Weekend 12-13 mai 2012

Weekend 12-13 mai 2012
En attendant le début : 1
Le premier des astronomes
Hirsute mais puissant, l’homme 2 se tenait assis sur une pierre, devant l’entrée de la
caverne à l’intérieur de laquelle sa famille et sa tribu avait trouvé refuge pour la nuit.
Un grand feu tenait éloignés les fauves. Pour la première fois, cet être humain
éprouvait un vague sentiment de détente, de sécurité. Il leva les yeux au ciel. 3 Un
ciel limpide du haut duquel la pleine lune laissait tomber sa lumière argentée. Alors,
une question lui vint à l’esprit : qu’était donc au juste que cette chose brillante,
capricieuse, tantôt absente du ciel et tantôt présente, tantôt simple croissant et tantôt
grand fanal dont la lumière allongeait démesurément l’ombre des arbres ?
C’est ce soir-là que naquit l’astronomie, grâce à la Lune et non pas au Soleil, comme
on pourrait le croire. En effet. Lorsque ce dernier n’est pas caché par des nuages
(P03), il est trop brillant pour être regardé en face, à l’œil nu. La Lune, elle, par ces
aspects changeants et qu’il était possible de l’observer longuement, suscitait
davantage d’intérêt dès que l’être humain trouvait du temps à lui consacrer.
Le premier observateur, bien que primitif encore, s’aperçut que toutes les phases de
la Lune se suivaient et se répétaient à intervalles réguliers. Dès qu’ils surent écrire,
les hommes établirent des calendriers lunaires. Ce qui ne les empêchait pas de
s’intéresser à l’astre lui-même. Les uns voyaient en lui une sorte de miroir qui
réfléchissait la lumière des eaux de l’océan inondé de Soleil, d’autres, une
accumulation de résidus de la « respiration » terrestre.
La Lune vue à la loupe.
Aujourd’hui, l’humanité entière a vu des hommes venus d’Amérique fouler son sol
aride, violemment écrasé par la lumière du Soleil, car la Lune n’a pas de luminosité
propre 4. C’est du reste ce qui explique les aspects différents qu’elle revêt aux yeux
des Terriens.
Le fait que des astronautes aient à plusieurs reprises foulé son sol n’a guère mis fin
aux polémiques sur les origines de la Lune. Est-ce un morceau de la Terre échappé
de notre planète encore en fusion ou un astéroïde venu vagabonder trop près de la
Terre et capturé par l’attraction terrestre ?
La conjugaison de la forte attraction terrestre et de la faible attraction lunaire n’a pas
permis à notre satellite naturel de conserver une atmosphère. Cette absence
d’atmosphère permet aux météorites d’arriver intacts à la surface lunaire à des
vitesses de l’ordre de 15 à 80 km/sec et de grêler la Lune de cratères.
Mais de quoi la Lune est-elle faite ? Grâce aux dizaines de kilogrammes
d’échantillons lunaires ramenés par les missions Apollo et les sondes automatiques
soviétiques, il apparaît que la croûte lunaire est formée de feldspath (minéraux à
structure en lamelles, à éclat vitreux) qui s’est solidifiée voici 4,5 à 4 milliards
d’années. Par la suite, d’énormes météorites sont venus fracasser cette croûte par
endroits, occasionnant l’irruption de basalte en fusion. En se répandant, ces basaltes
ont formé ce que l’on a appelé les « mers » de la Lune. Des météorites plus petites
ont provoqué la formation des cratères. Cette grande pluie a pris fin il y a environ 3,2
milliards d’années. Ce qui n’empêche pas qu’aujourd’hui encore, mais plus rarement,
des météorites isolés continuent d’attendre le sol lunaire. 5 – 6 – 7 – 8 - 9
La Lune se trouve à une distance moyenne de 384'000 km … soit un peu plus d’une
seconde lumière. Autrement dit, il faut un peu plus d’une seconde pour qu’un
phénomène qui a lieu sur Lune soit vu de la Terre.

1
Une étoile nommée Soleil 9
Sur notre route vers les étoiles, la Lune est en quelque sorte la première escale.
La première étoile que l’on rencontre est une étoile très moyenne, située à environ 8
minutes-lumière … soit 150 millions de kilomètres de la Terre … cette étoile, nous
l’appelons Soleil. Cette étoile a un diamètre qui est 109 fois celui de la Terre, une
masse 333'000 fois celle de la Terre. Un homme ayant un poids de 75 kilos sur Terre
aurait l’impression de peser près de 2'100 kilos sur le Soleil. 10 En surface, la
température varie entre 4'000 et 6'000 degrés Celsius mais à l’intérieur, elle est
d’environ 14 millions de degré Celsius.
11 A notre échelle, c’est un globe immense qui irradie de toutes parts des quantités
énormes d’énergie. A l’intérieur de cette immense sphère, composée pour les trois
quarts d’hydrogène, pour un cinquième d’hélium et pour le reste des matériaux
connus sur Terre mais portés ici à l’état de plasma, règnent des températures
énormes, de l’ordre de 14 millions de degré Celsius.12 Fort heureusement pour la
Terre, la surface n’y atteint pas tout à fait 6'000 degrés Celsius. De ce globe, nous ne
connaissons que la couche supérieure, appelée photosphère. C’est le siège de
champs magnétiques qui donnent lieu aux « tâches solaires ». Elles nous paraissent
sombres simplement parce que leur température est moins élevée que celles des
zones qui les entourent. Ici, elles ne dépassent pas les 4'000 degrés Celsius.
13 « A force de brûler, le Soleil finira bien par s’éteindre. Ce jour-là, c’en sera fini de
la vie sur Terre ! » Longtemps cette crainte a hanté l’esprit des hommes avec plus ou
moins de force. 14 Aujourd’hui, les chercheurs sont plus rassurants : le Soleil brille
depuis 4,6 milliards d’années et devrait briller encore 5 milliards d’années environ.
Cet immense fourneau nucléaire – en fait le Soleil est une gigantesque bombe H –
est très bien réglé. C’est très sagement qu’il transforme des milliards de milliards de
fois par seconde, 4 atomes d’hydrogène en 1 atome d’hélium. Au cours de ce
processus, 0,7 pout cent de la masse initiale se transforme en énergie. Répété des
milliards de fois par seconde. Ce phénomène suffit à dispenser lumière et chaleur à
des planètes situées à des milliers de kilomètres. Compte tenu des quantités
d’hydrogène amassées dans le Soleil, les chercheurs pensent que l’astre du jour n’a
pas encore atteint la moitié de son existence. Ce n’est donc pas demain qu’il
s’éteindra 15… la réaction continue qui se produit au cœur du fourneau nucléaire
libère des quantités énormes de chaleur qui gagne par convection la surface du
Soleil. 16 Il arrive cependant qu’au cours du fourneau se produisent des réactions
plus violentes que d’habitude. 17 Il en résulte alors des projections de gaz brûlants
donnant des protubérances qui peuvent s’étendre jusqu’à 800'000 kilomètres de la
surface…avec autours des pôles des aurores boréales.
Avant de rejoindre l’étoile suivante notre course va rencontrer plusieurs « intrus » :
- les planètes : Mercure, Vénus … en se dirigeant vers le Soleil,
- Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et Pluton.
Pourquoi les planètes suivent-elles toute la même « route » à travers le ciel ? C’est
parce que le chemin qu’elles suivent. Et celui que suit la Terre, autour du Soleil sont
presque dans un même plan, comme si le Soleil et les planètes étaient presque sur
un immense plateau immobile parmi les étoiles. Nous nous déplaçons sur ce plateau,
les planètes aussi. Nous visons toujours « à ras du plateau », et nous voyons

2
derrière la planète l’une des constellations qui sont rangées côte à cote autours du
« plateau » : ce sont les constellations du Zodiaque.
- Les étoiles filantes. Contrairement à leur nom, ce ne sont pas des étoiles ! Ce
sont des cailloux minuscules, presque toujours plus petits qu’un petit pois, qui
arrivent dans l’atmosphère (couche d’air qui entoure la Terre) avec une très grande
vitesse et le frottement de l’air les échauffe si fort qu’ils brûlent. Au moment où il
commence à brûler, le caillou est encore à une centaine de kilomètres du sol. Quand
le caillou est un peu plus gros, il arrive qu’il ne brûle pas complètement et qu’il arrive
sur Terre. S’il n’explose pas sous le choc, on le trouve à la surface du sol : on appelle
« météorites » ces cailloux tombés du ciel.
18 - Les comètes : certaines nuits, on voit dans le ciel un corps lumineux
bizarre, souvent muni d’une trainée en forme de chevelure. Ces comètes ne sont
lumineuses que parce que le Soleil les éclaire. Elles tournent autours du Soleil en
suivant des chemins beaucoup moins ronds que ceux des planètes. Quand elle est
loin du Soleil, une comète n’a pas du tout l’aspect habituel : c’est une grosse boule
de neige sale, de quelques kilomètres de diamètre. Mais quand elle s’approche du
Soleil, la chaleur fait fondre un peu de sa surface et vaporise une partie de sa
matière, ce qui libère en même temps des poussières qui étaient emprisonnées dans
la glace. A ce moment, la comète possède, en plus de son « noyau) glacé, une
« tête » qui est un nuage de gaz et de poussières de quelques milliers de kilomètres.
Enfin, sous l’effet de la lumière du Soleil, une « queue » prolonge cette tête, toujours
du côté opposé au Soleil. Elle peut être très longue : plusieurs centaines de milliers
de kilomètres. Comme c’est seulement la lumière du Soleil qui l’éclaire, et c’est
seulement au voisinage du Soleil qu’il y a quelque chose à éclairer (à part le
minuscule noyau glacé), les comètes apparaissent soudainement et disparaissent
très vite, au bout de quelques jours ou de quelques semaines.
- Aux confins nous rencontrons le nuage d’Hort … grande réserve de
bloc de glaces et météorites, déchets de la formation du système solaire.
Et au-delà du système solaire.
Avant d’aborder ce monde complexe il nous faut introduire une unité de mesure plus
pratique que le kilomètre : l’année-lumière, c’est-à-dire la distance que parcourt la
lumière en 365 jours, à raison de 300'000 kilomètres à la seconde, soit en gros :
9'461 milliards de kilomètres !
L’étoile la plus proche du système solaire est Proxima du Centaure, étoile visible
dans l’hémisphère sud et de taille semblable à notre Soleil, est à 4,5 année-lumière,
soit 37'843'200'000'000 kilomètres soit 37 milles milliards de kilomètres !
Or Sirius, l’une des plus belles étoiles, est deux fois plus éloignée, l’étoile polaire 470
fois et certaines autres étoiles, visibles à l’œil nu, plusieurs milliers de fois
Là ou naissent les étoiles.
Une simple paire de jumelles, aussi modeste soit-elle, permet de faire une
surprenante expérience. 18 Qu’on la braque vers le ciel, par une nuit claire et, tout
d’un coup, le nombre d’étoiles que n’importe qui peut voir à l’œil nu semble multiplié
par dix, par vingt cent voir par cent selon la puissance des jumelles. Avec les
télescopes des observatoires qui recueillent infiniment plus de lumières, des
myriades d’astres insoupçonnés s’échelonnent soudain dans le firmament, aussi loin
que porte l’instrument. 19 Avec ici ou là, une apparition insolite : celle de nuages
lumineux que le vent aurait délicatement étirés 20 et dont les douces colorations

3
s’étales du rose au violet. Certains de ces nuages sont lumineux par eux-mêmes.
D’autres doivent leur luminosité à des étoiles qui se cachent derrière eux. 21 Ces
nuages, ce sont des nébuleuses, immenses traînées de gaz, principalement de
l’hydrogène, laissé pour compte lors de la formation d’une étoile ou bien éjecté par
une étoile en pleine activité. Les nébuleuses donnent naissance aux étoiles.
Ces nuages ne sont pas aussi stables qu’on pourrait le croire à les observer au joue
le jour. Au fil des siècles, ils évoluent, se rassemblent parfois, composant des
masses gazeuses plusieurs milliers de fois supérieures au volume de notre Soleil.
Alors s’amorce un formidable phénomène qui conduira à la naissance d’une nouvelle
étoile. 22 Sous l’effet de la gravitation des masses se forment des globules à
l’intérieur desquels la pression croît progressivement. Un moment vient où, au cœur
de ces globules, pression et température atteignent un niveau tel que la réaction
nucléaire s’amorce d’elle-même. C’est ce qui s’est produit lorsque le Soleil s’est mis
soudain à briller dans un coin de notre galaxie.
L’état civil des étoiles d’après leur couleur.
Les poètes n’ont pas fini d’évoquer le scintillement des étoiles. Ce scintillement est
provoqué par les mouvements des couches d’air qui composent notre atmosphère.
Ces mouvements gênent les astronomes dans leurs observations des astres
éloignés comme les étoiles. Il fallait trouver un autre point de référence pour, d’une
part, identifier ces astres, d’autre part, déterminer leur âge, leurs dimensions, leur
activité interne. Or ce moyen existe : c’est la couleur. N’importe qui sait qu’un
barreau de fer brut porté au rouge est plus chaud que lorsqu’il a sa couleur normale,
et encore plus chaud s’il est chauffé à blanc. De même, une étoile blanche sera plus
chaude qu’une étoile rouge et moins chaude qu’une étoile bleue. Ainsi il a été
possible d’établir avec l’aide de l’analyse spectrale que la température superficielle
des étoiles rouges était de l’ordre de 3'000 degrés Celsius, tandis que celle des
étoiles bleues pouvait dépasser 50'000 degrés Celsius. 23
Cela a conduit les astronomes à classer les étoiles en comparant leurs masses
respectives et leurs couleurs avec notre Soleil. En 1908, deux astronomes, le danois
Hertzsprung et l’américain Russel s’attelèrent à cette tâche. Ils ont établi un
diagramme sur lequel la plupart des étoiles se trouvent répertoriées selon une
séquence dite «séquence principale ». Ce diagramme part des étoiles les plus
volumineuses et les plus chaudes (les étoiles bleues) pour aboutir aux plus petites
étoiles et relativement froides (les étoiles rouges). Dans cette classification, notre
Soleil se place dans un juste milieu, c’est une modeste étoile jaune. Il est plus
imposant que des étoiles naines mais fait piètre figure é côté de géantes comme
Betelgeuse, une étoile rouge 400 fois plus volumineuse que l’astre qui dispense
chaleur et lumière à notre planète.
Quand les étoiles explosent
La Terre a ses séismes, ses raz-de-marée, ses typhons, ses tornades ses
avalanches. Le ciel, en dépit de son immensité, n’échappe pas aux catastrophes.
C’est le cas en particulier des novae. Autrefois, ce mot désignait ce que l’on croyait
être l’apparition d’une étoile nouvelle. En réalité, le phénomène que l’on désigne
sous ce mot concerne de vieilles étoiles devenues instables. En quelques heures,
une de ces étoiles peut devenir 150'000 fois plus brillante qu’auparavant tandis que
son diamètre apparent s’accroît de 1'000 kilomètres à la seconde. Cela peut durer un
bon mois. Ensuite l’étoile revient à ses dimensions initiales.

4
Le ciel peut être le théâtre de manifestations encore plus impressionnantes. C’est ce
qui se vérifie ave les supernovae. Donnant lieu à un fantastique feu d’artifice céleste,
une étoile explose et disparaît. Auparavant, une supernova, jusque-là étoile
ordinaire, sera devenue aussi lumineuse que cent milliards de soleils, tandis que les
matériaux dont elle est composée se trouveront expulsés à plus de 10'000
kilomètres/seconde. Ainsi dispersés, ces gaz formeront dans le ciel un amas
lumineux qui ne cessera de se dilater pendant des dizaines de milliers d’années. Il
peut se faire aussi que les matériaux d’une supernova se rassemblent et constituent
un pulsar, étoile uniquement composée de neutrons et dont la densité est des
milliards de fois supérieure à celle de l’acier, tellement élevée qu’aucune radiation ne
peut s’en échapper. C’est ce que les astronomes appellent un trou noir.
La voie lactée, notre galaxie. 24
On n’étonne pas facilement les astronomes rompus aux immensités célestes. Ils
savent que l’exploration de l’Univers ne sera jamais terminée et qu’elle nous révélera
toujours des faits jusqu’alors insoupçonnés. Et pourtant lorsque Edwin Powell Hubble
(mort en 1953) affirmait après observation de milliers de photographies de
nébuleuses et du ciel, que la plupart de ces objets que l’on appelait « nébuleuses »
se trouvaient hors de notre galaxie. Qu’il s’agissait en fait de galaxies indépendantes,
parfois dix fois plus étendues que la voie lactée, et rassemblant des centaines de
milliards d’étoiles ! 25 La galaxie à laquelle appartient notre Soleil n’est certes pas
négligeable : la lumière met 100'000 ans pour la traverser. Notre Soleil lui-même se
trouve à quelque 30'000 années lumière de son centre, et ce n’est qu’une étoile
assez modeste parmi les 100 milliards d’étoiles qui se répartissent dans ses bras en
spirale.26 Vue de la Terre, cette galaxie forme une longue trainée blanchâtre, la
Voie lactée, un peu comparable à un long nuage diffus. En certaines régions on
l’appelle « le chemin de Saint Jean », précisément parce qu’elle est mieux visible
vers la fin juin. 27 Mais aussi imposante que soit notre galaxie, il en est
d’immensément plus vastes, situées à des millions et même à des milliards d’année
lumière …28
Conclusion.
Pour être complet, il me faudrait encore parler des radiogalaxies, des amas de
galaxies, des interactions de galaxies, des lentilles gravitationnelles, des …etc.
29 – 30 - 31
A tous ces objets sont associés des pages essentielles de l’histoire des découvertes
du XXème siècle.
Quelle chance ont les astronomes et les astrophysiciens. La lumière ne se déplace
pas avec une vitesse infinie. Le rayonnement que l’on reçoit du Soleil est déjà vieux
de plus de 8 minutes. Si le Soleil s’éteignait brutalement, nous aurions un sursis d’un
peu plus de 8 minutes avant de nous en apercevoir. Par ailleurs, quand on fait une
photographie de la galaxie d’Andromède, par exemple, on a une image datant de 2
millions d’année. Et il nous est impossible de savoir ce qui s’est passé dans cette
galaxie au cours de ces deux derniers millions d’années.
Ce qui ressemble à première vue à un handicape est en fait une formidable chance
pour l’étude de l’Univers. Car, grâce à la vitesse finie de la lumière, il nous est
possible d’obtenir des vues de plus en plus vieilles de l’Univers. Il suffit pour cela
d’observer des objets de plus en plus lointains. Son travail peut se comparer à celui
du géologue qui reconstruit l’histoire de la Terre en sondant des couches de plus en
plus profondes de l’écorce terrestre.