300 milliards d'étoiles

D’où viennent les premiers atomes et les premières briques élémentaires de matière qui les constituent ? Parler « d’instant zéro » a-t-il un  sens ? Il y a 13,8 milliards d’années, en quelques fractions de secondes, une histoire fascinante a vu évoluer les forces, l’énergie et les briques fondamentales constituant tout l’univers connu. Gaëlle Boudoul, physicienne au CNRS et détachée au Cern, nous raconte.

Elle compose environ 70 % du contenu de notre univers et nous ne savons rien de sa nature, si ce n’est qu’elle accélère l’expansion du cosmos. Cette énergie noire va-t-elle encore accroître sa domination et accélérer l’univers jusqu’à disloquer l’ensemble des structures qu’il abrite et jusqu’aux atomes eux-mêmes ? Ou bien l’énergie noire n’est-elle qu’un leurre, qui cache les défauts de nos modèles cosmologiques ? Faut-il réviser la théorie de la relativité générale elle-même ? Faut-il invoquer les fluctuations quantiques du vide ou d’autres théories pour expliquer cette grande accélération cosmique ? Nous tentons de répondre à ces questions avec la cosmologiste Nathalie Palanque-Delabrouille.

Comment Jupiter a-t-il façonné le système solaire ? Quel rôle joue-t-il encore aujourd'hui pour stabiliser les astéroïdes ? Lui doit-on la petitesse de Mars et l'abondance de l'eau sur Terre ? Comment expliquer son complexe champ magnétique et les motifs aussi envoûtants que tumultueux provoqués par ses tempêtes géantes ? Pourquoi l'associe-t-on à l'émergence de la science moderne et à plusieurs découvertes scientifiques majeures ? Les réponses de l’astrophysicienne Sandrine Guerlet.

La science lève progressivement le voile sur les lois du cosmos et ses mystères, mais cela n’entame nullement notre capacité d’émerveillement ni les questions sans fin qui émergent de la contemplation d’un ciel étoilé. Nous convoquons avec le poète Nicolas Grenier quelques grands auteurs, de Lucrèce à George Sand, pour poser des mots sur la beauté de l’univers.

L’élément principal qui compose l’univers, c’est le vide. La matière elle-même est faite de vide : dans un atome, le noyau ne compte que pour un million de milliardième du volume total. Le reste est essentiellement vide. Quant à l’infiniment grand, si l’on répartissait de façon homogène toute la manière ordinaire du monde dans l’univers connu, il n’y aurait qu’un quart d’atome d’hydrogène par mètre cube. Mais si l’on retire ce quart d’atome, a-t-on vraiment fait le vide dans ce mètre cube ? Le vide, dans ce cas, n’est pas assimilable au néant, car il contient toujours des propriétés, des lois physiques et l’espace-temps le remplit pleinement… Quelle est la réelle nature du vide ? L’univers en a-t-il émergé ? De quelle matière fantôme est-il rempli ? Explorons ici les différents mystères qui emplissent le vide.

Nous vous proposons un format un peu particulier pour ce nouvel épisode de 300 milliards d’étoiles. Toute la rédaction d’Usbek & Rica étant confinée en télétravail durant l’épidémie de Covid-19, nous n’avons malheureusement pas pu recevoir d’invité. C’est donc sous la forme d’un monologue et dans une version écourtée que nous vous parlons des mystères cosmiques du vide. Les astrophysiciens ne sont toutefois pas bien loin : l’intégralité de ce que nous vous racontons ici est tiré de deux ouvrages dont la lecture vous permettra d’approfondir le sujet : Les avatars du vide (Le Pommier, 2019) du physicien théoricien Marc Lachièze-Rey, et La plénitude du vide (Albin Michel, 2016) de l’astrophysicien Trinh Xuan Thuan.

Peut-on lire l’avenir dans les astres ? La position des planètes et constellations au moment de notre naissance détermine-t-elle notre personnalité ? C'est en tout cas ce que prétend l'astrologie, ce que croient près d'un Français sur deux et ce que relaient en masse des médias friands d'horoscopes. Il faut dire qu'astronomie et astrologie ont longtemps été confondues. Même les grands astronomes et précurseurs de la science moderne que furent Tycho Brahé, Johannes Kepler et Galilée étaient rémunérés en tant qu'astrologues. 

Pourtant, aucune force fondamentale, aucun phénomène astrophysique et aucune théorie ne viennent étayer les hypothèses de l'astrologie. Même les observations et études statistiques remettent en question ses prédictions. L'astrophysicien Daniel Kunth, co-auteur de L'astrologie est-elle une imposture ? (CNRS éditions, 2018) nous aide à démêler le vrai du faux. Il en profite pour nous faire un précieux rappel sur ce qui définit la science, sa méthode et la différencie des disciplines qui tentent d'en récupérer la crédibilité sans en avoir la rigueur. 

En 2006, Pluton perdait son rang de planète et rejoignait la catégorie des « planètes naines », aux côtés de Cérès, Eris, Hauméa et Makémaké. Mais le monde transneptunien est encore bien vaste, en renferme des milliards d’objets célestes, orbitant entre la ceinture de Kuiper et le nuage d’Oort. L'histoire et le comportement mystérieux de certain de ces objets laisse planer le doute : une autre planète est-elle cachée aux confins du système solaire, qui en expliquerait certains phénomènes ? À quoi ressemblerait cette planète et comment serait-elle arrivée là-bas ? Et quand pourrions-nous espérer enfin l'observer ? On a posé toutes ces questions à Alain Doressoundiram, astrophysicien au LESIA à l'Observatoire de Paris.

Quelles conditions dans l’univers permettent de passer d’une matière inerte à de la vie ? Dans  quelle « soupe primordiale » un ensemble de molécules organiques ont pu  s’assembler et enclencher des réactions leur permettant de  s’auto-maintenir et de se reproduire ? Peut-on identifier les  ingrédients et la recette ayant mené à l’apparition de la vie ? Et dans  ce cas peut-on imaginer que les mêmes ingrédients aient produit les  mêmes effets sur d’autres mondes ? Ce sont les questions, au milieu de  beaucoup d’autres, que nous avons posé à notre invité, Hervé Cottin, astrochimiste, enseignant à l’université Paris-Est Créteil et chercheur au Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques et président de la Société française d'exobiologie.

Est-ce le temps qui s’écoule ou bien nous qui nous écoulons dans le temps ? Et quoi qu’il en soit, pourquoi cela s’écoule-t-il toujours dans le même sens, du passé vers le futur ? Ne pourrait-on pas remonter le courant ou interrompre le flot ? Et d’abord, quel est ce mystérieux moteur du temps qui engendre cet écoulement ? Que nous dit la relativité générale sur l'espace-temps, devenu fluctuant et qui a fait disparaître jusqu'à la notion même de « présent » ? Et la mécanique quantique ouvre-t-elle la voie à un monde sans temps ?

Nous avons posé toutes ces questions et beaucoup d’autres à Carlo Rovelli, physicien, professeur à l’université d’Aix-Marseille, au Centre de physique théorique où il travaille sur la gravité quantique à boucle. Spécialiste du temps, il a écrit de nombreux ouvrages de vulgarisation scientifique dont L’ordre du temps (Flammarion, 2018).

Dans 5 milliards d’années, il se transformera en géante rouge, puis en naine  blanche et s’éteindra progressivement. Avant cela, le Soleil nous  gratifie de son intense et tempétueuse activité. Éruptions solaires,  champ magnétique façon spaghetti ou cycles influençant notre climat, l’astrophysicien Thierry Dudok de Wit  revient avec nous sur les mystères de notre étoile, dont ses  imprévisibles tempêtes qui rendent notre civilisation numérique  particulièrement vulnérable.

Invisible, impalpable et jusqu’à présent indétectable, la matière noire est pourtant omniprésente. Elle représente 85 % de la masse de l'univers, contre à peine 1 % pour l'ensemble des étoiles et planètes contenus dans ses milliers de milliards de galaxies. Cette matière exotique est ardemment recherchée par les scientifiques, car elle est indispensable pour expliquer la structure et l'évolution de l'univers. À moins de revoir la théorie de la gravitation elle-même. L’astrophysicienne François Combes nous explique les mystères de la matière noire.

Spoiler : oui. Olivier de Goursac a épluché l'intégralité des vidéos et photos du programme Apollo, rencontré des astronautes et collaboré avec la Nasa pour restaurer ces images publiées dans un magnifique ouvrage : Apollo, L'histoire, Les missions, Les héros (Flammarion, 2019). Il nous raconte les dessous de l'exploit technologique, logistique et humain qui a permis en moins de dix ans d'emmener les premiers hommes sur la Lune. On en profite pour démonter quelques arguments complotistes... 

Ce sont les astres les plus denses, les plus massifs, les plus sombres et d’une certaine manière aussi les plus lumineux de l’univers – lorsqu’ils sont à l’origine de quasars. Ils déforment l’espace-temps à l’extrême et sont si voraces que même la lumière ne peut leur échapper. Si vous franchissez « l’horizon », ces trous noirs vous embarquent dans un voyage sans retour possible. Mais que verrait celui qui irait là d’où aucune information ne peut ressortir ? Un lieu où l’espace devient du temps et le temps de l’espace ? Un étrange anneau de lumière comme dernière représentation du monde ? Ou bien une porte secrète, un trou de ver à destination d’une autre galaxie lointaine ? 

Nous avons exploré ces questions avec l’astrophysicien Alain Riazuelo, chercheur au CNRS et à l’Institut d’astrophysique de Paris. Il est l’auteur d’un documentaire sur les trous noirs produit par le magazine Science & Avenir, de l’ouvrage Les trous noirs, à la poursuite de l’invisible (Vuibert, 2018, 2e édition), et dernièrement de Pourquoi la Terre est ronde (Humensciences, 2019).

Elle est notre plus proche voisine, fait la même taille que la Terre, est née dans les mêmes conditions et on soupçonne qu'elle ait abrité des océans d'eau liquide et un climat tempéré pendant des centaines de millions d'années. La vie s'est-elle développée sur Vénus ? Y est-elle toujours présente au sein de ses nuages ? Pourrait-on y bâtir des colonies humaines, comme l'envisage sérieusement un projet de la Nasa ? L'astrophysicien Pierre Drossart nous aide à répondre à ces questions.

Américains, Chinois, Russes, Japonais, Indiens, compagnies privées... Tout le monde veut aller, ou retourner, sur la Lune. Au milieu de cette effervescence, l'Europe défend l'idée de réunir toutes les forces en présence au sein d'un « village lunaire », une base permanente qui pourrait à terme accueillir plus d'un millier de personnes, scientifiques, touristes, travailleurs et voire même leurs familles, selon la vision partagée par Jan Wörner, directeur générale de l'Agence spatiale européenne (ESA).

Nous recevons dans ce podcast sa conseillère à l'ESA, Claudie Haigneré, médecin, docteure en neurosciences et qui fut ministre mais surtout spationaute et la première femme française à être allée dans l'espace. Elle nous explique quels sont les enjeux et les difficultés qui accompagneront le retour des humains sur la Lune.

Que ce soit via l'échange de signaux radio, de messages d'autre nature ou par un contact direct, la science n'exclut pas la rencontre avec une espèce intelligente extraterrestre. Mais comment se comprendre en cas de contact ? Seront-ils dotés des mêmes sens que nous ? Existe-t-il des éléments de langage universels ? La langue alien sera-t-elle trop complexe ou trop différente pour nous être intelligible ? Le linguiste Frédéric Landragin convoque sa discipline et l'imaginaire de la science-fiction pour nous fournir un petit guide de traduction alien. Juste au cas où.

« Jupiter chaud », « Super Terre », monde océan ou planète de saphirs... Il existe peut-être des centaines de milliards de planètes, dans notre seule galaxie. Alors que le nombre d'explanètes découvertes explose depuis quelques années, Anne-Marie Lagrange, astrophysicienne à l'Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble et elle-même découvreuse d'exoplanètes, nous aide à dresser le bestiaire des planètes qui parsèment l'univers. Comment les observe-t-on ? Qu'est-ce qu'elles nous apprennent sur notre propre histoire ? Et comment savoir si elles pourraient abriter la vie ? Elle répond au micro d'Usbek & Rica.

Quel rapport entre le vide quantique de l'univers primordial et la vacuité bouddhiste ? Entre le pendule de Foucault et l'unicité du cosmos ? De la plénitude du vide à la dualité onde - corpuscule, en passant par l'interdépendance des choses, l'astrophysicien Trinh Xuan Thuan nous livre ses réflexions sur l'étonnante résonance entre les lois de l'univers et le bouddhisme.

Que cherchent les scientifiques en envoyant des sondes prélever des échantillons d’astéroïdes à des centaines de millions de kilomètres de la Terre ? Les ressources en terres rares de certains d’entre eux feront-ils venir des mineurs d’astéroïdes dans l’espace et les réserves en eau qu’ils contiennent permettront-elles aux vols habités d’aller toujours plus loin ? L’astrophysicien Francis Rocard, responsable du programme d’exploration du système solaire au Cnes, nous aide à répondre à ces questions.

Qu'y a-t-il au-delà de l'espace-temps ? Cela a-t-il seulement un sens de se poser la question ? L'univers va-t-il se diluer éternellement jusqu'à ce que toute matière se soit évaporée d'ici quelques millions de milliards d'années, ou bien va-t-on vers une fin du monde radicalement plus brutale, avec une contraction vers un « big crunch » d'ici à peine 20 milliards d'années ? Nous avons posé ces questions, et bien d'autres, à Jean-Philippe Uzan, physicien théoricien, spécialiste de cosmologie et de gravitation, directeur de recherche au CNRS.

Il y a 4 milliards d'années, des lacs, des rivières et un océan géant recouvraient peut-être la planète Mars. Depuis, les choses se sont considérablement gâtées pour notre voisine mais une fine atmosphère existe toujours et l'eau y demeure. Sous forme de glace, voire de lacs souterrains d'eau liquide. Si Mars était autrefois accueillante et habitable, la vie s'y est-elle développée ? Et celle-ci peut-elle subsister aujourd'hui, enfouie dans le sous-sol et sur le point d'être découverte ? Michel Viso, responsable du programme Exobiologie au CNES, a exploré avec nous ces questions fascinantes.

À quoi ressembleront les extraterrestres ? Pourra-t-on un jour vivre sur Mars ? Chaque mois, Vincent Lucchese, journaliste pour Usbek & Rica rencontrera un spécialiste du sujet pour explorer les mystères de l'univers.  

Rendez-vous le 31 octobre pour le décollage !