INSTITUT D`ASTROPHYSIQUE DE PARIS L`ETUDE DES GALAXIES

INSTITUT D'ASTROPHYSIQUE DE PARIS
L'ETUDE DES GALAXIES
INTRODUCTION
L'univers en une année : Si le Big-Bang avait eu lieu le 1er Janvier, cela voudrait dire que
l'Homme serait apparu le 26 Décembre au soir et toute l'histoire humaine ne représenterait que 4
secondes de cette année. Mais détaillons un peu, le Big-Bang, (qui, en réalité, s'est produit il y a
environ 13,7 milliards d'années) le 1er janvier et les galaxies commencent à se former et la notre, la
Voie Lactée, se forme le 1er mai. Ensuite apparaît notre système solaire le 1er septembre (disons à
la rentrée des classes) et notre Terre, la belle planète bleue, apparaît le 24 septembre. Comment
savons-nous tout cela ? Grâce aux astrophysiciens et aux théoriciens du monde entier. Nous avons
eu la chance d'en rencontrer quelques uns et voilà le récit de nos péripéties à 'Institut d'astronomie
de Paris !
LE LABORATOIRE
L'Institut d'astronomie de Paris fait partie de l'UPMC et est associé au CNRS. La plupart des
professeurs là-bas enseignent à Paris SUD et aussi à L'UPMC.
Il compte 150 ingénieurs, chercheurs, techniciens, administratifs et doctorants. Comme tout institut
de recherche, il accueille de nombreux chercheurs étrangers et stagiaires, comme nous.
Dans cet institut, les principaux thèmes de recherche sont dans les domaines de la relativité
générale, la cosmologie, l'astrophysique des hautes énergies, la formation des grandes structures,
l'origine et la formation des galaxies, la physique stellaire et les exoplanètes. Depuis 10 ans, un
groupe de théoriciens se sont intégrés à l'institut. Et bien entendu la machine à café est l'amie de
tous dans cet institut… La salle de conférence de l'IAP est pleine d'étoiles fluorescentes pour enfants
et des très grands posters de photographies du satellite Hubble.
Nous avons parlé avec des astrophysiciens, des cosmologues, une théoricienne de l'évolution de la
matière depuis le Big-Bang et un thésard.
OBSERVATION DES ETOILES ET DE LEURS SYSTEMES
Pourquoi observons-nous les étoiles ? En effet, notre espérance de vie est minuscule par
rapport à celle de n'importe quel astre ou objet cosmique. Il est donc impossible pour nous d'observer
l'évolution complète de notre système ou d'un système étranger. Ainsi, il nous faut observer des
milliers de systèmes différents, qui se trouvent à différents stades de leur évolution, afin de pouvoir
prédire l'évolution de notre propre système solaire. Les chercheurs en astrophysique rassemblent des
données pour nous servir de base de comparaison. Enfin, et il ne faut pas l'oublier, nous observons
les étoiles parce qu'elles sont jolies. Ainsi, en observant différentes étoiles à plusieurs stades de vie
on peut comprendre comment notre soleil s'est formé et prédire quand et comment il va mourir, car
toutes les étoiles
s'éteignent un jour.
Ci-dessous un schéma de la naissance, vie et mort d'une étoile :
EFFET DOPLER :
Il permet de déterminer la vitesse des
astres à partir de l’analyse spectrale de
la lumière que ceux-ci émettent. C'est le
décalage de fréquence d’une onde
entre la mesure à l'émission et la
mesure à la réception lorsque la
distance entre l'émetteur et le récepteur
varie au cours du temps.
Bien sûr, les étoiles ne sont pas les seuls corps que l'on voit en observant le ciel. On voit aussi des
galaxies et notamment la notre : la Voie Lactée. Une galaxie est un amas de millions d'étoiles, de
gaz, de poussière et de matière noire. On classe les galaxies selon leur forme ; notre Voie lactée est
une galaxie en spirale à 4 bras. Notre soleil est à environ 26000 années lumières du centre de sa
galaxie et se trouve dans la partie de la galaxie nommée le Bras d'Orion. On estime que le diamètre
de notre galaxie fait environ 100 000 années lumières.La galaxie la plus proche de la notre est
Andromède, ou Messier 31 dans le catalogue de Messier.
L'observation des planètes des autres systèmes (que l'on nomme des exoplanètes) permet de trouver de la vie extraterrestre et
de prouver la théorie de la pluralité des mondes et de nouveau comprendre l'évolution du système solaire.
Les planètes observées sont classées en deux types : les planètes telluriques et les planètes gazeuses. Les planètes telluriques
sont faites de roches, et sont souvent les planètes les plus petites et les plus proches de l'étoile de leur système. Les planètes
gazeuses sont quant à elles plus grandes, géantes par rapport aux telluriques, et constituées de gaz.
Comme on l'a vu précédemment, une étoile se créé grâce à un nuage de gaz qui se condense. Une planète se créé
différemment : une planète se créé lorsque les poussières qui gravitent autour d'une étoile se rassemblent et forment des
grosses roches, puis finalement une planète.
Pour observer les planètes des systèmes lointains deux difficultés se présentent : la séparation angulaire entre l'étoile et sa
planète, et le contraste de luminosité entre l'étoile et sa planète. La séparation angulaire entre l'étoile et sa planète fait que cette
dernière est tellement petite qu'il est très difficile de la différencier. Les premières exoplanètes furent observées au début des
années 90. Pour exemple, la baisse de lumière observée lorsqu'une planète occulte la surface de son étoile, aussi appelé transit
planétaire est une méthode couramment utilisée afin de déterminer la présence d'exoplanètes ; il en existe d'autres et sont
utilisées de façon complémentaire.
LES METEORITES
Avant toute chose, il ne faut pas confondre météorites et astéroïdes. Les météorites sont des roches qui entrent dans
l'atmosphère et s'écrasent sur Terre, tandis que des astéroïdes restent dans l'espace et sont le plus souvent plus gros que les
météorites. Les météorites sont d'ailleurs le plus souvent des résidus ou des morceaux d'astéroïdes. Donc quand vous regardez
un film de science fiction et qu'ils parlent de météorites dans l'espace, et ben ils ont tout faux...
Beaucoup de météorites tombent sur la Terre chaque année mais seulement 1/10 de celles ci sont retrouvées, et pour cause,
elles sont souvent très petites et ne causent donc pas de dégâts. Les seules que l'on retrouve sont celles qui se sont écrasées
devant un témoin et celles que les chercheurs récupèrent en Antarctique. L'Antarctique est l'endroit rêvé pour les chercheurs de
météorites puisque ces dernières, en arrivant sur la Terre, noircissent à cause du frottement au moment de leur entrée dans la
couche terrestre. Il est donc plus facile de repérer les météorites dans les plaines blanches de l'Antarctique qu'ailleurs dans le
monde. Une chose importante à savoir si vous trouvez une météorite qui vient juste de tomber devant vous : ne la touchez pas
avec vos mains nues sous peine d'être brûlé de froid. En effet lors de son entrée dans l'atmosphère, la pierre brûle et devient
noire sur sa surface, mais son intérieur est toujours glacé. Donc mettez des gants si vous voyez une pierre très noire fumante
dans votre jardin. La plus grande collection de météorites du monde se trouve au Vatican. En effet pendant des centaines
d'années, ceux qui trouvaient des météorites les emmenaient tout de suite croyant qu'il s'agissait d'un signe divin.
LE METIER DE CHERCHEUR
Bien que l'astronomie ait toujours plus ou moins existé, l'astrophysique n'est apparue qu'au XXème siècle. Les
astrophysiciens travaillent dans des laboratoires et des instituts de rechercher mais aussi dans des sites d'observation
(observatoires, lieux d'expérience etc.). Selon sa spécialité, un astrophysicien a un travail très différent d'un autre. Le travail le
plus important d'un chercheur est de lire les articles qui sont publiés tous les jours pour être au courant de toutes les recherches
d'actualité. L'observation directe se fait rare: un astrophysicien fera 2, 3 peut être 4 voyages d'observation dans toute sa
carrière. L'informatique est extrêmement présente dans le métier d'astrophysicien notamment à cause des calculs à résoudre et
des simulations à faire. La salle des serveurs est très impressionnante. C'est d'ailleurs à cause de ces ordinateurs que la
climatisation est la principale dépense annuelle du budget de l'IAP : en effet les ordinateurs ne doivent jamais en surchauffe, la
climatisation est donc très importante pour le travail des astrophysiciens. Malgré cela, les astrophysiciens ne sont pas
polyvalents, ils ont chacun une spécialité: nous avons parlé avec des spécialistes de l'étude des météorites, d'autres dans
l'étude du développement des étoiles, d'autres dans l'évolution des galaxies. À un certain âge, les chercheurs sont obligés de
donner des cours dans des universités et enseignent parfois des domaines qui ne sont pas les leurs mais ce sont des cas
rares. Les avantages de ce métier sont les libertés de travail et des activités toujours nouvelles. Comme ce métier est toujours
choisi par vocation, l'ennui n'existe pas de ce genre de travail. Malheureusement ce métier a deux gros inconvénients : le stress
et la rémunération assez faible comme dans beaucoup de métiers de recherche scientifique. Bien sûr le nombre d'années
requises pour faire ce métier découragent beaucoup de personnes : il faut 8 années d'études et 2 voire 3 ans de stages
postdoctoraux. Il n'y a environ que 800 astrophysiciens en France. Nous avons pu parler avec un thésard qui était à l'IAP pour
sa thèse. Un thésard est un doctorant qui travaille pendant une certaine période de temps sur un sujet précis de son choix. Si
sa thèse est acceptée, il pourra continuer de travailler dans la recherche. Ce qui lui plaît, c'est l'entraide entre tous les
scientifiques du monde entier et la possibilité de pouvoir travailler avec eux. Le métier de chercheur, quel que soit le domaine,
est basé sur l'entraide. Pour un seul article des dizaines de spécialistes s'unissent pour faire avancer la science. Pour citer l'un
de nos hôtes : « La science est une aventure humaine et collective, pas solitaire et nationale ».