Du même auteur : Magique quantique

Copyright © Tim James 2020

First published in Great Britain in 2020 under the title Astronomical by Robinson

L’édition originale de cet ouvrage a été publiée en Grande-Bretagne sous le titre Astronomical par Robinson.

Direction artistique (couverture) : Élisabeth Hébert
Image de couverture : © Romolo Tavani / Adobe Stock

© Dunod, 2021 pour la traduction française

11 rue Paul Bert, 92240 Malakoff
www.dunod.com

ISBN : 978-2-10-082561-5

Ce document numérique a été réalisé par PCA

À Bree

« Doté de ses cinq sens, l’Homme explore l’univers autour de lui et donne à cette aventure le nom de Science. »

Edwin Hubble

Prologue

Les pieds dans le plat

En 2016, le rappeur américain B.o.B. (de son vrai nom Bobby Ray Simmons Jr.) a annoncé au monde via Twitter qu’il était platiste, c’est-à-dire adepte de la théorie qui affirme que la Terre n’est pas du tout ronde mais tout simplement… plate1 ! Il a alors enregistré une chanson pour défendre ses convictions, dans laquelle il a violemment critiqué ce qu’il appelle le « culte de la Science », lequel serait en fait destiné à tromper les gens sur le fonctionnement réel des choses dans l’Univers2.

Si la croyance en une Terre plate était plutôt commune dans certaines cultures anciennes, la version moderne du mouvement platiste n’a en fait été lancée qu’en 1838, lorsque l’écrivain anglais Samuel Rowbotham s’est intéressé à la mesure du niveau d’eau de la rivière Old Bedford dans le comté de Cambridge en Angleterre. Constatant, lors de son expérience, que l’eau ne se courbait pas autant (qu’il pensait) qu’elle le devrait, il a alors tout naturellement déclaré que la Terre était en fait un disque plutôt qu’un globe.

Pour être tout à fait juste, Rowbotham était surtout un orateur hors pair qui savait déjouer avec malice les arguments avancés par ses détracteurs. Heureusement, son expérience fut très rapidement répétée par le scientifique Alfred Russell Wallace, qui, prenant en compte divers effets jusqu’alors ignorés – comme la réfraction de la lumière par exemple –, calcula en 1870 que la Terre était bel et bien ronde3. Mais attendez, l’histoire n’est pas finie. Une autre version de cette même expérience fut réalisée quelques années plus tard par un certain Ulysses Morrow, qui arriva, lui, à la conclusion que la Terre n’était ni ronde, ni plate, mais en forme de bol. Ce qui vous donne une petite idée de la fiabilité de la méthode utilisée4.

Un siècle et demi plus tard, lorsque B.o.B. a commencé à promouvoir les arguments platistes de l’époque victorienne, il bénéficiait d’un sacré avantage sur Rowbotham. Il possédait en effet non seulement une grande notoriété, mais il avait également une couverture médiatique sans précédent et – surtout – sans aucune censure, alors même que sa théorie n’avait bien sûr pas été évaluée en amont par des pairs. Et c’est ainsi que quelques mois après sa déclaration, d’autres célébrités se rallièrent à sa cause et la culture de la Terre plate passa d’un obscur mouvement marginal à une minorité, certes petite, mais significative et bruyante. En fait, les arguments des platistes sont devenus si convaincants qu’en 2018, selon un sondage YouGov, il y avait plus de six millions d’Américains qui disaient croire que la Terre n’était pas un globe5.

Ce nombre peut sembler alarmant à première vue, mais ce n’est en fait une surprise pour personne. Les arguments des platistes d’aujourd’hui sont en effet indissociables des théories du complot, puisqu’il faut bien, d’une façon ou d’une autre, arriver à expliquer cette avalanche d’images satellites venant de « tous » les pays et qui montrent invariablement une Terre désespérément sphérique. Mais, soyons honnêtes, qui n’est pas amateur d’un bon petit complot de temps en temps, hein ? Car non seulement les théories conspirationnistes sont passionnantes et faciles à comprendre, mais elles nous donnent en plus la sensation d’être intelligents et de nous faire accéder à une vérité cachée que nous n’étions aucunement supposés connaître.

Cela dit, je n’ai jamais vraiment compris pourquoi les Illuminati ou toute autre organisation conspirationniste s’acharneraient à inventer une telle dissimulation mondiale, sans parler évidemment de la façon dont ils devraient persuader et mettre dans le coup toutes les agences spatiales indépendantes, les compagnies aériennes, les pilotes de ligne, les sociétés GPS, les personnels de la marine, les industries de la téléphonie mobile, les enseignants, les astronomes amateurs, ainsi que tous les enfants du monde ayant un jour jeté un œil dans un télescope ! Mais là n’est pas la question. Les théories conspirationnistes sont généralement accompagnées de vidéos YouTube mystérieuses et passionnantes sur fond de musique lugubre ou dramatique pour appuyer leurs étranges revendications. En un mot, elles sont cool.

Alors oui, j’admets qu’il peut être parfois frustrant, surtout en tant qu’enseignant des sciences, d’avoir à revenir régulièrement sur ces arguments défendant l’idée d’une Terre plate alors qu’ils ont été réfutés depuis la Renaissance. Mais d’un autre côté, je crois également qu’il n’y a pas de question ridicule et que toute personne se posant des questions, mêmes surprenantes ou apparemment délirantes, devrait pouvoir les poser sans crainte.

Et d’ailleurs, les platistes que je connais sont généralement des gens très raisonnables et cultivés, bien loin de l’image de plouc arriéré qu’on veut bien leur donner. Ils défendent en outre des valeurs telles que le scepticisme et la recherche de preuves expérimentales, qui sont, après tout, de vraies valeurs scientifiques.

Évidemment, comme vous le savez sûrement, il existe d’innombrables preuves expérimentales que la Terre est bien ronde (voir l’Annexe I pour ceux qui auraient encore des doutes), mais ce qui m’intéresse le plus au sujet des platistes est que tous leurs arguments reposent sur la même idée. Ils s’appuient sur une observation qui ne semble pas correspondre à la théorie d’une Terre en forme de globe – par exemple une étoile qui ne se déplacerait pas comme elle le devrait, ou un bâtiment qui ne devrait pas être visible à partir d’un certain point, etc. – puis ils demandent simplement : comment donc une Terre ronde peut-elle expliquer cela ?

Si certaines des questions posées par les platistes sont tout à fait raisonnables, le problème auquel sont confrontés les scientifiques est que les réponses qu’ils apportent sont souvent si contre-intuitives qu’elles peuvent être difficiles à croire. Les cerveaux humains sont en effet câblés pour gérer des choses simples, or, quand nous sommes face à face avec l’Univers tel qu’il est réellement, il peut sembler totalement… déconcertant !

Étudier la manière dont les choses existent et se comportent dans l’espace (l’astrophysique) ou comment l’Univers évolue (la cosmologie) nous conduit à faire face à des scénarios si inhabituels qu’ils en deviennent carrément dérangeants. Par sa définition même d’être le « tout, de tous temps », l’Univers est bien la chose la plus étrange qui existe. Et même lorsque nous avons connaissance des faits qui y ont lieu, les comprendre est très souvent au-delà de nos minuscules esprits mortels.

Le point de vue des platistes est simple et facile à comprendre, mais le fait qu’une chose semble évidente ne signifie pas qu’elle est correcte. C’est même souvent le contraire qui est vrai, surtout en sciences. Il suffit d’ailleurs de feuilleter un livre d’illusions d’optique pour se rappeler à quel point nos sens sont faciles à tromper.

Nous vivons dans une atmosphère confortable, gouvernée par des lois physiques qui ne nous sont pas hostiles, mais essayez donc de vous diriger vers le haut, en ligne droite, et vous verrez qu’avant même de dire ouf et d’atteindre une altitude de dix kilomètres, les conditions physiques que vous rencontrerez deviendront si étranges et particulières que votre corps commencera littéralement à mourir. Excepté sur notre petite oasis bleutée, nous ne sommes pas conçus pour faire face au reste de l’Univers, et il n’est donc pas surprenant qu’en tournant notre regard vers l’extérieur, nous trouvions un cosmos truffé de bizarreries et de merveilles surprenantes.

Si les partisans de la Terre plate jouissent d’une vision lisse et sûre de la réalité, ils sont hélas coincés dans leurs illusions et passent à côté d’une occasion en or de s’émerveiller. Mais il est vrai aussi que comprendre correctement ce qu’est véritablement l’espace et le temps exige de renoncer à tous nos instincts, intuitions et explications trop simples. Ces modes de pensée ne sont en effet pas utiles pour un voyage comme celui qui nous attend : la Science, dans ce qu’elle a de plus étrange…

PARTIE 1

Un Univers bien étrange

1

Bizarre, vous avez dit bizarre…

L’Univers est immense

Tout auteur qui essaye de décrire l’ampleur de l’espace se heurte à une difficulté de taille : les nombres impliqués sont si extrêmes que certains pensent même qu’il est vain d’en parler. Mais quel livre d’astronomie n’a pas tenté sa chance, hein ?

Avant toute chose, il est important de prendre conscience des nombres impliqués dans la description physique de l’espace. Lorsque nous voulons dire « beaucoup », nous n’hésitons pas à utiliser sans retenue des mots comme « millions » et « milliards », mais ces nombres sont en réalité très différents. Un million de secondes est par exemple équivalent à onze jours et demi, alors qu’un milliard de secondes équivaut à trente-et-une années. Gardez bien cette comparaison à l’esprit lorsque nous essaierons de comprendre ce qui va suivre.

Commençons par nous attaquer au fait que la Terre est à 150 millions de kilomètres du Soleil. Disons que vous avez décidé de voyager vers le Soleil à bord de l’avion le plus rapide du monde, le Lockheed SR-71 Blackbird, qui vole à la vitesse d’environ un kilomètre par seconde, trois fois la vitesse du son. À cette vitesse, vous pouvez effectuer le vol de Paris à San Francisco en deux heures et demie seulement (soit six fois plus vite qu’un vol normal).

Imaginez maintenant que cet avion vole en direction du Soleil, décollant par exemple le jour de votre treizième anniversaire. Eh bien, en voyageant à vitesse constante, sans jamais ralentir, vous auriez alors dix-huit ans au moment précis où vous rejoindriez votre destination.

La Terre tourne autour du Soleil trente fois plus vite qu’un Lockheed SR-71 Blackbird. Pour vous faire une idée de ce que ça représente, repensez à ce que vous faisiez à cette même heure hier. Quoi que vous fassiez à cet instant-là, vous le faisiez à 2,5 millions de kilomètres de l’endroit où vous êtes maintenant. En ce moment même, vous voyagez dans l’espace à une vitesse cinquante fois plus importante que celle d’une balle de fusil. Assez vite pour gravir l’Everest trois fois en une seule seconde. Mais même avec une telle vitesse, il vous faudrait une année entière pour parcourir une seule orbite autour du Soleil.

Le Soleil n’est pas non plus une simple boule de feu. Il est tellement grand que vous pourriez y loger un million de Terres. Un peu comme ces coussins de grossesse remplis de petits grains de riz – chaque grain de riz représentant ici une Terre entière. Avec sa masse, le Soleil est aussi capable de garder auprès de lui toutes les planètes, jusqu’à la lointaine Neptune à 4,5 milliards de kilomètres, une distance qui demanderait 142 années de vol sans discontinuer dans votre avion Lockheed ultra-rapide.

Encore plus loin, nous arrivons à la structure la plus imposante et la plus éloignée de notre Système solaire : le nuage de Oort, une bulle de roche et de glace entourant le Soleil sur un rayon de quinze mille milliards de kilomètres. Il faudrait plus d’un an depuis la Terre pour atteindre le nuage de Oort pour un rayon lumineux, et pas moins de 475 000 ans pour notre Lockheed, soit un temps supérieur à l’âge de l’humanité.

Les soleils les plus proches du nôtre se situent dans l’amas du Centaure : un système de trois étoiles comprenant Proxima du Centaure, Alpha Centauri A et Alpha Centauri B, quatre fois plus éloignées de la Terre que le nuage de Oort l’est de nous. Il faudrait plus de quatre ans à la lumière pour les atteindre depuis la Terre, et deux millions d’années pour notre avion Lockheed.

Plus loin, nous arrivons à d’autres systèmes solaires tels que le génialement nommé « Wolf 359 » et le légèrement moins génialement nommé « Lalande 21185 », tous deux situés à huit années-lumière de la Terre, soit quatre millions d’années de vol pour le Lockheed. Et les distances s’amplifient encore.

Les soleils s’agglutinent en nuages ayant une forme de disque, et quand on regarde le ciel la nuit – à la campagne par exemple, où il n’y a pas trop de pollution lumineuse –, on peut voir notre propre disque de profil, ressemblant à un ruban de lumière s’étendant d’un horizon à l’autre – une traînée de vapeur faite de poussière d’étoiles.

Les Grecs anciens croyaient que cette bande brillante était une giclée de lait sorti du sein de la déesse Héra pour nourrir Héraclès abandonné sur Terre. C’est d’ailleurs de cette croyance qu’est issu le mot « galaxie », du grec galaxias signifiant laiteux, et c’est aussi à cette croyance que nous devons le célèbre nom de notre galaxie : la Voie lactée.

La taille et la masse de la Voie lactée sont longtemps restées des mystères pour les scientifiques, mais en mars 2019, une mission conjointe entre le télescope Hubble de la NASA et le satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA) a pu, grâce à des mesures précises de densité lumineuse, estimer la masse de notre galaxie à 1 500 milliards de fois la masse de notre Système solaire, pour environ 300 milliards de soleils présents en son sein. Cela équivaut au nombre de gouttelettes d’eau dans un nuage. Ce qui est plutôt cool, finalement : nous vivons littéralement dans un nuage d’étoiles !

Ce nuage est colossal. Large de 100 millions de milliards de kilomètres, la lumière met 106 000 ans à le traverser. Notre propre Système solaire atteindra le côté opposé de son orbite autour du centre galactique après 112 millions d’années. Et dire que nous n’avons même pas encore abordé les nombres vraiment grands de l’Univers…

Par exemple, le nuage d’étoiles le plus proche de nous, la galaxie d’Andromède, est situé à 23 milliards de milliards de kilomètres de nous, et là, j’ai bien peur qu’il n’y ait plus aucun moyen de mettre ce nombre en perspective. Le mieux que nous puissions faire est peut-être de considérer la largeur de notre propre Galaxie (que notre avion ultra-rapide mettrait trois milliards d’années à traverser), et dire qu’Andromède est 23 000 fois plus éloignée, et qu’elle contient aussi mille milliards de soleils. Et ces galaxies ne sont que deux simples exemples parmi les cent milliards d’autres que nous connaissons actuellement.

Si nous tenions un petit grain de sable entre nos doigts et que nous le levions vers le ciel nocturne, la zone qu’il occulterait contiendrait au moins 10 000 galaxies, chacune regorgeant de milliards de soleils et Dieu sait combien d’autres planètes. L’espace est plus grand que grand, plus grand qu’énorme, plus grand que gigantesque, que vaste, immense ou colossal. Le seul mot que nous pouvons utiliser pour décrire la taille de l’espace est « astronomique ».

Il est aussi très vieux

Selon nos mesures les plus précises, l’âge de l’Univers serait d’environ 13,8 milliards d’années, à quelques milliers de millénaires près. Ce qui laisse suffisamment de temps, par exemple, pour regarder d’une traite les cinq films Pirates des Caraïbes. Mais si vous ne vous sentez pas de faire ça, il existe un autre bon moyen de visualiser l’échelle de temps que ça représente.

Comme l’a proposé l’astronome Carl Sagan en 1977, ce que nous pouvons faire en effet, c’est comprimer la vie de l’Univers en une seule année civile, avec l’origine correspondant à minuit, le 1er janvier, et aujourd’hui correspondant à minuit, mais un an plus tard, le 31 décembre1.

À cette échelle, l’histoire de l’espèce humaine (qui en temps réel a duré 300 000 ans) ne prend que quatre minutes environ. En revanche, les dinosaures, qui ont erré pendant 170 millions d’années sur Terre, voient leur présence représentée par quatre jours pleins sur le calendrier cosmique – débutant à midi le jour de Noël et s’éteignant le 29 décembre, à peu près en même temps que les restes de notre repas de fête.

Si nous rembobinions le film à son tout début, nous verrions que pendant les premiers millénaires, tout avait l’air très différent. Pour la simple et bonne raison qu’il n’y avait pas encore d’atomes ! À ce stade, l’Univers entier était une mousse incandescente d’électrons, de neutrons, de neutrinos, de protons et de photons se déplaçant librement dans l’espace. Ce n’est qu’après 380 000 ans que l’ensemble s’est suffisamment refroidi pour que les électrons et les protons se combinent et forment les plus simples des premiers atomes : l’hydrogène et l’hélium. À l’échelle de notre calendrier cosmique, cette transformation de l’énergie pré-atomes en particules stables a eu lieu le 1er janvier, environ quatorze minutes après minuit.

Les nuages d’atomes ainsi formés – également appelés « nébuleuses » – ont alors rapidement commencé à se contracter sous l’effet de leur propre gravité, et les noyaux des atomes se sont progressivement écrasés les uns sur les autres, jusqu’à leur fusion en éléments plus lourds. La chaleur dégagée par ces fusions nucléaires fut alors assez puissante pour contrecarrer l’effondrement dû à la gravité, et un équilibre se créa entre l’attraction gravitationnelle et la répulsion due à la chaleur libérée par les réactions de fusion. La sphère de plasma nucléaire qui en résulta fut le tout premier soleil – une sorte de four dans lequel les éléments légers ont été fondus en éléments lourds –, avant que naissent d’innombrables autres pouponnières d’étoiles.

La plus ancienne galaxie que nous connaissons s’appelle « GN-z11 ». Observée en mars 2016, elle semble s’être formée 400 millions d’années après le début de l’Univers2, soit en milieu d’après-midi le 10 janvier du calendrier cosmique, à peu près au moment où tout le monde se demande si l’adhésion au club de gym était vraiment une bonne idée.

Les étoiles les plus anciennes de notre propre Galaxie indiquent que celle-ci s’est formée environ 800 millions d’années après le début de l’Univers – autour du 21 janvier –, bien qu’il ne reste aujourd’hui que quelques étoiles de cette époque lointaine. La plupart des soleils de première génération sont en effet tombés depuis longtemps à court de carburant atomique et se sont effondrés, diffusant à travers la galaxie les éléments lourds de leurs noyaux qui ne seront pas perdus puisqu’ils serviront d’engrais à la prochaine génération de soleils, dont le nôtre fait partie.

Notre Soleil, lui, a commencé à se former il y a 4,6 milliards d’années (le soir du 31 août sur le calendrier cosmique), mais les impuretés élémentaires créées par la première génération de soleils n’ont pas pu être toutes absorbées par notre fournaise solaire. Au lieu de cela, elles ont formé un gigantesque disque de poussières autour du Soleil, au sein duquel les remous et tourbillons de roches ont finalement donné naissance aux différentes planètes.

Que les planètes se soient forgées à partir de débris n’est pas une spéculation douteuse : nous pouvons en fait voir le phénomène se produire encore sous nos yeux. Il y a tant de soleils dans le ciel qu’il suffit de diriger nos télescopes vers ceux qui sont davantage regroupés, donc plus jeunes, et nous observons alors effectivement des planètes en cours de formation à la périphérie de chaque nouvelle étoile ; des planètes telles que Smertrios, par exemple, qui orbite autour de l’étoile HD 149 026﻿, ou celle au nom beaucoup moins accrocheur mais qui est plus facile à voir, PDS 70b, en orbite autour du soleil PDS 703. Ce sont des planètes en train de naître et nous pouvons suivre en temps réel chaque étape de leur gestation. Alors oui, bien sûr, techniquement, elles se sont formées il y a longtemps et ce n’est que leur lumière qui nous atteint aujourd’hui, mais bon, vous voyez ce que je veux dire.

Le Système solaire qui nous héberge s’est formé à midi le 1er septembre du calendrier cosmique, soit environ cent millions d’années après que le Soleil a commencé à briller. Les quatre planètes intérieures ont été progressivement vidées de leurs couches gazeuses externes sous l’action des vents solaires, tandis que les planètes extérieures étaient suffisamment éloignées pour préserver leur atmosphère, divisant ainsi le Système solaire en deux régions distinctes : les planètes rocheuses de l’intérieur et les géantes gazeuses de l’extérieur, avec entre les deux un cercle d’astéroïdes – vestiges d’une planète inachevée.

Aux alentours de 18 heures de cette date cosmique, on pense qu’une petite planète nommée « Théia » s’est approchée trop près de la Terre et s’y est écrasée. Les débris résultant de cette collision ont commencé à orbiter autour de la Terre de façon autonome, pour finalement s’amalgamer au cours du temps en une autre structure sphérique à peine cent millions d’années après la formation de la Terre : la Lune.

Pendant les quelques milliards d’années qui ont suivi, la Terre est demeurée une fournaise où la vie n’avait pas sa place, jusque très tard ce soir du 30 septembre, lorsque la température fut suffisamment basse pour que la vapeur contenue dans l’atmosphère se condense et forme les océans. Peu de temps après, les premières formes de vie primitives commencèrent à grouiller dans la boue terrestre. Comment cela est arrivé reste l’un des plus grands mystères de la science, mais ce que nous savons avec certitude, c’est que les premières plantes ont débuté leur photosynthèse le 20 décembre de notre année cosmique, et que les dinosaures ont commencé à les manger cinq jours plus tard. Puis c’est nous qui sommes arrivés, fiers et sûrs de nous-mêmes, à peine quatre minutes avant minuit, le 31 décembre.

Si nous imaginons maintenant le compte à rebours final que tout le monde scande en chœur à l’approche du nouvel an, au « dix » correspondrait la naissance de la civilisation sumérienne, suivie, au « neuf », de la construction des pyramides. Cinq secondes avant minuit, c’est Jésus de Nazareth qui naît. À quatre secondes, c’est l’Empire romain qui s’effondre. Trois secondes et les Vikings commencent à conquérir l’Europe de l’Ouest. Deux secondes et Gengis Kahn conquiert l’Asie, formant le plus grand empire de l’histoire. Une seconde et Christophe Colomb atteint les rives de l’Amérique. Et à minuit pile, c’est nous, aujourd’hui.

Nous tournant vers l’avenir, il est même possible de prolonger notre calendrier et de faire de solides prédictions sur ce qui va arriver à notre Système solaire au cours de la prochaine année cosmique.

Trois cents millions d’années à partir d’aujourd’hui – soit le 8 janvier de la nouvelle année –, les anneaux de Saturne auront disparu après s’être écrasés à sa surface. Mais si vous êtes d’avance nostalgiques des planètes avec anneaux, ne vous inquiétez pas : 50 millions d’années avant que Saturne ne perde ses ornements, Phobos, l’une des lunes de Mars, aura été disloquée par la gravité pour se retrouver sous la forme d’un joli cercle autour de la planète, offrant à Mars l’allure d’un hula-hoop tout à fait tendance.

Encore cinq milliards d’années et l’hydrogène au centre de notre Soleil va commencer à s’épuiser. En effet, le Soleil perd actuellement de la masse à un rythme de six milliards de kilogrammes par seconde, et une fois qu’il aura fini de consommer son hydrogène, la gravité prendra le dessus et ses couches extérieures commenceront à s’effondrer.

De façon peut-être un peu contre-intuitive, cette compression du Soleil pendant quelques millénaires supplémentaires conduira finalement à une ultime et dantesque réaction de fusion nucléaire. La chaleur dégagée sera alors bien plus élevée que tout ce qui a précédé et provoquera une dilatation énorme des couches extérieures du Soleil, le transformant en ce qu’on appelle une « géante rouge », qui engloutira progressivement Mercure, Vénus, puis la Terre. Au début du mois de mai de l’année prochaine, sur le calendrier cosmique, notre planète aura donc disparu pour toujours.

Après avoir avalé toutes les planètes de son système, cette enveloppe géante de matière solaire se désagrégera dans l’espace environnant au cours du milliard d’années suivant, laissant derrière elle un lumineux et dense noyau d’atomes, véritable relique du cœur de notre Soleil : ce que nous appelons une « naine blanche ». Les naines blanches sont pour ainsi dire de gros cristaux brûlants formés d’hydrogène, d’hélium et de quelques éléments plus lourds tels que le carbone et l’oxygène. Ce n’est pas une blague, les naines blanches sont de gros diamants très chauds, et d’ailleurs, je ne comprends pas pourquoi elles ne sont pas décrites comme ça plus souvent.

La naine blanche la plus proche de nous est Sirius B, dans la constellation du Grand Chien. Elle est beaucoup plus petite que la Terre, mais vous pouvez la repérer facilement avec un télescope pendant les mois d’hiver (au moins jusqu’au début des années 2020, avant qu’elle ne disparaisse derrière Sirius A, la grosse étoile d’à côté). Ce minuscule point de lumière blafarde nous donne une idée de ce que notre Soleil est destiné à devenir au début du mois de juin prochain.

Ce cristal irradiera lentement sa chaleur jusqu’à former ce que nous appelons une « naine noire », le cadavre froid d’une étoile jadis flamboyante. Le temps qu’il faut pour que cela se produise est en fait plus long que l’âge de l’Univers, et aucune naine noire ne s’est donc encore formée, mais nous sommes certains que notre Soleil finira par geler, et que tout ce qui en restera sera une petite perle noire solitaire. Une black pearl. Ce qui est, par un heureux hasard, précisément le nom du navire principal des films Pirates des Caraïbes que vous aurez juste fini de regarder !

Oh, et l’Univers est plutôt bizarre aussi !

Il y a deux façons d’explorer les autres planètes et étoiles. Si elles sont à l’intérieur de notre Système solaire, nous pouvons envoyer des sondes s’y poser et les analyser de façon directe. D’ailleurs, au moment où j’écris ces lignes, nous avons déjà atterri quinze fois sur Vénus, seize fois sur Mars, avons envoyé deux sondes dans l’atmosphère de Jupiter, une dans celle de Saturne, avons atterri sur Titan, l’une des lunes de Saturne, avons envoyé quarante-huit sondes sur notre Lune, trois sur divers astéroïdes, deux sur des comètes et en avons même fait s’écraser une à la surface de Mercure. Et vous savez quoi ? Lorsqu’on aborde le thème de la bizarrerie, notre Système solaire ne nous déçoit jamais.

Mercure, par exemple, en plus d’avoir une fine atmosphère d’hélium à sa surface, possède un cratère suffisamment grand pour avaler la France entière. Des sortes de jets d’hydrogène gazeux sortent également de sa surface comme des pousses de plantes croissant vers la lumière solaire – et personne ne sait encore expliquer pourquoi.

Sur Vénus, la planète la plus chaude, où les températures peuvent atteindre 460 °C, les pluies sont constituées d’acide sulfurique concentré, qui se met littéralement à bouillir avant de toucher le sol, puis s’évapore et retourne aussitôt vers le ciel. La pression atmosphérique y est supérieure à quatre-vingt-dix fois la nôtre, si bien que marcher à la surface de Vénus équivaudrait à marcher au fond de l’océan. Ah oui, et la neige n’est pas faite de glace, mais de petites boulettes de sulfure de plomb.

Mars, une planète entièrement peuplée de robots créés par les humains, est recouverte d’une fine couche de rouille rouge et son eau liquide est stockée dans des lacs géants cachés sous sa surface. En pleine journée, le ciel est rose et les couchers de soleil sont bleus. Mars abrite aussi la plus haute montagne du Système solaire (le mont Olympe, ou Olympus Mons – deux fois et demie plus haut que l’Everest), et son climat fait naître des avalanches et des tempêtes de poussière si vastes qu’elles peuvent recouvrir toute la planète.

Jupiter, qui représente à elle seule deux fois la masse de toutes les autres planètes, est également la plus rapide sur son axe de rotation, avec une journée qui ne dure que dix heures. La température de son cœur est estimée à environ 24 000 °C, soit six fois plus qu’à la surface du Soleil, et il génère le plus grand « objet » du Système solaire : un champ magnétique vingt fois plus intense que celui de la Terre.

La surface de Jupiter est également marquée par la fameuse Grande Tache rouge, cette tempête large comme deux Terres, dont l’origine des couleurs reste mystérieuse. Cette planète est aussi entourée d’environ quatre-vingts lunes, dont Io, le seul autre endroit connu du Système solaire avec des volcans en activité, et Europa, qui possède un océan géant d’eau liquide dissimulé sous une énorme coquille de glace. Oh, et Jupiter est aussi la seule autre planète à avoir des LEGO™ en orbite, puisque la sonde Juno qui s’y est baladée en 2016 avait trois figurines cachées à son bord représentant Jupiter, le roi des dieux dans la mythologie romaine, sa femme Junon, ainsi que le savant italien Galilée4.

Saturne, avec ses anneaux de glace et de roche de moins d’un kilomètre d’épaisseur, est si peu dense que si vous arriviez à construire une baignoire assez grande pour contenir la planète entière, elle flotterait à la surface comme des blancs d’œufs montés en neige sur de la crème anglaise. Plus de soixante lunes sont en orbite autour d’elle, y compris Titan, un satellite parcouru de rivières de méthane liquide (le carburant qui alimente les becs Bunsen qu’on utilise au collège et au lycée) s’écoulant sur un paysage d’eau gelée.

Uranus est une véritable boule de glace géante, composée principalement d’eau, d’ammoniac et de méthane, bien qu’elle ait une atmosphère extérieure faite d’hydrogène et d’hélium, ce qui lui donne cette teinte bleue si particulière. C’est la seule planète à avoir une orbite pareille autour du Soleil (car probablement heurtée par une autre planète dans un passé lointain5) et elle possède près de trente lunes, toutes nommées d’après des personnages de Shakespeare.

Neptune, la planète la plus éloignée, est aussi la plus venteuse, avec des ouragans balayant sa surface et des vents dépassant les 2 000 kilomètres par heure (personne ne sait comment cela est possible, d’ailleurs). Elle est quatre fois plus grosse que la Terre mais beaucoup moins dense, ce qui signifie que la gravité de Neptune est presque la même que la nôtre, et que nous nous sentirions finalement plus à l’aise sur Neptune que sur Mars, d’un point de vue gravitationnel tout au moins. Neptune a également les pluies les plus inhabituelles du Système solaire : les conditions atmosphériques qui y règnent permettent en effet de cristalliser le gaz carbonique de la haute atmosphère en de minuscules grêlons… de diamant !

Et tout ceci ne concerne que notre proche voisinage. Si nous voulons observer des planètes plus lointaines, nous devons le faire en utilisant la spectroscopie, une technique inventée par Robert Bunsen (le gars du bec déjà mentionné). Cette méthode repose sur un principe très simple : les différents éléments chimiques émettent et absorbent des fréquences lumineuses très précises ; si nous analysons la lumière émise par les objets éloignés, nous pouvons donc en déduire leur constitution.

Lorsqu’une planète se déplace devant une étoile que nous sommes en train d’observer, la lumière de l’étoile – qui traverse l’atmosphère planétaire – est partiellement absorbée selon les types d’éléments chimiques présents dans cette atmosphère. En notant les fréquences absorbées par la planète, nous pouvons donc savoir le temps qu’il fait dans ce monde lointain. Et quand je vous parle de bizarreries présentes dans le Système solaire, le reste de la Galaxie ne nous déçoit pas non plus.

Considérez par exemple le cas de la planète 55 Cancri e, dont le tiers de la masse est composé de diamant6. Ou la planète J1407b, qui possède des anneaux comme ceux de Saturne mais dont l’extension est 640 fois plus grande, ce qui signifie que la planète ressemble en fait à un petit pois au milieu d’une immense assiette7.

Il y a aussi une planète appelée « Wasp-12b », noire comme l’asphalte et en forme d’œuf en raison d’un lent processus d’étirement vers son soleil (il ne lui reste d’ailleurs que dix millions d’années à vivre)8. Ensuite, il y a CoRoT-7b, qui est si proche de son soleil que de véritables océans de lave parcourent sa surface. Ou bien, prenez Gliese 1214 b, qui est apparemment constituée d’eau solide sous très haute pression, mais qui est tellement chaude qu’elle prend littéralement feu, ce qui en fait une planète très particulière : à la fois faite de glace et toujours en flammes9 !

Il y a aussi une nébuleuse appelée « Sagittaire B2 » composée de méthanoate d’éthyle, le composé chimique qui donne sa saveur aux framboises10. On trouve aussi un système solaire nommé « Castor », composé de six soleils qui s’entrecroisent les uns les autres comme dans un numéro de jonglage. Ou encore l’étoile V Hydrae qui éjecte dans l’espace des boules de plasma grosses comme deux fois la taille de Mars11.

Il y a également la planète TrES-2b, la plus sombre de la Galaxie, absorbant presque toute la lumière qui la frappe12. Et il y a la planète OGLE-TR-56b où il pleut du fer en fusion13, et aussi la planète HD 189733b où il pleut du verre fondu cette fois-ci14. Il y a enfin une planète nommée « HAT-P-7b », qui fait deux fois la taille de Jupiter et où la pluie est constituée d’oxyde d’aluminium, le composant chimique principal des rubis et des saphirs15. Complètement dingue !

L’espace est vraiment très grand.

Et très ancien.

Et surtout très, très bizarre…

Notes et références

Prologue. Les pieds dans le plat

1. L. Said-Moorhouse, « Rapper B.o.B. thinks the Earth is flat, has photographs to prove it », CNN (26 janvier 2016) : https://edition.cnn.com/2016/01/26/entertainment/rapper-bob-earth-flattheory (consulté le 13 septembre 2019).

2. A. Knapp, « The lyrics to B.o.B.’s fl at earth anthem “Flatline” with science annotations », Forbes (26 janvier 2016) : https://www.forbes.com/sites/alexknapp/2016/01/26/the-lyrics-to-b-o-b-sflat-earth-anthem-flatline-with-science-annotations/#4e792aa455d4 (consulté le 13 septembre 2019).

3. C. Garwood, Flat Earth: The History of an Infamous Idea, Londres : Pan, 2008 ; A. R. Wallace, « The rotundity of the Earth », Nature, vol. 1, no. 23 (1870), p. 581.

4. U. G. Morrow, The Earth a Concave Sphere, Estero, FL : Guiding Star, 1905.

5. H. Nguyan, « Most flat earthers consider themselves very religious », YouGov (2 avril 2018) : https://today.yougov.com/topics/philosophy/articles-reports/2018/04/02/most-flat-earthersconsider-themselves-religious (consulté le 13 septembre 2019).

Chapitre 1. Bizarre, vous avez dit bizarre…

1. C. Sagan, The Dragons of Eden, New York, Random House, 1977.

2. P. A. Oesch et al., « A remarkably luminous galaxy at Z=11.1 measured with the Hubble Telescope GRISM Spectroscopy », Astrophysical Journal, vol. 819, no. 2 (2016) pp. 465–73.

3. B. Sato et al., « The N2K Consortium. II.A Transiting hot Saturn around HD 149026 with a large dense core », Astrophysical Journal, vol. 633, no. 1 (2005), pp. 465–73 ; A. Muller et al., « Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk? » : https://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-637X/819/2/129, Astronomy and Astrophysics, vol. 617 (septembre 2018).

4. S. Kaplan, « Why a tiny Lego version of Galileo rode on NASA’s Juno probe all the way to Jupiter », Washington Post (5 juillet 2016).

5. NdT : Contrairement à celui des autres planètes du Système solaire, l’axe de rotation d’Uranus est si penché qu’il est quasiment dans son plan de révolution autour du Soleil, si bien qu’on a l’impression que cette planète « roule » littéralement sur son orbite.

6. N. Madhusudhan et al., « A Possible carbon-rich interior in superearth 55 Cancri e », Astrophysical Journal Letters, vol. 756, no. 2 (2012).

7. M. A. Kenworthy et E. E. Mamjek, « Modeling giant extrasolar ring systems in eclipse and the case of J1407b: sculpting by exomoons? », The Astrophysios journal vol. 800 (2015).

8. « Hubble finds a star eating a planet », NASA (20 mai 2010) : https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/planeteater.html (consulté le 13 septembre 2019).

9. A. Legar et al., « The extreme physical properties of the CoRoT-7b super-Earth », Icarus, vol. 213, no. 1 (2011), pp. 1–11; L. A. Rogers and S. Seager, « Three possible origins for the gas layer on GJ 1214b », Astrophysical Journal, vol. 716, no. 2 (2010), pp. 1208–16.

10. Richa Gupta, « Raspberries and rum – Sagittarius B2 », Astronaut (12 août 2015) : https://astronaut.com/raspberries-andrum-sagittarius-b2/ (consulté le 13 septembre 2019).

11. R. Sahai, S. Scibelli et M. R. Morris, « High-speed bullet ejections during the AGB-to-planetary nebula transition: HSI observations of the carbon star, V Hydrae », Astrophysical Journal, vol. 827, no. 2 (2016), p. 92.

12. D. M. Kipping et D. S. Spiegel, « Detection of visible light from the darkest world », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, vol. 417, no. 1 (2011), pp. 1–5.

13. M. Konacki et al., « An extrasolar planet that transits the disc of its parent star », Nature, vol. 421 (30 janvier 2003), pp. 507–9.

14. « Rains of terror on exoplanet HD-189733b », NASA (31 octobre 2016) : https://www.nasa.gov/image-feature/rains-of-terror-onexoplanet-hd-189733b (consulté le 13 septembre 2019).

15. D. J. Armstrong et al., « Variability in the atmosphere of the hot giant planet HAT-P-7b », Nature Astronomy, vol. 1, no. 1 (2016).

Chez le même éditeur

Abderrazak El Albani, Roberto Macchiarelli, Alain Meunier, Aux origines de la vie. Une nouvelle histoire de l’évolution, 2016.

Jim Baggott, La particule de Dieu. À la découverte du Bosson de Higgs, 2013.

Aurélien Barrau, Des univers multiples. Nouveaux horizons cosmiques, 2017.

John Barrow, Le livre des univers, 2012.

Matteo Barsuglia, Les vagues de l’espace-temps. La révolution des ondes gravitationnelles, 2019.

Maddalena Bearzi, Craig B. Stanford, Ces belles intelligences. Grands singes et dauphins, 2009.

Gianfranco Bertone, Le mystère de la matière noire. Dans les coulisses de l’Univers, 2014.

Derek Bickerton, La langue d’Adam, 2010.

Pierre Binétruy, À la poursuite des ondes gravitationnelles. Dernières nouvelles de l’Univers, 2016.

David Bodanis, La surprenante histoire de la fée électricité, 2006.

Vincent Boqueho, Les civilisations à l’épreuve du climat, 2012.

Vincent Boqueho, La vie, ailleurs ?, 2011.

Nick Bostrom, Superintelligence, 2017.

Carlos Calle, Supercordes et autres ficelles. Voyage au cœur de la physique, 2004.

William Camu, Nicolas Chevassus-au-Louis, Quand meurent les neurones, 2003.

Matthew Cobb, Une brève histoire du cerveau. De l’âme au neurone, 2021.

Jérôme Cottanceau, Les maths font leur cinéma. De Will Hunting à Imitation game, 2021.

John Derbyshire, Dans la jungle des nombres premiers, 2007.

Cathy Dubois, Michel Avignon, Philippe Escudier, Observer la Terre depuis l’espace. Enjeux des données spatiales pour la société, 2014.

Asmund Eikenes, Sang, sueur, salive… La surprenante mécanique des fluides (du corps), 2021.

John Emsley, Sexe, bonheur et cosmétique. Les nouveaux pouvoirs de la chimie, 2004.

Richard P. Feynman, Qu’en pensez-vous Monsieur Feynman ? Lettres 1939-1987, 2006.

Antoine Flahault, Covid, le bal masqué. Bilan mondial et stratégies gagnantes, 2021.

Charles Frankel, L’Homme sur Mars. Science ou Fiction ?, 2007.

Owen Gingerich, Le livre que nul n’avait lu. À la poursuite du « De Revolutionibus » de Copernic, 2008.

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Barbara Goldsmith, Marie Curie. Portrait intime d’une femme d’exception, 2006.

John Richard Gott, L’Univers est une éponge, 2017.

Steven S. Gubser, Frans Pretorius, Le petit livre des trous noirs, 2018.

Nicolas Guéguen, L’art de l’influence et de la manipulation au quotidien, 2021.

Agnès Guillot, Jean-Arcady Meyer, Poulpe fiction. Quand l’animal inspire l’innovation, 2014.

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Jean Jouzel, Anne Debroise, Le défi climatique. Objectif : +2 °C !, 2014.

Stuart A. Kauffman, Au-delà de la physique. Un nouveau regard sur l’origine de la vie, 2021.

Étienne Klein, Philippe Brax, Pierre Vanhove, Qu’est-ce que la gravité ? Le grand défi de la physique, 2019.

Antoine Kouchner, Stéphane Lavignac, À la recherche des neutrinos. Messagers de l’infiniment grand et de l’infiniment petit, 2018.

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David Whitehouse, Lune. La biographie autorisée, 2008.

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Ed Yong, Moi, microbiote, maître du monde. Les microbes, 30 billions d’amis, 2017.

Palle Yourgrau, Einstein/Gödel. Quand deux génies refont le monde, 2005.

Magdalena Zernicka-Goetz, Roger Highfield, La danse de la vie. De la cellule à l’être humain, 2020.