers creux, en fait — dans la trame de l’espace-temps. Et ces distorsions guident les masses en mouvement le long de lignes géodésiques (la ligne la plus courte que l’on peut tracer entre deux points sur une surface courbée) droites, même si elles nous apparaissent comme les trajectoires courbées que nous appelons orbites.
  • Le physicien théoricien américain du vingtième siècle John Archibald Wheeler a parfaitement résumé les conceptions d’Einstein : “La matière dit à l’espace comment se courber et l’espace dit à la matière comment se mouvoir.
  • En définitive, la relativité générale décrivait deux sortes de gravité. La première est celle qui nous est familière, comme l’attraction entre la Terre et une balle qu’on jette en l’air ou entre le Soleil et les planètes. Mais elle prédisait aussi l’existence d’une autre variété — une mystérieuse pression antigravitationnelle associée à l’espace vide lui-même.
  • En 1929, l’astronome américain Edwin P. Hubble découvrit que l’univers n’est pas statique. Il avait déniché et rassemblé un ensemble convaincant d’observations suggérant que plus une galaxie est éloignée de notre Voie lactée, plus elle s’en éloigne vite. En d’autres termes, l’univers est en expansion.
  • L’expansion de l’univers fait que les objets distants s’éloignent de nous plus vite que les objets proches. Par conséquent, en mesurant la vitesse de fuite d’une galaxie, on peut en déduire sa vitesse.
  • Les astrophysiciens se retrouvèrent avec un univers qui s’était manifestement étendu plus vite qu’on ne l’avait pensé, ce qui avait repoussé les galaxies plus loin que leur vitesse de récession ne le suggérait. Et il n’y avait pas de façon simple d’expliquer cette expansion supplémentaire sans invoquer lambda, la constante cosmologique d’Einstein. Tel fut le premier indice qu’une force répulsive imprègne l’univers en s’opposant à la gravité. C’est pourquoi la constante cosmologique fut ressuscitée du jour au lendemain. Lambda était soudain devenue une réalité physique qu’il fallait baptiser. Un nouveau terme fit son apparition, qui exprimait très bien à la fois notre ignorance et son côté mystérieux : “l’énergie sombre”.
  • Les mesures les plus précises à l’heure actuelle montrent que l’énergie sombre est le boss du quartier : elle représente 68 pourcents de la masse-énergie de l’univers, tandis que la matière noire n’en représente que 27 pourcents et la matière ordinaire 5 pourcents à peine.
  • Alors, c’est quoi cette chose ? Personne ne le sait. Le plus proche d’une explication dont on dispose consiste à dire que l’énergie sombre est un effet quantique. L’espace vide ne serait pas vide mais bouillonnerait de particules et d’antiparticules. Elles apparaissent et disparaissent par paires — pop-pop-pop ! — trop vite pour qu’on puisse les détecter. On les appelle les “particules virtuelles”, ce qui résume bien leur éphémère existence. 
  • L’étonnant héritage de la mécanique quantique — la physique de l’infiniment petit — exige qu’on prenne cette idée au sérieux. Chaque paire de particules virtuelles exerce une toute petite pression vers l’extérieur tandis qu’elle joue des coudes brièvement dans l’espace.
  • La plus grande gaffe d’Einstein est sans aucun doute d’avoir considéré que la constante cosmologique était sa plus grande gaffe.
  • Devrons-nous chercher une alternative à la relativité générale ? Le mariage de la Relativité Générale et de la mécanique quantique nécessite-il un changement de perspective ? Ou bien y a-t-il une théorie de l’énergie sombre attendant d’être découverte par un petit malin encore à naître.
  • Une des conséquences remarquables de lambda et de l’accélération de l’expansion, c’est que les forces répulsives proviennent du vide lui-même, pas de quelque matière. Plus l’espace grandit, plus la densité de matière et d’énergie (ordinaire) de l’univers diminue et plus l’influence relative de lambda sur les affaires cosmiques augmente. Plus la pression répulsive grandit, plus l’espace produit de vide. Et plus il y a de vide, plus il engendre de pression répulsive. Ainsi, l’expansion cosmique va obligatoirement continuer à accélérer de façon exponentielle.
  • Aussi, tout ce qui n’est pas solidement lié par la gravitation au voisinage de la Voie lactée va s’éloigner à une vitesse toujours plus grande, comme conséquence de l’expansion accélérée de la trame de l’espace-temps. Les galaxies lointaines que nous voyons aujourd’hui dans le ciel nocturne disparaîtront un jour au-delà d’un horizon inatteignable, fuyant plus vite que la lumière. Un exploit rendu possible non parce qu’elles voyageront à travers l’espace à de telles vitesses, mais parce que l’espace lui-même les emportera. Aucune loi de la physique ne les en empêchera.
  • Dans environ mille milliards d’années, une personne vivant dans notre galaxie pourrait totalement ignorer l’existence des autres galaxies. L’univers observable ne contiendra qu’un système de très vieilles étoiles proche, toutes contenues dans la Voie lactée. Et au-delà de cette nuit étoilée s’étendra un vide sans fin, l’obscur visage des profondeurs.
  • L’énergie sombre, une propriété fondamentale du cosmos, est donc destinée à saper la capacité des générations futures à comprendre l’univers dont elles auront hérité. A moins que les astrophysiciens contemporains des différents coins de la galaxies ne parviennent à entretenir des archives particulièrement longues et à les enterrer dans une extraordinaire capsule temporelle capable de durer un millier de milliards d’années, les scientifiques post-apocalyptiques ne sauront rien des galaxies — la forme principale d’organisation de la matière dans notre cosmos — et se verront refuser l’accès à des pages cruciales du vaste drame qu’est l’univers.
  • Et voici donc mon pire cauchemar : nous manque-t-il à nous aussi quelque pièce fondamentale d’un univers qui n’existe plus ? Quelle partie du grand livre de l’histoire cosmique nous est-elle interdite d’accès ? Qu’est ce qui devrait être là, mais manque dans nos théories et nos équations et nous condamne à chercher à tâtons des réponses que nous ne trouverons peut-être jamais ?

Chapitre VII : La recette du cosmos

  • Seuls trois des éléments que l’on trouve dans la nature ont été forgés au moment du Big Bang. Les autres le furent dans le coeur brûlant d’étoiles explosives qui, en mourant, permirent aux générations suivants de systèmes stellaires d’absorber cet engrais cosmique et de former des planètes et — dans notre cas — des gens.
  • Avec son unique proton dans le noyau, l’hydrogène est le plus léger et le plus simple des éléments. Il a entièrement été produit au moment du Big Bang. Sur les quatre-vingt-quatorze éléments que l’on trouve dans la nature, l’hydrogène représente à lui seul les deux tiers de tous les atomes dans le corps humain et plus de quatre-vingt-dix pourcents de tous les atomes de l’univers à toutes les échelles, y compris au niveau de notre petit Système solaire.
  • Tous les jours, à chaque seconde, 4,5 milliards de tonnes de noyaux d’hydrogène véloces sont transformés en énergie lorsqu’ils se percutent pour former de l’hélium dans le coeur chauffé à quinze millions de degrés du Soleil.
  • L’hélium est connu comme un gaz inoffensif que vous pouvez inhaler brièvement, ce qui augmente la fréquence de vibration de votre gorge et de votre larynx et vous fait parler comme Donald. L’hélium est le deuxième élément le plus simple et le plus abondant de l’univers. Même s’il est loin derrière l’hydrogène en terme d’abondance, il y en a quatre fois plus dans l’univers que tous les autres éléments réunis. Un des grands piliers de la théorie du Big Bang est qu’elle prédit que dans n’importe quelle région de l’univers, au moins dix pourcents des atomes sont de l’hélium. Simplement parce qu’ils ont été forgés dans cette proportion partout au sein de la boule de feu primitive que fut la naissance de l’univers.
  • La fusion thermonucléaire de l’hydrogène dans les étoiles donne de l’hélium.
  • Avec trois protons dans son noyau, le lithium est le troisième élément le plus simple de l’univers. Comme l’hydrogène et l’hélium, le lithium a été fabriqué au cours du Big Bang, mais contrairement à l’hélium, qui peut être produit dans le coeur des étoiles, le lithium est au contraire détruit par toutes les réactions nucléaires que l’on connaît. Une autre prédiction de la cosmologie du Big Bang est donc que dans une région quelconque de l’univers, il ne peut pas y avoir plus d’un atome sur cent qui soit du lithium. Les limites supérieurs et inférieurs des abondances en hélium et en lithium constituent une preuve en faveur de la cosmologie du Big Bang très convaincante.
  • Le nombre de molécules différentes qu’on peut réaliser avec l’élément carbone dépasse le nombre de toutes les autres molécules réunies. Etant donné l’abondance du carbone dans le cosmos — il est produit par fusion dans le coeur des étoiles, touillé et amené jusqu’à leur surface avant d’être copieusement déversé dans la galaxie.
  • L’oxygène est à peine plus abondant que le carbone, et lui aussi est communément formé dans le coeur des étoiles. Il est libéré dans les restes de celles qui explosent. Le carbone comme l’oxygène sont des ingrédients majeurs de la vie telle que nous la connaissons.
  • Les saphirs et les rubis doivent leurs scintillants astérismes aux impuretés d’oxyde de titane enfermé dans leur réseau cristallin.
  • Le fer est par bien des aspects l’élément le plus important de l’univers. Les étoiles massives fabriquent les éléments dans leurs coeurs les uns après les autres, de l’hélium au carbone, puis à l’oxygène et à l’azote et ainsi de suite tout au long du tableau périodique jusqu’au fer. Son noyau contient vingt-six protons et au moins dix neutrons. Ce qui rend le fer particulier, c’est qu’il contient moins d’énergie par particule nucléaire que tous les autres éléments. Qu’est-ce que ça veut dire ? C’est simple : si vous cassez des atomes de fer en atomes plus petits via la fission nucléaire, il leur faudra absorber de l’énergie. Et si vous agglutinez des atomes de fer via la fusion, ils absorberont aussi de l’énergie. Or, les étoiles se consacrent à produire de l’énergie. Lorsque les étoiles massives se mettent à produire du fer et qu’il commence à s’accumuler dans leur coeur, elles approchent de la mort. Privée d’une source fertile en énergie, l’étoile s’effondre sous son propre poids et rebondit immédiatement en une prodigieuse explosion appelée supernova. Pendant plus d’une semaine elle devient plus brillante qu’un milliard de soleils.

Chapitre VIII : De l’importance d’être rond

  • C’est la tension superficielle du liquide qui oblige la bulle de savon à comprimer l’air qu’elle enferme de toute part. Une fois formée, elle va envelopper le volume d’air qu’elle contient à l’intérieur de la surface la plus petite possible.
  • Avec les corps célestes plus importants, ce sont la gravité et l’énergie qui conspirent pour les rendre sphériques. La gravité tasse la matière de toutes parts, même si elle ne gagne pas toujours — les liaisons chimiques au sein des objets solides sont parfois très fortes. Le massif de l’Himalaya a pu ainsi croître à contre-courant de la gravité grâce à la résilience des roches de la croûte terrestre.
  • La recette cosmique pour fabriquer des montagnes est donc simple : plus la pesanteur à la surface d’un objet est faible, plus ses montagnes peuvent être hautes.
  • La galaxie s’est naturellement aplatie aux pôles en réponse aux forces centrifuges croissantes qui tendaient à l’éparpiller.
  • La sphère de toutes les sphères — la plus grande et la plus parfaite de toutes — n’est autre que l’univers observable dans son entier. Dans quelque direction que notre regard porte, les galaxies nous fuient à une vitesse proportionnelle à leur distance. Comme on l’a vu dans les premiers chapitres, c’est la preuve de l’expansion cosmique découverte par Edwin Hubble en 1929. Lorsque vous combinez ensemble la relativité d’Einstein et la vitesse de la lumière et l’expansion universelle et la dilution dans l’espace de la masse et de l’énergie qu’elle provoque, vous trouvez qu’il y a une distance au-delà de laquelle la vitesse de fuite des galaxies égale celle de la lumière. La lumière des objets situés à cette distance et au-delà perd toute son énergie avant de nous atteindre. Derrière cette frontière sphérique, l’univers est invisible et, autant que nous le sachions, à jamais caché.
  • Il existe une version du concept de multivers, si à la mode de nos jours, selon laquelle les différents univers qui le composent ne sont pas tant disjoints et parallèles qu’isolés les uns des autres dans l’espace. Au point de ne plus pouvoir interagir. Un peu comme des navires sur la mer, assez éloignés pour que les cercles de leurs horizons ne se coupent pas : même si tous partagent le même plan d’eau, faute d’autres données, chaque navire est pour autant qu’il le sache seul sur l’océan.

Chapitre IX : La lumière invisible

  • Le spectre électromagnétique complet s’égrène, des fréquences et des énergies les plus basses vers les fréquences et les énergies les plus élevées, de la façon suivante : les ondes radios, les micro-ondes, les infrarouges, Roy G. Biv (Red, Orange, Yellow, Blue, Indigo, Violet), les ultraviolets, les rayons X et les rayons gamma.
  • La seule différence entre ces sortes de lumières, c’est la fréquence des ondes qui les constituent. Pour faire simple : on peut remercier le physicien allemand Heinrich Hertz d’avoir compris qu’il y avait un spectre électromagnétique. En son honneur, l’unité de fréquence — le nombre de vague qui passe à chaque seconde — de tout ce qui vibre, y compris le son, a été à juste titre nommée le hertz.
  • Une explosion d’étoile, comme une supernova par exemple est un événement cosmique courant et copieusement énergétique qui engendre de prodigieuses quantités de rayons X. Parfois des sursauts de rayons gamma et des flashs d’ultraviolets accompagnent l’explosion qui n’est par ailleurs jamais à court de lumière visible non plus. Longtemps après que les gaz de l’explosion se sont refroidis, que les ondes de choc se sont dissipées et que la lumière visible s’est éteinte, les “restes” de la supernova continuent à briller dans l’infrarouge et émettent des pulsations radio. C’est de là que viennent les pulsars, les horloges les plus fiables de l’univers.
  • Toutes les ondes obéissent à l’équation élémentaire : célérité = fréquence x longueur d’onde. Pour une vitesse constante, si vous augmentez la longueur d’onde, l’onde elle-même voit sa fréquence diminuer et réciproquement, de sorte qu’en multipliant les deux quantités vous retrouvez toujours la même vitesse, celle de l’onde. Ca marche pour la lumière, le son, et tout ce qui se propage comme une onde.
  • Les molécules d’eau absorbent les fréquences micro-ondes.
  • En 1994, l’Observatoire gamma Compton lancé par la NASA détecta quelque chose d’aussi inattendu que la découverte des Velas : de récurrents flashs de rayons gamma out près de la surface de la Terre. Comme il se doit on les baptisa “flash gamma terrestres”. Des apocalypses nucléaires ? Evidemment non, puisque vous êtes là pour lire ces lignes. Toutes les rafales de rayons gamma ne sont pas également mortelles, pas plus qu’elles ne sont toutes d’origine cosmique. Dans le cas qui nous occupe, une cinquantaine au moins de flashs de ce type sont émis au sommet des nuages d’orage une fraction de seconde avant que la foudre ne frappe. Leur origine est encore passablement mystérieuse. La meilleur explication affirme que dans une tempête électrique, les électrons libres sont accélérés à des vitesses proches de celle de la lumière avant de percuter le noyau des atomes des molécules de l’air, engendrant ainsi des rayons gamma. 

Chapitre X : Entre les planètes

  • De la matière quitte la surface du soleil au rythme affolant de plus d’un million de tonnes par seconde. Ce flux énergétique de particules chargées est ce qu’on appelle le “vent solaire”. Ces particules sont précipitées dans l’espace à près de 1600 kilomètres par seconde et sont déviées par les champs magnétiques planétaires. Certaines tombent alors en spirale le long des pôles nord et sud magnétiques, illuminant l’atmosphère d’aurores colorées lorsqu’elles forcent leur passage en percutant les molécules de gaz.Le télescope spatial Hubble a détecté de telles aurores polaires sur Saturne et sur Jupiter. Et sur Terre, les aurores boréales et australes (c’est à dire du nord et du sud) nous rappellent régulièrement combien il est utile d’avoir une atmosphère pour nous protéger.
  • La loi de gravitation de Newton affirme clairement que même si la gravité d’une planète est de plus en plus faible à mesure que vous vous en éloignez, elle ne tombe nulle part rigoureusement à zéro. Avec son puissant champ de gravité, Jupiter nous met à l’abri de nombreuses comètes nuisibles qui, sans cela, seraient venues semer le chaos dans le Système solaire interne. Jupiter — ce grand frère costaud — agit comme un bouclier gravitationnel grâce auquel la Terre bénéficie de longues (une centaine de millions d’années) périodes de paix et de tranquillité. Sans la protection de la géante, la vie complexe aurait eu drôlement du mal à devenir un tant soit peu intéressante, puisqu’elle aurait été régulièrement exterminée par des impacts dévastateurs.
  • Nous avons tiré parti du champ de gravité des planètes pour propulser presque toutes les sondes envoyés dans l’espace. Par exemple, la sonde Cassini, qui a survolé Saturne, a bénéficié de l’assistance gravitationnelle de Vénus (deux fois), de la Terre (lorsqu’elle est repassée près de nous) et de Jupiter (une fois). Ces trajectoires qui vont d’une planète à l’autre comme dans un coup de billard à plusieurs bandes sont communes. Sans elles, nos petites sondes ne pourraient pas aller assez vite et n’auraient pas l’énergie nécessaire pour arriver à destination.

Chapitre XI : L’exoplanète Terre

  • L’exoplanète la plus proche — la plus proche planète tournant autour d’une étoile autre que le Soleil — se trouve dans le système stellaire voisin d’Alpha du Centaure, à environ quatre années-lumière, que l’on peut voir surtout depuis l’hémisphère sud.
  • Contrairement à ce que beaucoup de gens croient, une planète ne tourne pas autour de son étoile : la planète et l’étoile tournent ensemble autour de leur centre de gravité commun.
  • Les dernières estimations qui extrapolent le catalogue actuel suggèrent qu’il pourrait y avoir près de quarante milliards de planètes semblables à la Terre dans la seule Voie lactée. Voilà les mondes que nos descendants auront peut-être envie de visiter un jour. Par choix, sinon par nécessité.

Chapitre XII : Réflexions sur la perspective cosmique

  • La grande galaxie la plus proche se trouve à deux millions et demi d’années-lumière de la Terre.
  • Il y a plus d’étoiles dans l’univers que de grains de sable sur n’importe quelle plage, plus d’étoiles qu’il ne s’est écoulé de secondes depuis la formation de la Terre, plus d’étoiles que de mots et de sons prononcés par tous les humains qui ont jamais vécu sur Terre.
  • Vous voulez une vue d’ensemble du passé ? Il vous suffit de dérouler notre perspective cosmique. La lumière met du temps à atteindre les observatoires de la Terre depuis les profondeurs de l’espace, de sorte que vous voyez les objets et les phénomènes célestes non pas tels qu’ils sont, mais tels qu’ils étaient. Cela veut dire que l’univers se comporte comme une machine à explorer le temps géante : plus vous regardez loin dans l’espace, plus vous voyez loin dans le passé — presque jusqu’au commencement du temps lui-même. Dans les limites de cet horizon observable, l’évolution cosmique se déploie continuellement sous vos yeux.
  • Vous voulez savoir de quoi nous sommes faits ? Là encore, la perspective cosmique offre une réponse plus vertigineuse que peut-être vous ne l’imaginez. Les éléments chimiques de notre univers sont forgés dans les feux d’étoiles massives qui terminent leur vie par de titanesques explosions et ainsi enrichissent les galaxies qui les abritent de tout l’arsenal chimique composant la la vie telle que nous la connaissons. Résultat ? Les quatre éléments les plus abondants dans l‘univers — l’hydrogène, l’oxygène, le carbone et l’azote — sont les quatre éléments les plus communs dans les organismes vivants sur Terre et dont la biochimie est fondée sur le carbone.
  • Nous ne vivons pas seulement dans l’univers. L’univers vit à l’intérieur de nous.
  • Soit dit en passant, nous ne venons peut-être même pas de cette Terre. Plusieurs axes de recherche ont obligé les scientifiques à réévaluer qui nous croyons être et d’où nous pensons venir. Comme nous l’avons vu, quand de gros astéroïdes frappent une planète, sa surface rebondit sous l’énergie de l’impact et propulse des roches dans l’espace. De là, elles peuvent voyager jusqu’à d’autres surfaces planétaires et y tomber. Par ailleurs, les micro-organismes s’avèrent parfois coriaces. Sur Terre, les bactéries extrêmophiles survivent à tout l’éventail de températures, de pressions et de radiations inhérentes au voyage dans l’espace. Si un débris rocheux d’une planète abritant la vie était éjecté par un impact, il pourrait embarquer une faune microscopique nichée dans les moindres recoins de la roche. Enfin, des indices récents montrent que peu de temps apr!s la formation de notre Système solaire, Mars était humide et peut-être fertile avant même que la Terre ne le soit. Ces découvertes combinées signifient qu’il est possible que la vie soit d’abord apparue sur Mars pour ensuite ensemencer la Terre. C’est que qu’on appelle la panspermie. Il se pourrait donc — mais il n’y a rien de sûr — que les Terriens descendent des Martiens.
  • A maintes reprises au fil des siècles, les découvertes sur le cosmos ont écorné l’image que nous avions de nous-mêmes. On a longtemps cru que la Terre était un objet astronomique unique, jusqu’à ce que les astronomes apprennent qu’elle n’est qu’une planète parmi d’autres en orbite autour du Soleil. Après quoi nous avons supposé que le Soleil était unique, jusqu’à ce que nous découvrions que les innombrables étoiles du ciel nocturne sont des soleils. Puis nous avons pensé que notre galaxie, la Voie lactée, constituait à elle seule tout l’univers observable. Avant d’établir que, finalement, une flopée de petites tâches floues dans le ciel sont autant de galaxies qui ponctuent tout l’univers connu. De nos jours, il est ô combien facile de croire qu’il n’y a qu’un seul univers. Et pourtant. De nouvelles théories cosmologiques, ainsi que l’improbabilité sans cesse vérifiée que quoi que ce soit puisse être unique, exigent que nous gardions l’esprit ouvert face à ce dernier assaut contre notre soif de distinction : le multivers.
  • La perspective cosmique embrasse non seulement notre parenté génétique avec toutes les autres formes de vie sur Terre, mais met aussi en lumière notre parenté chimique avec toutes les formes encore inconnues de vie dans l’univers ainsi que notre parenté atomique avec l’univers lui-même.

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