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Euh... Bonjour à tous ! Alors, aujourd'hui, je voulais vous parler d'un truc fascinant, vraiment... un truc qui se passe là-haut, dans le ciel, loin, très loin de nous. On va parler, comment dire, de l'univers, quoi.
Figurez-vous, il y a un monsieur, un pasteur, Robert Evans, un type super sympa et pas du tout du genre à parler pour ne rien dire. Il vit en Australie, dans les Blue Mountains, à l'ouest de Sydney. Et ce qu'il fait, c'est assez... spécial. Dès qu'il y a une nuit claire, sans trop de lune, il sort son gros télescope, son machin un peu lourd, et il observe le passé. Oui, oui, vous avez bien entendu, le passé ! Il cherche des étoiles qui meurent.
Observer le passé, en fait, c'est assez simple. Il suffit de regarder le ciel. Ce qu'on voit, c'est de l'histoire, de l'histoire à gogo ! La lumière des étoiles qu'on voit, c'est pas leur état actuel, c'est comment elles étaient quand elles ont émis cette lumière. Par exemple, l'étoile polaire, notre bonne vieille amie, elle pourrait très bien s'être éteinte... en janvier dernier, ou en 1854, ou même au début du XIVe siècle, et on le saurait pas encore, hein ! L'information n'est pas encore arrivée jusqu'à nous. Donc, tout ce qu'on peut dire, c'est qu'elle brillait il y a 680 ans. Les étoiles, elles meurent tout le temps. Mais ce que Robert Evans fait de mieux que les autres, c'est qu'il trouve le moment exact où elles font leurs adieux.
La journée, Evans, c'est un pasteur de l'Église Unifiante australienne, un type charmant, bientôt à la retraite. Il fait des petits boulots, il étudie l'histoire des mouvements religieux du XIXe siècle. Mais la nuit, il devient un genre de dieu du ciel, à la recherche des supernovas.
Une supernova, qu'est-ce que c'est ? Ben, c'est quand une étoile géante, bien plus grosse que notre soleil, elle s'effondre et puis... BOUM ! Elle explose de façon spectaculaire, en libérant en un instant l'énergie de cent milliards de soleils ! C'est plus lumineux que toutes les autres étoiles de sa galaxie réunies, quoi ! Evans, il dit que c'est comme si on faisait exploser un milliard de milliards de bombes à hydrogène d'un coup. Imaginez un peu !
Bon, si une supernova explosait à seulement 500 années-lumière de nous, on serait fichus, hein, "on casserait la baraque" comme il dit en rigolant. Mais l'univers est immense, heureusement, et les supernovas sont généralement super loin de nous, donc elles ne nous font pas de mal. En fait, la plupart sont si loin que leur lumière, quand elle arrive jusqu'à nous, c'est juste un petit flash. On peut les voir pendant environ un mois, et la seule différence avec les autres étoiles, c'est qu'elles occupent un petit coin d'espace qui était vide avant. Et c'est ça que Evans cherche, dans le ciel étoilé, ce petit flash inhabituel, ce truc qui arrive hyper rarement.
Pour comprendre à quel point c'est fort ce qu'il fait, imaginez une table à manger recouverte d'une nappe noire. Vous jetez une poignée de sel dessus. Ces grains de sel, c'est une galaxie. Maintenant, imaginez 1500 tables comme ça, alignées sur 3 kilomètres, chacune avec sa poignée de sel. Et puis, sur une table au hasard, vous ajoutez un seul grain de sel. Et Robert Evans, il se promène au milieu de tout ça, et il repère ce grain de sel en un coup d'œil ! Ce grain de sel, c'est la supernova.
C'est un génie, vraiment. Oliver Sacks, dans son livre "Un anthropologue sur Mars", lui consacre un petit paragraphe, enfin... il parle des savants un peu à part, et il le cite, mais il précise tout de suite qu'il ne dit pas qu'il est bizarre, hein ! Evans n'a jamais rencontré Sacks, d'ailleurs, et il se marre bien quand on lui dit qu'il est un peu spécial ou un savant. Il sait pas trop d'où lui vient ce don, en fait.
Il habite une petite maison de plain-pied à Hazelbrook, un coin tranquille et joli à la limite de Sydney, là où commence le bush australien. Une fois, je suis allé lui rendre visite avec sa femme, Elaine. Il m'a dit, un peu gêné, "J'ai comme une facilité à me souvenir des champs d'étoiles. Je suis pas particulièrement bon pour le reste. J'ai du mal à retenir les noms."
Et Elaine, elle crie depuis la cuisine : "Et tu ne sais jamais où tu as mis tes affaires !"
Il a acquiescé en souriant, et il m'a demandé si je voulais voir son télescope. Je m'attendais à un observatoire dans le jardin, un petit Mount Wilson, avec un dôme qui coulisse et un fauteuil super confortable. Mais en fait, il m'a emmené dans un débarras plein à craquer de livres et de papiers. Son télescope, un cylindre blanc de la taille d'un chauffe-eau, était posé sur une étagère en contreplaqué qu'il avait fabriquée lui-même. Pour observer, il le montait en deux fois sur la véranda, pas loin de la cuisine. On voyait juste un petit bout de ciel entre le toit et les eucalyptus, mais il disait que c'était suffisant pour son travail. C'est là, les nuits claires, qu'il cherche les supernovas.
Le nom "supernova", c'est un astrophysicien, Fritz Zwicky, un type assez excentrique, qui l'a inventé dans les années 30. Il était né en Bulgarie, avait grandi en Suisse, et était arrivé au Caltech dans les années 20. Il était connu pour son caractère brusque et son génie. Il était pas forcément très intelligent, selon certains collègues, juste un "clown agaçant". Il était obsédé par sa forme physique, il faisait des pompes à un bras dans la cantine du Caltech pour prouver sa virilité. Il était tellement agressif que même son collaborateur le plus proche, Walter Baade, un type doux, ne voulait pas être seul avec lui. Zwicky accusait aussi Baade d'être nazi parce qu'il était allemand. Ce qui était faux. Baade travaillait à l'observatoire du Mont Wilson. Zwicky a menacé plusieurs fois de le tuer s'il le croisait sur le campus du Caltech.
Mais bon, Zwicky était super brillant et avait une intuition incroyable. Au début des années 30, il s'est intéressé à un problème qui intriguait les astronomes depuis longtemps : ces points lumineux inexplicables qui apparaissaient de temps en temps dans le ciel, ces "nouvelles" étoiles. Et il a eu l'idée que ça pouvait avoir un lien avec le neutron, une particule subatomique que venait de découvrir le Britannique James Chadwick. Il a imaginé que si une étoile s'effondrait et devenait aussi dense que le noyau d'un atome, elle se transformerait en une espèce de noyau géant. Les atomes seraient écrasés, leurs électrons obligés de devenir des nucléons, formant des neutrons. Ça deviendrait une étoile à neutrons. Imaginez un million d'obus très lourds comprimés dans une bille. Une étoile à neutrons serait tellement dense qu'une cuillère à café de sa matière pèserait 90 milliards de kilos ! Juste une cuillère !
Mais c'est pas tout. Zwicky a compris qu'un tel effondrement libérerait une quantité d'énergie énorme, capable de provoquer la plus grande explosion de l'univers. Il a appelé ça une supernova. Et ce serait, en fait, l'un des événements les plus importants de la création de l'univers.
Le 15 janvier 1934, la revue *Physical Review* a publié un court résumé d'un article que Zwicky et Baade avaient présenté à l'université de Stanford le mois précédent. Ce résumé, bien que très court, contenait une quantité incroyable de nouvelles connaissances scientifiques : c'était la première fois qu'on parlait de supernovas et d'étoiles à neutrons. Il expliquait de manière convaincante comment elles se formaient. Il calculait avec précision l'ampleur de leurs explosions. Et il associait les supernovas à la création des rayons cosmiques, un phénomène mystérieux qui venait d'être découvert. C'était révolutionnaire. Il a fallu attendre 34 ans pour confirmer l'existence des étoiles à neutrons. Et l'idée des rayons cosmiques, même si elle semblait plausible, n'était pas encore prouvée. Bref, selon l'astrophysicien Kip Thorne du Caltech, ce résumé est "l'un des documents les plus visionnaires de l'histoire de la physique et de l'astronomie".
Le truc intéressant, c'est que Zwicky ne savait pas vraiment pourquoi tout ça se produisait. Selon Thorne, "Il ne comprenait pas bien les lois de la physique, donc il ne pouvait pas prouver ses idées. Le talent de Zwicky était de penser aux grands problèmes, mais la collecte des données, c'était le travail des autres, principalement Baade."
Zwicky a aussi été le premier à comprendre qu'il n'y avait pas assez de matière visible dans l'univers pour le maintenir uni. Il devait y avoir une autre force gravitationnelle à l'œuvre, ce qu'on appelle aujourd'hui la matière noire. Mais il n'a pas réalisé que les étoiles à neutrons pouvaient s'effondrer tellement qu'elles deviendraient des trous noirs. Malheureusement, la plupart de ses collègues le méprisaient, donc ses idées n'ont pas été prises au sérieux. 5 ans plus tard, quand Robert Oppenheimer s'est penché sur les étoiles à neutrons dans un article important, il n'a jamais mentionné les travaux de Zwicky, alors qu'il travaillait sur le même sujet depuis des années et qu'il avait son bureau juste à côté. Et pendant près de 40 ans, les hypothèses de Zwicky sur la matière noire n'ont pas été prises au sérieux. On peut imaginer qu'il a fait beaucoup de pompes pendant ce temps.
C'est incroyable, mais quand on regarde le ciel, on ne voit qu'une infime partie de l'univers. À l'œil nu, on ne peut voir qu'environ 6000 étoiles depuis la Terre, et seulement 2000 à la fois. Avec un télescope, on peut en voir environ 5000 de plus. Et avec un petit télescope de 5 cm, ce nombre grimpe à 300 000 ! Si on utilise un télescope de 40 cm comme celui d'Evans, on peut non seulement compter les étoiles, mais aussi les galaxies. Evans estime qu'il peut voir entre 50 000 et 100 000 galaxies depuis sa véranda, chacune composée de centaines de milliards d'étoiles. C'est énorme, bien sûr, mais même avec tout ça, les supernovas sont extrêmement rares. Une étoile peut brûler pendant des milliards d'années, mais sa mort est instantanée. Et seulement quelques étoiles en fin de vie explosent. La plupart s'éteignent silencieusement, comme un feu de camp au lever du soleil. Dans une galaxie typique de centaines de milliards d'étoiles, il n'y a en moyenne qu'une supernova tous les deux ou trois siècles. Donc, chercher une supernova, c'est un peu comme se tenir en haut de l'Empire State Building à New York et chercher avec des jumelles à travers Manhattan... quelqu'un qui allume les bougies sur son gâteau d'anniversaire, par exemple.
Donc, quand un pasteur timide contacte la communauté astronomique pour leur demander s'ils ont des cartes des champs d'étoiles pour chercher des supernovas, ils doivent penser qu'il est fou. À l'époque, Evans n'avait qu'un petit télescope de 5 cm, bon pour l'observation amateur, mais pas du tout adapté à la recherche scientifique sérieuse. Et il propose de chercher l'un des phénomènes les plus rares de l'univers ! Evans a commencé ses observations en 1980. Avant ça, on avait découvert moins de 60 supernovas dans toute l'histoire de l'astronomie. (Quand je lui ai rendu visite en août 2001, il avait déjà découvert sa 34e supernova à l'œil nu. Il en a découvert une 35e trois mois plus tard, et une 36e au début de 2003.)
Mais Evans avait quelques avantages. La plupart des observateurs se trouvaient dans l'hémisphère nord, donc lui, dans l'hémisphère sud, avait une grande partie du ciel pour lui tout seul, surtout au début. Et il avait aussi la vitesse et une mémoire incroyable. Les grands télescopes sont des machines lourdes, il faut du temps pour les déplacer. Evans, lui, pouvait bouger son petit télescope comme un mitrailleur dans un combat aérien. Il pouvait viser n'importe quel point du ciel en quelques secondes. Du coup, il pouvait observer jusqu'à 400 galaxies en une nuit, alors qu'un grand télescope professionnel en observait à peine 50 ou 60.
La plupart du temps, la recherche de supernovas était vaine. De 1980 à 1996, il a découvert en moyenne deux supernovas par an. Des centaines de nuits d'observation pour ça ! Une fois, il en a découvert trois en 15 jours, mais une autre fois, il n'en a pas trouvé une seule en trois ans.
"En fait, ne rien trouver a aussi une valeur", dit-il. "Ça aide les cosmologistes à calculer la vitesse à laquelle les galaxies évoluent. Dans les zones où on ne trouve rien, l'absence de signe est un signe en soi."
Sur une table à côté du télescope, il y avait des photos et des documents liés à ses recherches. Il m'en a montré quelques-uns. Si vous avez déjà feuilleté des magazines d'astronomie, vous savez qu'ils sont pleins de belles photos de nébuleuses colorées. Les images d'Evans étaient beaucoup moins impressionnantes. C'étaient des photos en noir et blanc, un peu floues, avec des petits points lumineux entourés d'un halo. Il m'a montré une photo d'un amas d'étoiles, avec un petit point brillant que j'ai eu du mal à distinguer. Evans m'a dit que c'était une étoile dans la constellation du Fourneau, NGC 1365. (NGC signifie "New General Catalogue", le catalogue de référence pour ces objets. C'était un gros livre sur le bureau de quelqu'un à Dublin, maintenant c'est une base de données, bien sûr.) La lumière de la mort spectaculaire de cette étoile, partie il y a 60 millions d'années, avait traversé l'espace et était arrivée sur Terre sous la forme d'un petit flash, une nuit d'août 2001. Et c'est Robert Evans, sur sa colline parfumée aux eucalyptus, qui l'avait découverte.
"Je pense que c'est quand même assez satisfaisant", dit Evans. "Pensez-y : cette lumière a voyagé pendant des millions d'années, et au moment où elle est arrivée sur Terre, il y avait quelqu'un qui regardait juste au bon endroit et qui l'a vue. C'est quand même formidable d'être témoin d'un événement aussi important."
Les supernovas sont plus qu'un simple objet d'émerveillement. Il en existe plusieurs types, dont certaines (celles qu'Evans découvre) sont particulièrement importantes pour l'astronomie, les supernovas de type Ia. Ces supernovas explosent toujours de la même manière, avec la même masse critique. Elles peuvent donc être utilisées comme des "chandelles standard", des références pour mesurer la luminosité des autres étoiles et donc les distances, et donc la vitesse d'expansion de l'univers.
En 1987, Saul Perlmutter du Laboratoire Lawrence Berkeley en Californie, a commencé à chercher une méthode plus systématique pour trouver des supernovas, parce qu'il lui en fallait plus que ce qu'on pouvait trouver à l'œil nu. Perlmutter a utilisé des ordinateurs sophistiqués et des capteurs CCD (des caméras numériques ultra-performantes) pour créer un système qui automatisait la recherche de supernovas. Les télescopes pouvaient prendre des milliers de photos, et les ordinateurs pouvaient repérer les points lumineux qui indiquaient qu'une supernova avait explosé. En 5 ans, Perlmutter et ses collègues ont découvert 42 supernovas grâce à cette nouvelle technologie. Aujourd'hui, même les amateurs utilisent des capteurs CCD pour trouver des supernovas. "Avec les capteurs CCD, on peut pointer un télescope vers le ciel et aller regarder la télé", dit Evans avec un peu de regret. "La magie a disparu."
Je lui ai demandé s'il voulait adopter cette nouvelle technologie. "Oh non", dit-il. "J'aime bien ma méthode. Et", dit-il en souriant et en montrant une photo de sa dernière supernova, "parfois, je suis encore plus rapide qu'eux."
Bien sûr, on se demande ce qui se passerait si une étoile explosait près de nous. On sait que l'étoile la plus proche, c'est Alpha du Centaure, à 4,3 années-lumière. J'imaginais qu'en cas d'explosion là-bas, on verrait pendant 4,3 ans la lumière de l'explosion se répandre dans le ciel, comme si on la versait d'un grand seau. On aurait 4 ans et 4 mois pour regarder la fin du monde arriver et nous arracher la peau des os. Est-ce que les gens iraient encore travailler ? Est-ce que les agriculteurs planteraient encore des légumes ? Est-ce qu'on continuerait à les transporter dans les magasins ?
Quelques semaines plus tard, je suis rentré dans ma petite ville du New Hampshire et j'ai posé ces questions à John Thorstensen, un astronome de l'université de Dartmouth. "Oh non", dit-il en riant. "La nouvelle d'un événement aussi important voyagerait à la vitesse de la lumière, et l'effet destructeur serait immédiat." Mais il a ajouté : "Ne vous inquiétez pas, ça n'arrivera pas."
Il m'a expliqué qu'il faudrait être "ridiculement près" d'une supernova, peut-être à moins de 10 années-lumière, pour que l'onde de choc nous tue. "Le danger vient des radiations, des rayons cosmiques, etc." Les radiations provoqueraient des aurores boréales spectaculaires, comme des rideaux de lumière étranges dans le ciel. Et ce ne serait pas une bonne chose. Tout ce qui pourrait provoquer ça balayerait la magnétosphère, le champ magnétique qui nous protège des rayons ultraviolets et des autres attaques cosmiques. Sans magnétosphère, les malheureux qui s'aventureraient au soleil ressembleraient à des pizzas carbonisées.
Thorstensen a dit qu'il y avait des raisons de croire que ça n'arriverait pas dans notre coin de la galaxie, parce qu'il faut une étoile particulière pour former une supernova. Il faut une étoile 10 à 20 fois plus grosse que notre soleil, et "il n'y a rien de ce genre dans notre voisinage". On a de la chance, l'univers est grand. L'étoile la plus proche qui pourrait devenir une supernova, c'est Bételgeuse dans la constellation d'Orion. Elle crache des trucs depuis des années, ce qui indique qu'elle est instable et qu'elle attire l'attention. Mais Bételgeuse est à 50 000 années-lumière de nous.
Dans l'histoire, on n'a vu que cinq ou six supernovas à l'œil nu. L'une d'elles a explosé en 1054 et a formé la nébuleuse du Crabe. Une autre, en 1604, a créé une étoile tellement brillante qu'on pouvait la voir en plein jour pendant plus de trois semaines. La plus récente, en 1987, a illuminé le Grand Nuage de Magellan. Mais elle était à peine visible, et seulement depuis l'hémisphère sud. Elle était à 169 000 années-lumière, donc elle ne nous menaçait pas.
Les supernovas sont aussi essentielles à notre existence. Sans elles, on ne serait pas là. Vous vous souvenez, vers la fin du premier chapitre, on a parlé du mystère de l'univers : le Big Bang a produit beaucoup de gaz légers, mais pas d'éléments lourds. Ces éléments sont apparus plus tard, mais pendant longtemps, on n'a pas compris comment. Il faut quelque chose de vraiment chaud, plus chaud que le centre des étoiles, pour forger le carbone, le fer et les autres éléments sans lesquels on n'existerait pas. Et ce sont les supernovas qui fournissent cette chaleur. L'explication a été donnée par un cosmologiste britannique presque aussi excentrique que Fritz Zwicky.
C'était Fred Hoyle, un homme du Yorkshire décédé en 2001. Dans sa nécrologie dans la revue *Nature*, il était décrit comme un "cosmologiste et polémiste", deux qualités qu'il méritait bien. *Nature* disait qu'il avait "passé la majeure partie de sa vie à se disputer" et qu'il s'était "discrédité" à plusieurs reprises. Par exemple, il avait affirmé, sans aucune preuve, que le fossile d'Archéoptéryx conservé au Musée d'histoire naturelle de Londres était un faux, comme l'homme de Piltdown. Ce qui avait rendu fous les paléontologues du musée, qui avaient dû passer des jours à répondre aux appels de journalistes du monde entier. Il pensait aussi que la Terre avait reçu non seulement les germes de la vie de l'espace, mais aussi beaucoup de ses maladies, comme le rhume et la peste bubonique. Il a même suggéré que les humains avaient évolué avec un nez proéminent et des narines tournées vers le bas pour empêcher les agents pathogènes cosmiques d'y pénétrer.
C'est lui qui a inventé le nom "Big Bang" en 1952, lors d'une émission de radio. Il a souligné qu'on n'arrivait pas à comprendre pourquoi tout s'était concentré en un seul point, puis avait commencé à se dilater de manière aussi spectaculaire. Hoyle était partisan de la théorie de l'état stationnaire, qui affirme que l'univers est en expansion constante et crée de la matière en permanence. Il a aussi réalisé que si les étoiles s'effondraient, elles libéreraient une quantité de chaleur énorme, plus de 100 millions de degrés Celsius, assez pour créer des éléments plus lourds grâce à un processus appelé nucléosynthèse. En 1957, Hoyle et d'autres ont montré comment les éléments lourds se formaient lors des explosions de supernovas. Grâce à ce travail, son collaborateur W.A. Fowler a reçu le prix Nobel. Hoyle, lui, n'a rien eu. C'était embarrassant.
Selon la théorie de Hoyle, une étoile qui explose libère suffisamment de chaleur pour créer tous les nouveaux éléments et les répandre dans l'univers. Ces éléments forment des nuages de gaz, ce qu'on appelle le milieu interstellaire, qui finissent par se rassembler pour former de nouveaux systèmes solaires. Grâce à ces théories, on a enfin pu construire un scénario plausible de notre origine. Ce qu'on croit savoir aujourd'hui, c'est ça :
Il y a environ 4,6 milliards d'années, un gigantesque tourbillon de gaz et de poussière, d'un diamètre d'environ 24 milliards de kilomètres, s'est accumulé dans l'espace où nous sommes aujourd'hui, et a commencé à se condenser. En fait, presque toute la matière du système solaire, 99,9 %, a servi à former le soleil. Parmi les débris restants, deux minuscules particules se sont rapprochées et se sont attirées grâce à l'électricité statique.
C'est le moment où notre planète a été conçue. La même chose s'est produite dans tout le système solaire naissant. Les particules de poussière se sont heurtées et ont formé des agglomérats de plus en plus gros. Finalement, ces agglomérats sont devenus assez gros pour être appelés des planétésimaux. Au fur et à mesure que ces planétésimaux se heurtaient, ils se brisaient, se désagrégeaient ou se recombinaient de façon aléatoire. Mais à chaque collision, il y avait un gagnant, et certains gagnants devenaient de plus en plus gros et finissaient par dominer leur orbite.
Tout ça s'est passé assez vite. On pense qu'il a fallu quelques dizaines de milliers d'années pour qu'un petit amas de poussière se transforme en un embryon de planète de quelques centaines de kilomètres de diamètre. En 200 millions d'années, peut-être moins, la Terre s'était à peu près formée, bien qu'elle soit encore brûlante et souvent bombardée par des débris.
À ce moment-là, il y a environ 4,5 milliards d'années, un objet de la taille de Mars a percuté la Terre et a projeté suffisamment de matière pour former une lune. On pense que la matière projetée s'est regroupée en quelques semaines et qu'elle est devenue le globe rocheux qui nous accompagne aujourd'hui en moins d'un an. On pense que la plus grande partie de la lune provient du manteau terrestre, et non du noyau. C'est pour ça qu'il y a si peu de fer sur la lune, alors qu'il y en a beaucoup sur Terre. Au fait, on dit souvent que cette théorie est récente, mais en fait, elle a été proposée par Reginald Daly de l'université de Harvard dans les années 40. La seule chose de récente dans cette théorie, c'est qu'on ne la prend plus au sérieux.
Quand la Terre avait environ un tiers de sa taille actuelle, elle avait probablement déjà commencé à former une atmosphère, composée principalement de dioxyde de carbone, d'azote, de méthane et de soufre. On associe rarement ces éléments à la vie. Pourtant, c'est dans ce mélange toxique que la vie s'est formée. Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre puissant. C'était une bonne chose, parce que le soleil était beaucoup plus faible à l'époque. Si on n'avait pas bénéficié de l'effet de serre, la Terre aurait probablement été recouverte de glace pour toujours. La vie n'aurait peut-être jamais trouvé un endroit où se développer. Mais la vie est apparue d'une manière ou d'une autre.
Pendant les 500 millions d'années qui ont suivi, la jeune Terre a continué à être bombardée par des comètes, des météorites et d'autres débris de la galaxie.
Ce processus a créé les océans et les éléments essentiels à la formation de la vie. C'était un environnement hostile, mais la vie a quand même commencé d'une manière ou d'une autre. Un petit sac de produits chimiques s'est mis à bouger et est devenu vivant. On était sur le point d'arriver.
Quatre milliards d'années plus tard, on a commencé à se demander comment tout ça s'était produit. Et c'est l'histoire qu'on va raconter maintenant. Voila, voila...