Les périodes de rotation autour du soleil sont d'autant plus longues que les planètes sont lointaines.
Certaines planètes ont des lunes.
Dans l'ordre depuis les soleil et donc de plus en plus froides:
Les planètes telluriques (à surface solide)
Mercure. Période de 87 jours. Distance au soleil de 58 millions de km.
Venus (l'étoile du berger). Période de 224 jours. Distance au soleil de 108 millions de km.
La terre. Période de 365 jours = 1 an terrestre. Distance au soleil de 150 millions de km.
Mars (la planète rouge). Période de 686 jours. Distance au soleil de 228 millions de km.
Les planètes gazeuses
Jupiter (avec des bandes de couleur et la tache rouge). Période de 12ans. Distance au soleil de 778 millions de km.
Saturne, avec ses anneaux. Période de 30 ans. Distance au soleil de 1427 millions de km. Son anneau s'étend sur 140 000km mais ne fait que 10m d'épaisseur!
Uranus. Période de 84 ans. Distance au soleil de 2870 millions de km.
Neptune. Période de 165 ans. Distance au soleil de 4500 millions de km.
Pluton qui est beaucoup plus loin, qui est solide, n'est plus considérée comme une planète. Période de 248 ans.
Retour au sommaire
- Les lunes des planètes
Les planètes tournent autour du soleil et certaines ont des lunes qui leurs tournent autour.
Mercure et Vénus n'ont pas de lune.
La terre a une lune. La Lune tourne en 29 jours et 12 heures autour de la terre. A cause d'effets de marée elle tourne toujours la même face vers la terre.
Mars a 2 petites lunes "patatoides" (Phobos et Deimos)
Jupiter a plus de 25 lunes et des anneaux invisbles depuis la terre, 4 de ses plus grosse lunes sont visibles avec des jumelles (Io, Ganymède, Europe et Callisto)!
Saturne a des annneaux visibles depuis la terre. Ces anneaux sont constitués de morceaux de glace.
Saturne "a" 30 lunes dont certaines sont presques aussi grosses que la terre. Titan est quasiment aussi grosse de la terre!
Uranus a 24 lunes.
Neptune a 8 lunes.
Retour au sommaire
- Astéroides
Les astéroides sont des cailloux de formes et de tailles variées qui errent dans l'espace.
Il existe entre Mars et Jupiter une zone dite "ceinture d'astéroides", dans laquelle circulent des milliers d'astéroides. Les astéroides errants peuvent provenir de cette ceinture suite à des perturbations gravitationnelles.
Partout dans le monde on surveille les astéroides pour détecter ceux qui pourraient percuter la terre.
On suppose que l'extinction des dinosaures est due à la chute d'un gros astéroides dans ce qui est aujourd'hui le golfe du Mexique.
Des petits astéroides qui tombent sur la terre, "brulent" et donc brillent, à cause du frottement avec l'atmosphère terrestre c'est une des causes des Etoiles Filantes..
Retour au sommaire
- Comètes
Les comètes sont principalement des boules de glace sales c'est à dire farcies de poussières et de cailloux.
Les comètes seraient issues de la ceinture de Kuiper ou du nuage de Oort vaste halo sphérique situé au delà de Pluton.
Certaines comètes sont d'origine extra système solaire.
Il existe des comètes périodiques, qui donc reviennent régulièrement, et des comètes qui ne font qu'un passage et repartent loin dans l'espace.
En approchant du soleil la glace fond, ce qui provoque l'apparition d'un panache, qualifié de "queue".
La queue est donc à l'opposé du soleil, y compris quand la comète s'éloigne du soleil. La queue n'indique donc pas la direction du mouvement des comètes.
Il y a en fait 2 queue: une queue de poussières et une queue de plasma.
Les comètes laissent sur leur trajectoires un panache de poussières. Lorsque la Terre traverse ces trajectoires, les poussières tombent sur la terre. La Terre se déplace très vite sur sa trajectoire autour du soleil (autour de 42km/s), ce qui explique que les poussières "tombent" à très grande vitesse et brulent brillament dans l'atmosphère en quelques secondes. C'est une des causes des "Etoiles filantes".
La Terre traverse ces panaches régulièrement pendant son parcours autour du soleil, chaque année aux mêmes périodes, il se produit des "essaims" d'étoiles filantes.
Retour au sommaire
- Le soleil.
Le soleil est une étoile!
De taille moyenne.
Plutot jaune.
De type spectral G4....
La température de surface est de 6000°C. C'est cette température qui donne la lumière "blanche" à laquelle nous nous sommes adaptés.
Il est composé à 75% d'hydrogène qui fusionne en hélium(24%).
Le coeur du soleil est à 15 millions de °C, avec une pression gigantesque (340 milliards de fois la pression atmosphérique!), c'est ce qui permet la réaction de fusion de l'hydrogène !
Le soleil possède une atmosphère et une couronne.
La couronne qui est visible lors des éclipses est à plusieurs millions de degrés.
Le soleill est le siège d'un fort magnétisme dont les variations provoquent les taches solaires (qui apparaissent plus sombres car un rien moins chaudes), et les éruptions solaires.
Particulièrement lors des éruptions solaires, le soleil émet aussi des particules, qui constitue le vent solaire ..
Le diamètre du soleil est de 1 400 000 km (la terre : 12 000km)
Le soleil est à environ 150 millions de km de la terre, soit 8mn de temps lumière de la terre.
Le soleil est vieux de 4,5 Milliatd d'année et est à peu près en milieu de vie.
Dans 4 milliiards d'année, après épuisement de l'hydrogène, le soleil se transformera en géante rouge (et englobera la Terre!) puis sans doute en naine blanche.
Retour au sommaire
- Le système solaire
Le système solaire est donc constitué du soleil, de son cortège de planètes, de la ceinture d'astéroides et du nuage de Oort et ceinture de Kuiper d'où proviennent les comètes. Le soleil constitue plus de 99% de la masse totale du système!
Le système solaire est l'un des 200 milliards de système d'étoiles de notre galaxie !!
Le système solaire n'est pas situé au centre de notre galaxie, mais en est distant de 26000 années lumière, dans un des bras (le bras 'Orion' voir ci dessous).
Retour au sommaire
- Etoiles
Les étoiles sont les principaux objets lumineux "simples"de l'univers.
Le soleil est une étoile!
La plupart des étoiles sont des boules de gaz dans lesquelles se déroulent des réactions de fusion nucléaires.
En effet une étoile "standard" est un objet suffisament massif pour que la force de gravité (celle qui engendre le poids) génère une densité et donc une pression et une température en son coeur, suffisantes pour déclencher la réaction de fusion. Il s'établit un équilibre entre la force de gravité qui tend à comprimer d'avantage et la pression due à la température qui s'y oppose.
La réaction de fusion:
La fusion est le phénomène qui à partir de deux atomes légers crée un atome plus lourd. En fait cela ne concerne que les noyaux. La réaction au sein du soleil est la fusion de 2 noyaux d'Hydrogène (Noyau de 1 Proton) en un noyau d'Hélium (2 protons + 2 neutrons).
La réaction de fusion, concerne plutot les atomes légers (jusqu'au fer), mais il faut vaincre les forces de répulsion entre les noyaux (positifs) et donc cela n'est possible que pour des pressions et donc des températures énormes.
Les humains ont bien du mal à reproduire cette réaction (Un réacteur à fusion est en construction à Cadarache).
Pour les atomes légers (de l'hydrogène au fer) le poids des noyaux d'atomes résultants d'une fusion est plus faible que la somme des poids des noyaux qui fusionnent. L'excédant de masse est libéré sous forme d'énergie en vertu de l'équation d' Einstein E= mc². c, la vitesse de la lumière exprimée en mètres par seconde est énorme, et c² l'est encore plus, c'est pour quoi l'énergie dégagée pour une faible différence de masse est gigantesque.
C'est cette énergie qui chauffe le soleil. Cette énergie sous forme de chaleur et de rayonnement se propage vers la surface de l'étoile et les fait briller.
La réaction de fusion à l'intérieur des étoiles est la même que celle des bombes thermonucléaires (H).
C'est dans les étoiles que se forment les noyaux de l'hélium jusqu'au fer. On parle de "nucléosynthèse".
Successivement création puis fusion du Carbone, du Néon, de l'Oxygène et Silicium.
Le fer est l'élément dont le noyau est le plus stable. Les éléments plus lourds que le fer ne peuvent être formés par fusion dans les étoiles car cela consommerait de l'énergie au lieu d'en produire.
Les éléments plus lourds que le fer sont formés par fusion lors de l'explosion des étoiles en fin de vie. On parle de nucléosynthèse explosive.
A l'origine de l'univers il n'y avait que de l'hydrogène, et ce sont bien les étoiles qui ont formé les atomes lourds soit dans leur coeur soit lors de leurs explosions..
Pour info, la fission, utilisée dans les centrales nucléaires, est la réaction inverse : Des noyaux très lourds et instables et donc radioactifs (Uranium, Plutonium) sont cassés en un ou plusieurs noyaux plus légers. La somme des masses des noyaux résultant est plus faible que la masse du noyau fissionné, et cette masse est convertie en énergie..qui peut chauffer l'eau dans laquelle baignent l'Uranium, chaleur convertie en vapeur qui fait tourner des générateurs d'électricité..
Nou sommes bien constitués d'atomes qui ont été fabriqués dans les étoiles ou lors de leur explosion. Nous sommes nés de poussières d'étoiles, comme le dit Hubert Reeves...
Le nuage qui a servi à la naissance de notre système solaire comportait des élements légers et lourds issus d'autres étoiles apparues et disparues auparavant.
Une grande partie des étoiles sont doubles, triples ou plus. C'est à dire que 2 ou 3 étoiles sont liées. On peut imaginer des planètes tournant autour de ces systèmes et profitant de 2 ou 3 couchers de soleil!
On attibue aux étioiles une classe spectrale qui correspond à la couleur de la lumière émise et qui est liée à température de surface.
Classes spectrales, du plus chaud au plus froid : O,B, A, F, G, K, M, C, S
La couleur des étoiles va donc du bleu (pour les étoiles très chaudes) au rouge (pour les étoiles plus froides) en passant par le vert, l'orange et le jaune (type G)...
Par l'analyse spectrale du rayonnement émis, et donc des raies en emission et absorption, on peut connaitre la composition de la surface et de l'atmosphère des étoiles.
Plus une étoile est massive, plus courte sera sa vie, car elle consomme l'hydrogène beaucoup plus vite.
Retour au sommaire
- Cycle de vie des étoiles.
On voit facilement que les étoiles sont plus ou moins brillantes et qu'elles peuvent être de couleur différentes. Cela est principalement du à leur taille, à leur température de surface et à leur stade dans le cycle de vie.
Cycle de vie des étoiles.
- Naissance par accumulation de gaz sous l'effet de la gravitation, éventuellement déclenchée par une onde de pression provenant de l'explosion d'une étoile proche
- Chauffage par friction et augmentation de la pression.
- Allumage des réactions de fusion.
- Période "longue" de fusion de l'hydrogène en Hélium.
- Epuisement de l'hydrogène
- Fusion de l'hélium...
- Fusion des éléments issus de la fusion de l'Hélium.
Pour qu'une étoile s'allume, il faut une certaine masse minimum de gaz.
La fin de vie des étoiles dépend de leur masse.
- Si la masse est faible, les étoiles passent par un stade "géante rouge" lors de la fusion de l'hélium, où elles deviennent plus froides et donc rouges, et plus grosses, puis s'éteignent lentement en naine blanche, avec éventuellement création d'une nébuleuse planétaire.
- Si la masse est plus importante les étoiles vont assez loin dans la succession de nucléosynthèse, éventuellement jusqu'au fer, ce qui interdit toute fusion supplémentaire. La pression de la gravité n'est plus compensée par les réactions de fusion, l'étoile ss'effondre sur elle même, la matière tombe sur le noyau de fer et rebondit. Les étoiles explosent alors en Nova ou Supernova. Une grande partie de l'étoile est expulsée (voir nébuleuses), et un "résidu" persiste. Le résidu peut être une étoile à neutrons ou pour des masses plus importantes un trou noir.
C'est lors de la fin de vie des étoiles que sont créés les éléments lourds (plus lourds que le fer).
Cette matière créée et éjectée se retrouve dans les étoiles qui apparaissent ensuite. Le soleil serait arrivé après environ 1000 générations d'étoiles.
Le nuage de gaz et de matière à l'origine du système solaire et en particulier des planètes, est issu de l'explosion de multiples générations d'étoiles, ce qui explique la présence de toute les types d'élements qui constituent les planètes et ... la vie sur Terre.
Les astronomes situent les étoiles sur la diagramme de Hertzprung- Russel.
Ce diagramme situe les étoiles sur un graphique en foncition d'une part de leur magnitude absolue et de leur température d'autre part.
Les étoiles ne sont pas disposées au hazard, il existe en particulier une sorte de nuage linéaire, que l'on appelle "séquence principale" sur laquelle sont situées la plupart des étoiles car en période de fusion de l'hydrogène. Voir ce lien.
Retour au sommaire
- Etoiles à neutrons et trous noirs
Ces objets sont invisibles à nous autres amateurs.
Ils sont parfois détectables par des instruments professionnels par l'influence qu'ils exercent sur les objets proches.
Lors de l'effondrement des étoiles en fin de vie, faute de carburant, si la masse est suffisante, il peut se constituer une étoile à neutrons.
Dans les étoiles à neutrons les protons ont fusionné avec les électrons pour former un énorme agglomérat de neutrons à la densité faramineuse, un millard de tonnes par cm cube!
Une étoile à neutrons ressemble à un énorme noyau d'atome... sans protons, les protons sont devenus des neutrons par absorption d'électrons..
En se formant, les étoiles à neutrons conservent leur champ magnétique et leur moment cinétique;
Elles tournent donc très rapidement sur elles mêmes. Le champ magnétique et la rotation peuvent provoquer des émissions radios tournantes analogues à des phares de navigation (pulsars).
Une étoile à neutrons ne peut dépasser 1,4 masse solaire.
Au delà de cette masse de 1,4 masse solaite, le résidu de l'étoile s'effondre encore plus sur lui même et donne un trou noir.
Il y aurait environ 100 millions de trous noirs célestes dans notre galaxie!
Voir la rubrique "trous noirs" pour en savoir plus!
Retour au sommaire
- La voie lactée
On nomme ainsi la "trainée" blanchâtre que l'on voit en travers du ciel lors des nuits noires et claires.
Cette trainée est en fait le nuage d'étoile formé par la galaxie dans laquelle se trouve notre système solaire.
Puisque nous sommes DANS la galaxie, nous la voyons par la tranche!
La voie lactée est un disque comportant 200 millliards d'étoiles, et mesure 100 000 années lumière de diamètre.
La voie lactée est une galaxie spirale et possède donc des bras, qui semblent s'enrouler.
C'est dans ces bras que se forment les étoiles.
C'est dans un de ces bras que se situe le soleil.
La plupart des étoiles sont dans ou à proximité du disque galactique.
Cependant des étoiles et des amas d'étoiles plutot vieilles forment un halo sphérique.
Comme la plupart des galaxies spirales, la voie lactée comporte un bulbe central.
A part la galaxie d'Andromède et les nuages de Magellan , tous les objets que nous voyons à l'oeil nu (étoiles, nébuleuses, amas) appartiennent à notre galaxie et sont donc à moins de 100 000 années lumières.
Nous ne nous trouvons pas au centre de la galaxie (sans doute heureusement).
Le soleil est environ à 26 000 années lumière du centre dans la galaxie, et met 220 millions d'années à en faire le tour !! (Notre vitesse de déplacement est cependant gigantesque!!).
Le centre de la galaxie se trouve en direction de la constellation du Sagittaire, visible en été depuis les lattitudes de 45°. Cette région parait plus lumineuse et plus riche en étoiles et en nébuleuses.
Des indices concordant (rotations d'étoiles autour de rien) induisent la présence d'un énorme trou noir massif (4 millions de masses solaires !) au centre de notre galaxie.
La voie lactée possède (possède?) 2 petites galaxies satellites, le grand et le petit nuage de Magellan, uniquement visibles depuis l'hémisphère sud.
La voie lactée fait partie d'un "groupe local" de galaxies auquel appartient aussi la galaxie d'Andromède (M31).
Les galaxies "locales" sont en mouvement. On sait maintenant que la Voie lactée, va rencontrer et sans doute fusionner, dans quelques milliards d'années, avec les nuages de Magellen et avec la galaxie d'Andromède.
Retour au sommaire
- Les nébuleuses
Les nébuleuses sont des étendues de gaz lumineux.
Ces nébuleuses peuvent être très étendues (la nébuleuse d'Orion est large visuellement comme 3 fois la Lune!!)
Ce sont parmi les plus beaux spectacles du ciel.
Les nébuleuses peuvent avoir plusieurs origines:
- La gaz peut émettre de la lumière car il est ionisé par le rayonnement d'une ou plusieurs étoiles chaudes.On parle de nébuleuse en émission.
On trouve des lumières rouges émises par un type d'atome d'hydrogène ionisé, on parle de rayonnement H alpha.
On trouve aussi des couleurs vertes dues à l'oxygène ionisé.
- Le rayonnement peut être celui d'étoiles proches renvoyé par des poussières et du gaz, la couleur est donc proche de celle des étoiles voisines. On parle de nébuleuse en réflexion.
- Il existe des nébuleuses obscures, composées de poussières qui absorbent la lumière émise en arrière plan. Exemple le plus célèbre est la nébuleuse de la Tête de cheval.
0n peut aussi parler de
- Nébuleuses planétaires, constituées de gaz expulsées des couches externes d'une étoile de masse moyenne lors de son éffondrement en naine blanche. Elles sont peu étendues, ce pourquoi on les a d'abord confondues avec des planètes. Difficiles à photographier car très petites!
- Les restes de Supernova. Le gaz brille de son ionisation due à l'explosion de la super Nova, dont on peut parfois apercevoir le reste au centre de la nébuleuse, comme pour la nébuleuse du crabe (M1).
Les nébuleuses, comme celle d'Orion, sont souvent le siège de naissance des étoiles, par effondrement d'une partie du gaz.
Retour au sommaire
- Les amas ouverts
Les amas ouverts sont des ensembles de quelques étoiles à plusieurs milliers liées par la gravitation, suite probablement à une formation quasi simultanée.
Ces amas n'ont pas de forme particulière.
Les étoiles sont sans doute d'origine commune, mais peuvent évoluer différement en fonction de leur masse, et se séparer.
Il s'agit plutot d'étoiles jeunes, car elles se dispersent assez vite.
Retour au sommaire
- Les amas globulaires
Les amas globulaires sont des ensembles d'étoiles, de formes phérique et comportant de dix mille à un million d'étoiles.
Ils sembent être assez anciens, car constitués de vieilles étoiles.
Peu de gaz disponible donc pas de formation de nouvelles étoiles.
On les trouve plutot dans les halos sphériques des galaxies, dont la voie lactée.
Retour au sommaire
- Le Milieu InterStellaire (MIS)
L'espace entre les étoiles n'est pas vide.
La densité de matière en général très faible entre les étoiles est par endroits plus forte dans ce qu'on appelle des nuages.
Les nuages peuvent être composés de gaz (hydrogène principalement), de poussières, et de molécules simples.
Les poussières peuvent être à base de carbone voire de silicium et de glace et ont des tailles de 0,005 à 0,3 microns.
Les molécules peuvent être à base d'hydrogène, de carbone et d'oxygène : H², CO, H²O, Ammoniac...
Le rayonnement infrarouge ou radio permet de voir cette matière, dès qu'elle n'est pas trop froide.
C'est à partir de ce milieu que peuvent se créer les étoiles, sous l'effet de la gravité, initiée par une onde de pression.
On estime que la MIS constitue autour de 10 % de la masse de notre galaxie.
On trouve aussi des nuages moléculaires voire des nuages moléculaires géants, pouvant contenir une masse équivalente à des millions de masse solaire et qu peuvent mesurer plusieurs centaines d'années lumière.
Retour au sommaire
- Les Galaxies
Le mot galaxie vient du grec "galaxias" qui veut dire lait.
Le premier ensemble d'étoiles identifié a en effet été le notre, la trainée laiteuse dans le ciel nocturne!
Les galaxies sont des univers mondes, groupement de millons ou de milliards d'étoiles.
On a identifié plusieurs types de galaxies:
- Les galaxies spirales : Forme de disque avec un bulbe central, des "bras" denses en étoiles qui s'enroulent en spirale autour du noyau, un halo diffus.
- Les galaxies spirales barrées: Similaires aux galaxies spirales, mais avec une "barre" traversant le bulbe.
- Les galaxies éliptiques : Nuage d'étoiles de forme ovoide. Pas de disque.
- Les galaxies irrégulières: Pas de forme particulière.
Le bulbe des galaxies spirales comporterait un trou noir géant.
Les galaxies spirales typiques (Voie lactée, Galaxie d'Andromède) comporte autour de 100 Milliards d'étoiile.
Les galaxies spirales comportent (visuellement) des bras qui s'enroulent autour du centre.
Il semblerait que ces bras soient lumineux car riches en étoiles, car ces bras seraient en fait des ondes de compression favorisant ainsi la formation des étoiles.
Notre système solaire appartient à la galaxie "Voie lactée" que l'on voit donc par la tranche, cette grande trainée blanchatre qui traverse le ciel les nuits claires.
La voie lactée comporterait entre 100 et 230 Milliards d'étoiles....
Son diamètre est de 100 000 années lumière, son épaisseur de 1000 Années lumière.
L'essentiel des étoiles sont dans ce disque mais il en existe aussi dans le "halo" sphérique de la galaxie. Les étoiles y seraient plus anciennes.
On trouve des galaxies en interaction, c'est à dire que l'une "mange" l'autre, certaines s'interpénètrent, donnant lieu à de magnifiques spectacles, la plupart du temps sans domage pour les étoiles...
Le nombre des galaxies est énorme. On cite le chiffre de 100 Milliards !!
En nombre d'étoiles dans l'Univers on aurait 100 Millards fois 100 Milliards!
La courbe de vitesse de rotation des étoiles autour du centre des galaxies semble anormale par rapport à la masse des étoiles déduites de la lumière visible.
Les étoiles tournent plus vite qu'elles ne devraient....
Cela semblerait prouver la présence d'une matière noire massive qui "corrigerait" cette courbe.
Cette matière semble d'autre part indispensable pour expliquer la formation et la structure actuelle de l'univers.
Retour au sommaire
- Organisation des galaxies
Il semble bien que les galaxies soient en quelque sorte les éléments de base de l'Univers.
Elles seraient issues de "grains" de densité présent dès l'origine de l'univers.
Les galaxies sont très souvent groupées en amas de galaxies.
Ces amas de galaxies sont eux mêmes groupés en super-amas de galaxies.
Toute cette matière semble être organisée en un réseau de filaments de matière (galaxies).
Allez consulter les simullations du consortium DEUSS:
http://www.deus-consortium.org/gallery/videos/
http://www.deus-consortium.org/
Retour au sommaire
- L'univers et son expansion
Autant qu'on le sache l'univers contient tout.
Contient n'est sans doute pas le bon mot.
D'après les théories d'Einstein, l'Univers est un espace à 4 dimensions 3 d'espace et une de temps.
La géométrie de cet espace-temps est dépendant de la répartition des masses. Toute masse déforme l'espace ET le temps.
L'univers serait issu d'un Big Bang, et en expansion depuis.
On a pu prouver l'origine très dense et très chaude de l'univers grace au rayonnement rémanent dit rayonnement fossile, corresponant à une températture de 3° Kelvin, longueur d'onde de 3 cm (Radio).
Jusqu'a ce que l'univers se soit refroidi suffisament pour permettre la capture des électrons par les atomes, l'univers ne laissait pas passer la lumière, il était opaque. Le rayonnemant fossile date du moment où l'univers est devenu transparent.
Une phase d'expansion extrement rapide aurait eu lieu peu après sa naissance. On parle d'inflation. La taille de l'unives aurait été multiplié par 10 puissance 26, en 10 puissance - 35 seconde! Sinon comment expliquer l'extraordinaire homogénéité de l'Univers?
Edwin Hubble a découvert que plus les galaxies étaient lointaines, plus leur lumière était décalée vers le rouge, par effet Dopler.
L'effet dopler explique que les longeurs des ondes électromagnétiques s'allongent quand elles proviennent d'un objet qui s'éloigne de nous, donc se décalent vers le rouge, (rouge dont la longueur d'onde est plus grande que celle du bleu).
L'explication massivement admise par les astronomes est que l'univers est en expansion, c'est à dire que les galaxies s'éloignent toutes les unes des autres d'autant plus qu'elles sont éloignées. Cela veut dire aussi que l'univers était au "début" un objet ponctuel et a fait l'objet d'un "Big Bang".
En fait ce ne sont pas les galaxies qui s'éloignent mais l'espace-temps qui se dilate emportant avec lui les galaxies!
Le big bang a eu lieu partout à la fois. Il n'y a pas eu et il n'y a pas de centre à l'Univers.
On a commencé à se poser des questions sur l'avenir de l'univers.
A cause de l'attraction gravitationnelle due à la masse totale de l'univers, l'expansion devrait ralentir.
On a même pensé, que pour cela l'Univers devrait se re contracter et qu'on irait vers un "Big Crunch"
Ou alors allons nous vers une dilution de la matière et son refroidissement ?
On a découvert récemment que cette expansion...accélérait!
Il y aurait une énergie noire qui compenserait la force de gravité.
Une autre question reste sans réponse. Où est l'antimatière?
Lors de l'apparition de la matière, il y aurait eu création d'autant de matière que d'antimatière.
Or l'anti matière est constituée de particules dont la charge électrique est l'opposé de celle de la matière.
Quand une particule de matière rencontre une particule d'antimatière il y anihilation dans un flash d'énergie.
Toute la matière aurait donc du être anihiliée par l'antimatière. Or ce n'est pas la cas.
On n'a pas trouvé trace d'antimatière dans l'Univers eplorable.
Quelle en est l'explication. Quelle différence entre la matière et l'antimatière explique ce fait?
Mystère mystère!
3 grands problèmes se posent donc:
- La matière noire: La matière visible n'est pas suffisante pour expliquer la rotation des étoiles dans les galaxies ni les mouvementsau sein des amas de galaxies.
- L'energie noire qui contribuerait à accélerer l'expansion de l'Univers.
- Où est passée l'antimatière?
* Pour la matière noire ,des chercheurs recherchent des particules qui n'interagissent que de façon gravitationnelles : les WIMPS (Weakly Interacting Massive Particule), d'Axions, de trous noirs primordiaux datant des débuts de l'Univers.
* Pour l'énergie noire, certains parlent de l'énergie du vide ou d'une force anti gravité qui n'agit que sur des très grands volumes.
En tous cas en vertu de l'équivalence matière énergie d'Einstein, (E=mc²), l'univers serait composé de 70% d'énergie noire, de 25% de matière noire et seulement de 5% de matière "ordinaire"...
On est si peu de choses.
A moins que quelque chose manque à notre vision de l'univers.
* D'après le modèle standard de la physique des particules en lien avec ce que l'on sait de l'histoire de l'Univers, il devrait y avoir dans notre Univers autant de matière que d'antimatière.
L'anti matière est décrite comme étannt composée des mêmes particules que celles de la matière "ordinaire", mais toutes avec une charge opposées.
Si de la matière rencontre de la matière, il y anihilation réciproque sous forme d'énergie.
Or on n'a pas trouvé d'antimatière naturelle, ni sur Terre ni ailleurs dans le cosmos.
Age et dimensions de l'univers.
L'Univers serait vieux de13,5 Millirards d'années.
A cause de la vitesse de la lumière nous ne pouvons voir au delà de ces 13,5 millards d'années. C'est ce qu'on appelle l'Horizon cosmologique.
Mais sa dimension serait de 45 milliards d'années car pendant ces 13,5 milliards d'années et spécialement pendant l'inflation, l'univers s'est dilaté...
Retour au sommaire
Astres exotiques, quasars, sursauts gamma.
Certains objets, invisibles aux amateurs, ont été découverts par les astronomes.
- Les quasars.
Quasar pour Quasi- Stellar- Radiosource Ce sont des objets très lointains et extremement lumineux.
Extrait de Wikipedia:
Un quasar est la région compacte entourant un trou noir supermassif au centre d'une galaxie massive. Leur taille est de 10 à 10 000 fois le disque d'accrétion
Avec les télescopes optiques, la plupart des quasars ressemblent à de petits points lumineux, bien que certains soient vus comme étant les centres de galaxies actives (couramment connus sous l'abréviation AGN, pour Active Galaxy Nucleus). La majorité des quasars sont beaucoup trop éloignés pour être vus avec de petits télescopes, mais 3C 273, avec une magnitude apparente (ou relative) de 12,9, est une exception. À 2,44 milliards d'années-lumière, c’est un des objets lointains observables avec un équipement d’amateur.
- Sursauts gamma.
Les sursauts gamma sont des bouffées brèves et très puissantes des rayons gamma.
Les rayons gamma sont très énergétiques, bin plus que les rayons X.
Certains réaction nucléaire emettent des rayons gamma.
Ces rayonnements d'origine extra terrestre n'atteignent pas le sol. Ils ont été découverts par hazards par des satellites chargés de controler les accords sur les armes atomiques. Une bombe atomique émet - entre autres- des rayons gamma.
Ces satellites ont détectés des rayons gamma provenant de l'espace.
Depuis, des satellites spécialisés dans ce type de rayonnement ont été lancés et ont permis de découvrir que ces sursauts gamma provenaient de tout l'espace;
Les astronomes pensent aujourd'hui que ces sursauts sont liés à l'effondremenr d'étoiles ou de couples d'étoiles en trou noir, dans les galaxies.
Retour au sommaire
Moyens d'observation de mesure des distances.
- La lumière : Le moyen le plus évident.
La lumière peut faire l'objet de photographies à l'aide des lunettes et téléscopes, de caméra CCD.
On utilise de plus en plus souvent l'astronomie infrarouge qui permet de "voir" entre autres des étoiles en train de naitre dans les nuages de poussières.
Plusieurs façons d'utiliser la lumière:
* Les images optiques. Prises par les télescopes au sol et dans l'espace.
* La radioastronomie
A l'aide de radio-téléscope pour les ondes radios ou de satellites pour les ondes X et Gamma, on peut voir des objets invisibles dans le visible.
* La spectrographie
On utilise un spectrographe pour décomposer la lumière (comme à travers un prisme). Des raies en émissions (brillantes) sont la signature d'élements qui émettent de la lumière. Des raies en absorbtion (sombres) sont la signature d'éléments qui absorbent la lumière émise en arrière plan.
Chaque fréquence ou groupe de fréquence correspond à un élément donné.
Ces fréquences pour être identifiées doivent être corrigées de l'effet Dopler.
* L'effet Dopler
Cet effet décale les fréquences de la lumière vers le rouge en proportion de la vitesse d'éloignement de la source.
Inversement un décalage vers le bleu dénote un rapprochement.
L'effet Dopler permet de calculer la vitesse radiale (par rapport à l'observateur) des sources de rayonnement electromagnétique.
C'est cet effet qui a permis de mettre en évidence l'expansion de l'univers.
* La parallaxe.
Pour des sources pas trop lointaines on peut mesurer la vitesse transversale et ou la distance des sources, en observant leurs positions par rapport au fond du ciel, entre autres en utilisant le mouvement de la terre autour du soleil.
* Les céphéides.
Les céphéides sont un type d'étoile de luminosité variable dont on a constaté que l'on peut calculer la luminosité absolue en fonction de la courbe de variation de luminosité.
On peut donc utiliser ces étoiles comme "chandelles astronomiques" pour calculer des distances.
* Les super novae
On a observé que les super novae emettent toujours la même quantité de lumière.
Lors de l'observation d'une super novae, en mesurant sa luminosité on peut donc en déduire sa distance et donc la distance de l'objet (galaxie) à laquelle elle appartient.
Assez récemment on a trouvé d'autres messagers
- Les neutrinos. Ce sont des particules de masse quasi nulle et neutres. Elles sont crées lors des réactions nucléaires dans le soleil, les étoiles et... les centrales nucléaires. Elles interagissent très peu avec la matière. A chaque seconde 15 milliards de neurtrino passent sur chaque Cm². de toute matière.
Il existe des détecteurs qui détectent la lumière créée lors de choc entre les neutrinos et les atomes au sein d'énorme masse d'eau ou de glace (en Antarctique).
Il existe plusieurs types de neutrino et il semble que les neutrinos changent d'état lors de leurs voyages.
- Les rayons cosmiques. C'est un flot de particules très énergétiques qui proviennent de l'espace, dont l'origine est encore incertaine.
- Les ondes gravitationnelles. Conséquence de la théorie de la relativité générale. Voir les chapitres sur la relativité générale.
Retour au sommaire
- Coordonnées célestes
Sujet un rien ardu à déconseiller aux ames sensibles!
Pour repérer les astres, et permettre aux instruments de les pointer, les astronomes ont imaginé un système de coordonnées.
Sur la terre on repère un point en Latitude et Longitude.
La longitude est l'angle entre le méridien zéro (celui de Greenwich), le centre de la terre et le meridien sur lequel est situé le point à repérer. On compte de 0° à 180° vers l'Ouest ou vers l'Est.
La latitude est l'angle entre l'équateur, le centre de la terre et le parallèle sur lequel est situé le point à repérer. On compte de 0° à 90° vers le Nord ou vers le Sud.
Ainsi Grenoble (France) est situé à 45°10' Nord et 5°43' Est.
On a appliqué ce système aux étoiles, à quelques (grosses) différences près.
Le principal problème étant lié à la rotation des étoiles, un peu plus rapide que le soleil, les astronomes ont adopté le système suivant:
On projette l'équateur terrestre sur le ciel. Cette ligne sert de repère à ce qui correspond à la Latitude.
Sauf qu'on appelera l'angle mesuré entre cet équateur céleste et l'astre la Déclinaison (D). On aura donc des déclinaisons Nord ou Sud de 0° à 90°.
Facile.
Pour la longitude, ça se complique un brin.
Il faut trouver un méridien d'origine... dans le ciel. Zut, pas de Greenwich stellaire. Les astronomes ont décidé d'utiliser un cercle qui passe par les pôles célestes et sur lequel est situé le point Vernal. (Le mot "Vernal" a pour racine kekchose qui ressemble au printemps)
Le point Vernal est un point situé au croisement de l'équateur céleste (defini ci dessus) et de l'écliptique. L'écliptique est le cercle (ou le plan) sur lequel la terre se déplace autour du soleil. En fait ces 2 courbes (virtuelles) se croisent en 2 points. On a choisi celui correspondant à l'équinoxe de printemps, d'où l'appelation "Vernal".
On a donc un méridien 0 (chouette!) . Mais comment on mesure? En dégrés ? Non, trop simple et pas très pratique pour ce qu'en font les astronomes. A cause des rotations indiquées ci dessus, on va mesurer les angles en temps, de 0 à 24h en précisant les minutes et les secondes. Vous suivez? Et puis cela va s'appeler l'Ascension droite (AD). On parle ausi d'Angle Horaire ou de Right Ascension ou RA (Ils sont fous ces astronomes!)
Donc les étoiles sont repérées en déclinaisons en degrés Nord ou Sud (=Latitude) et Ascension Droite de 0 à 24h (=Longitude).
Exemples :
Sirius :AD = 06h46mn, D =16,7° Sud
Vega : AD = 18h37mn, D = + 38,8° Nord
Vega sera toujours visible dans l'hémisphère nord, Sirius sera parfois sous l'horizon.
Utilisation pratique:
On veut pointer une étoile dont on connait les coordonnées D et RA.
Il faut utiliser une monture "équatoriale", correctement mise en station.
Pour la déclinaison pas de pb avec une monture équatoriale, on tourne l'axe de déclinaison jusqu'à la déclinaison voulue.
Pour l'ascension droite, il faut connaitre paramètre supplémentaire: l'heure sidérale.
L'heure sidérale correspond à la position du point vernal par rapport au méridien terrestre à un instant donné.
Rien que du facile, je vous l'avais dit.
Il est 0h sidérale à midi solaire le jour de l'équinoxe de printemps (Vernal = Printemps je vous l'ai dit). et il sera 0h 3mn 56s (voir le chapitre <rotations> ) à midi solaire le lendemain, et ainsi de suite...
Vous embettez pas, on trouve des horloges sidérales pas chères (gratuites) sur internet.
Bon, on a l'heure sidérale du moment présent,on a l'ascension droite de l'objet à pointer, reste plus qu'à faire une soustraction et à faire tourner la monture sur son axeAD de l'angle trouvé.
L'angle horaire à utiliser est HS - AR. HS = heure sidérale et AR =Ascension droite. Le résultat peut être négatif, auquel cas on rajoute 24h et hop, le tour est joué.
Finalement les montures "GOTO" qui calculent tout et pointent à votre place,c'est pas mal !!
Petit bémol : Le point vernal se déplace (c'est balot) à cause de la précession des équinoxes. Ce qui veut dire qu'il faut régulièrement (au moins tous les 10 ans en ce qui nous concerne) corriger les ascensions droites, et je vous parle pas de la nutation..
Retour au sommaire
- Rotation du ciel
Le but de l'astronome est de voir ou photographier les astres, mais tout tourne!!
Comment retrouver une astre et le suivre dans sa rotation?
Pas simple...
Quelques repères sur les rotations et les vitesses:
1) La terre tourne sur elle même en 24h, ce qui donne une vitesse à l'équateur de 464 m/s ou encore de 1669 km/h.
2) La terre tourne autour du soleil en un an, avec une vitesse de 30 km/s soit 108 000 km/h.
3) Le soleil (et le sytème solaire) tourne autour du centre de la galaxie .Un tour tous les 220 millions d'années à une vitesse de 217 km/s, soient plus de 780 000 km/h!
4) La galaxie tourne autour du centre de l'amas local de galaxies
5) L'amas local de galaxies est en mouvement par rapport au super amas "local" de galaxies
6)...
Seuls les mouvements 1 et 2 induisent des effet visibles sur le ciel à notre échelle de temps (ouf!)
On ne sent aucun de ces mouvements car ils paraissent uniformes, les énormes rayons de rotation n'induisent que de faibles forces centriguges, elles mêmes compensées par l'attraction gravitationnelle des objets autour duquel on tourne. C'est pour ça que les astronautes sont en apesanteur dans la station spatizale, l'attraction de la terre (qui n'est qu'à 350km) est compensée par la vitesse de rotation de 1 tour en 90mn!! C'est bien une mise en orbite.
Il existe cependant une faible différence de force de gravité entre les pôles et l'équateur.
Quelques banalités pour mémoire:
- L'année est définie comme le temps que met la terre pour faire un tour complet autour du soleil.
Savoir quand un cycle d'une année se termine ou recommence était un gros problème pour les anciens, qu'ils ont résolu en construisant des lieux où l'on voit le soleil se lever ou se coucher lors des equinoxes et seulement à ce moment là (Stonhenge, Le temple d'Abou Simbel, les menhirs...). Important pour l'agriculture...
- La terre fait un tour sur elle même - par rapport au soleil - en un jour, c'est sa défintion.
- La terre fait le tour du soleil en 365,25 jours (et des poussières), c'est une autre définition de l'année.
- La division d''une journée en 12 parties le jour et 12 parties la nuit, date des égyptiens anciens : c'est la définition de l'heure.
- Un jour fait donc 24h.
- La lune accomplit un cycle pleine lune - pleine lune en 29,5 jours, ce qui a conduit à la définition du mois.
- La semaine de 7 jours pourrait avoir pour base les phases de la lune. Nouvelle lune, premier quartier, pleine lune, dernier quartier, que séparent un quart de la lunaison complète!!
Au début des calendriers les mois faisaient 29 ou 30 jours et on rajoutait des jours en fin d'année pour compéter à 365jours.
On peut même imaginer que les 365 jours annuels aient inspirré la division d'un cercle en 360°!
D'ailleurs, les assyriens utilisaient le système sexagesimal (base 60, nombre divisible par 2, 3, 4, 5, 6 10, 12, 15, 30), d'où les 60 minutes (de temps ou d'angle) par heure ou par degré, les soixante secondes (de temps ou d'angle) par minute (de temps ou d'angle). Fascinant que ce soit resté, non?
Donc, la rotation de la terre sur elle même fait que l'on voit le soleil tourner en 24h.
L'axe de rotation de la terre est incliné de 23° par rapport à son plan de rotation autour du soleil (l'écliptique).
C'est cette inclinaison qui produit les saisons.
Autre chose : Le soleil se lève (et se couche) 365 fois en un an, culmine plus ou moins haut, se lève plus ou moins tôt et plus ou moins à l'est, se couche plus ou moins tard et plus ou moins à l'ouest en fonction de la date dans l'année.
Mais, qu'en est-il des étoiles? Comment les retrouver dans le ciel et surtout les suivre pour les photographier ?
En un an un habitant de la terre voit le soleil se lever 365 fois, mais pendant ce temps, la terre fait en plus un tour autour du soleil.
Depuis la terre, on voit donc les étoiles se lever (pour celles qui se lèvent!) 366 fois ! Un lever de plus que le soleil.
Autrement expliqué, si la terre tournait sur elle même en un an, alors, pour chaque habitant de la terre le soleil serait fixe, visible ou invisible en fonction de son lieu d'habitation! La terre aurait alors une face éclairée et une face à l'ombre. Mais la terre tounant autour du soleil, les étoiles le ciel étoilé, ferait bien un tour pendant cette année!. C'est ce tour qu'il faut ajouter aux 365 tours par rapport au soleil. CQFD.
Lés étoiles doivent donc tourner plus vite que les soleil pour faire 366 tours en un an.
En 24 h le soleil fait un tour complet et les étoiles un tour + 1/365 ème de tour en plus, pour rattraper leur retard !!
Par un presque miracle (voir ci dessus la définition de l'année et des degrés, un tour fait 360° donc 1/365 ème de tour fait presque 1 °.
Les étoiles tournent donc d'à peu près 1° de plus que le soleil chaque jour, soit 3mn 56s en temps.
Un calcul rapide donne une vitesse de rotation des étoiles de 1 tour par 23h 56mn 4s.
Ceci a 2 conséquences.
- Les étoiles se décalent chaque jour d'un angle d'à peu près 1°, c'est à dire que, à la même heure que la veille, les étoiles sont à peu près 1 degré plus à l'ouest.
Ou encore que les étoiles retrouvent leur position de la veille 3mn 56s plus tôt.
Sauf pour les étoiles relativement au nord, le ciel que l'on voit en été n'est pas le même que celui que l'on voit en hiver. Il y a des constellations d'été, d'hiver, de printemps et d'automne. Par exemple, à nos lattitudes, Orion est bien visible en hiver, mais pas en été. A l'inverse la constellation du Sagittaire est visible en été, mais pas en hiver.
- Pour faire de la photographie, la lumière des étoiles étant faible, il faut faire des poses longues. Pour éviter de voir les étoiles faire des trainées sur les clichés, il faut donc que la monture suive précisement le mouvement des étoiles et doit donc avoir une vitesse de rotation de 1 tour en 23h et 56mn 4s.
Retour au sommaire
- Distances et temps
Parce que les distances entre les astres n'ont rien à voir avec les notres sur la terre, les astronomes utilisent des unités plus appropriées:
- Le temps lumière, en particulier l'année lumière (al).
La vitesse de la lumière étant d'environ 300 000 km/s, on peut mesurer les distances en unités correspondant à la distance parcourue par la lumière pendant un temps donné (seconde, minute, mois,année).
La lune est à peu près située à 380 000 km, la lumière met donc un peu plus d'une seconde pour nous en parvenir. On dit que la distance terre lune est d'à peu près 1seconde lumière.
Une année lumière est donc la distance parcourue par la lumière en une année.
= 300 000 km x 60s x 60mn x 24h x 365jours = 9 460 730 Millions de km !!
A cette aune,
- Le soleil est situé à 8 mn lumière.
- Jupiter environ à 1h solaire (cela change en fonction de sa positoion sur l'orbite)
- Notre galaxie, la voie lactée mesure 100 000 années lumière de diamètre..
- Les galaxies sont distantes de plusieurs millions à plusieurs milliards d'années lumière..
- L'univers étant vieux de 13,6 millards d'années, on pourrait en déduire que sa dimension est de 13,6 milliards d'années lumière. Mais c'est oublier que l'univers est en expansion. Et rien n'interdit que l'espace se dilate plus vite que la lumière. On estime que la dimension de l'univers serait plutot de 41 milliards d'années lumière....
Conséquence sur la notion d'age des objets visualisés.
Comme c'est par la lumière que nous voyons les astres, ce que nous voyons d'un objet situé à 1 million d'années lumière est vieux de 1 millions d'années (aux effets dus à l'expansion de l'univers près!)..
Avec les puissants téléscopes professionnels on voit des objets situés à des milliards d'années lumière et donc vieux d'autant de milliards d'année.
Plus on voit loin, plus l'image que l'on voit est "vieille".
A cause de la vitesse de la lumière, que rien ne peut dépasser, pas moyen de voir les astres très lointains tels qu'ils sont maintenant, mais cela a t-il un sens???
D'autres unités de mesure des distances astronomiques.
- L'Unité Astronomique
L'Unité Astronomique est la distance moyenne Soleil - Terre, soit à peu près 150 Millions de km.
- Le Parsec
Le parsec est la distance depuis laquelle on verrait la distance terre/soleil sous un angle de1seconde d'arc.
1 Parsec (pc)= 3,26 années liumière
Retour au sommaire
Dimensions des objets du ciel et champ visuel
Il y 2 notions de dimensions:
- La dimension vraie exprimée en unités de longeur ( km, ua, parsec,années lumière).
- La dimension vue de la terre, exprimée en angle.
Pour l'astrophotographie, la dimension angulaire est la plus importante, car c'est elle qui donne la dimension d'un objet dans les instruments.
Dimensions angulaires usuelles.
- Soleil : autour de 30 ' (minutes d'arc), 1/2 degré.
- Lune idem que le soleil, ce qui explique pourquoi la lune masque presque complètement le soleil lors des eclipses.
- Jupiter 30" (secondes d'arc).
- Autres planètes : quelques secondes d'arc.
- Nébuleuses. Dimensions variant de quelques minutes d'arc à quelques degrés
La nébuleuse d'Orion M42 fait 66' (2 fois la lune!)
Les dentelles du Cygne font 2 à 3 degrés , soit une surface de 45 fois la lune (en valeur d'angle !)
- Nébuleuses planètaires. Quelques secondes d'arc, comparables à celles des planètes, d'où leur nom.
- Galaxies. de quelques dégrés (3° pour la galaxie d'Andromède!) à quasiment invisible !!
Champ visuel et photographique
La dimension angulaire des objets célestes doit être prise en compte pour le champ visuel ou photographique.
Le champ visuel est fonction de la focale du télesope et de la focale de l'oculaire.
Le champ photographique est fonction de la focale du télescope F et de la taille du capteur C, par la formule champ= 2 atan(C/2F).
Par exemple, avec les capteurs standard des reflex numérique (23,4 x 15,7 mm) la lunette 130/910 donne un champ de 1°23' x 55', soit 2 fois la lune.
Ce qui veut dire que pour voir un objet large, il faut diminuer la focale au moyen d'un réducteur de focale, inversement pour un objet de faible dimension angulaire il faut augmenter la focale au moyen d'un doubleur de focale.
Retour au sommaire
- Lunettes et télescopes
Il existe 2 grands types d'instruments optiques pour l'astronomie, les lunettes astronomiques et les télescopes.
Les lunettes comportent 1 à 3 lentilles convergentes formant l'objectif.
Les télescopes sont constitués au minimum d'un miroir principal convergent et d'un miroir secondaire qui renvoie la lumière vers un oculaire.
Pour "voir" l'image renvoyée par le miroir ou par la lentille, il faut soit un oculaire, soit un boitier d'appareil photo (l'appareil de prise de vue remplace alors l'oculaire classique)..
Il existe plusieurs "formules" de télescopes:
- Newton : le plus simple. Un miroir primaire parabolique et un miroire secondaire à 45°, oculaire sur le coté. Focales plutot courtes pour le ciel profond
- Cassegrain: Idem mais miroir secondaire face au primaire percé, oculaire derrière le primaire
- Schmidt Cassegrain. Comme le Cassegrain mais avec un miroir primaire sphérique et lame corrective à l'entrée du téléscope. Focales plutot longues, pour les planètes.
- Maksutov
- Ritchey-Chrétien...
Avantages / Inconvénients:
- Un miroir est bien plus facile à fabriquer,et est donc bien moins cher qu'une lentille.
- Un miroir ne produit pas d'abérration chromatiques. L'abérration chromatique est le fait que, sans correction, les rayons de différentes couleurs qui traversent une lentille ne convergent pas au même endroit.
- Un télescope comporte un miroir secondaire tenu par des morceaux de métal, qui occulte une partie de la lumière et induit un moindre contraste et l'apparition d'aigrettes.
- Pour limiter ou supprimer les abérrations chromatiques, l'objectif d'une lunette doit comporter 2 ou 3 lentilles dont une au moins de type Ohara PL 51 ou 53 qui participe à cette limitation ou suppression. On parle de lunette ED (2 lentilles) ou Apochromatique (3 lentilles).
Caractéristiques des lunetttes et télescopes.
Les 2 principales caractéristiques sont le Diamètre, la Focale. On calcule alors l'Ouverture.
- Le diamètre D est la principale caractéristique car plus l'ouverture est grande, plus l'instrument récolte de lumière, ce qui est intutivement très important car la quantité de lumière émise par les astres est très faible.
Le diamètre est aussi un paramètre important dans la résolution des images. Plus le diamètre est grand plus on pourra séparer des objets proches.
- La focale F es la distance entre le miroir, ou l'objectif, et le point de convergence de la lumière. La focale influe sur le champ visuel et sur le grossissement.. Pour "voir" des objets étendus il vaut mieux une petite focale (<1000mm), pour "voir" des objets peu étendus (planètes, nébuleuses planétaires) il vaut mieux une focale longue (> 1000mm).
- L'ouverture est le rapport F/D. Cela donne une indication sur la luminosité, plus elle est petite plus l'instrument est lumineux, comme en photographie.
Grossissement.
En astronomie, on ne cherche pas forcément à avoir de forts grossissements, la quantité de lumière récoltée passe avant.
On peut cependant calculer le grossissement en divisant la focale de l'instrument F par celle de l'oculaire f, G = F/f.
Retour au sommaire
- Catalogues
Afin de mieux identifier les objets célestes, et vu leur nombre "astronomique" les astronomes utilisent des catalogues.
- Catalogue M pour Messier. En 1774, Charles Messier a publié un catalogue d'objets diffus. A cette époque, il n'était pas encore possible de faire la distinction entre nébuleuses, amas et galaxies !! Il existe 103 objets catalogués M. Vu les moyens de l'époque il s'agit évidemment des objets les plus "gros"!
- NGC. Pour "New General Catalog. of Nebulae and Clusters". Ce catalogue comporte 7840 objets du "ciel profond" recensés par John Dreyer jusqu'en 1888.
- IC. pour " Index Catalog". .John Dreyer acomplété son catalogue NGC par le catalogue IC. Ce catalogiue contient plus de 5000 objets.
- HIP pour "Hiparcos".. Il s'agit d'un catalogue d'étoiles résultant de la mission du satellite Hiparcos lancé par l'Agence Spatiale Européenne ESA. 118218 étoiles dontt le satellite a calculé la position précise et la parallaxe.
Retour au sommaire
Relativité
Les physiciens sont en très grande majorité d'accord pour dire que l'univers peut être décrit grâce à 2 grandes théories.
- La relativité, qui concerne plutot les objets de grandes dimensions (étoiles, galaxies, univers...)
- La mécanique quantique qui décrit plutot les objets de petites dimensions (atomes, particules élémentaires..)
La relativité a été décrite et formalisée par Albert Einstein
Il existe en fait 2 "relativités", la relativité restreinte et la relativité générale.
A ce jour aucune expérience n'a pu mettre en défaut ces 2 théories.
A ce jour aucune théorie n'a réusssi à "unifier" la relativité et la mécanique quantique.
Quand on tente d'expliquer des phénomènes à la limite des 2 théories, (par exemple le big bang), cela ne marche pas, on aboutit à des infinis....
* La relativité restreinte
Einstein est parti de l'observation du fait que la vitesse de la lumière "c" est la même quelle que soit la vitesse du référentiel dans lequel on la mesure.
Autrement dit, la vitesse de la lumière dans le vide (c = 300 000 km/s) est la même pour tout observateur, quelle que soit sa vitesse propre.
Cette vitesse est la vitesse maximum pouvant être atteinte, en l'occurence par des objets sans masse.
Cette vitesse est en fait une limite intrinsèque à notre univers (comme les constantes universelles), elle est structurelle à l'Espace-Temps
Cette vitesse est la vitesse maximum applicable à des objets sans masse, qui n'a pas de lien avec la lumière autre le fait que la lumière est composée d'"objets" de masse nulle.
Einstein a établi que cette vitesse limite est aussi liée au fait que le principe de causalité -qui lie un effet à une cause antérieure- serait violé, si des objets allaient plus vite que la lumière.
Tout cela permet aussi d'affirmer que l'on ne peut pas retourner dans le passé et donc qu'il est impossible de le modifier.
Ces découvertes qui concernent les objets en déplacement à vitesse constante entrainent plusieurs conséquences:
- Aucun objet "matériel" ne peut atteindre la vitesse de la lumière, l'énergie qu'il faudrait dépenser pour l'atteindre étant infinie!
- L'espace et le temps sont liés. On parle d'Espace-Temps (à 4 dimensions donc).
- Les dimensions de l'espace et du temps sont couplées pour respecter la vitesse maximum, celle de la lumière.
- Dans cet espace les cordonnées d'un objet sont ct, x,y,z., avec c vitesse de la lumière.
- Le temps ne s'écoule pas de la même façon pour deux objets en mouvements l'un par rapport à l'autre : Pour un observateur le temps d'un objet en mouvement par rapport à lui passe plus lentement, ou, formulé autrement, une horloge en mouvement retarde par rapport à une horloge au repos.
- On peut aussi en déduire que la longeur d'un objet en mouvement parait plus court à un observateur immobile (relativement).
- Pour un photon, le temps n'existe pas. Le temps n'existe que pour les objets ayant une masse!
- Quand on se déplace on échange du temps contre de l'Espace.
- Et, grosse cerise sur le gros gateau, de la relativité restreinte on infère une équivalence entre la masse m d'un objet et son énergie E grace à la fameuse équation E= mc².
C'est sur ce principe que sont basés les accélérateurs de particules. On crèe une énorme quantité d'énergie en faisant se percuter 2 particules accélérées à très haute vitesse, et cette énergie cinétique se transforme en particules que l'on peut observer.
C'est aussi cette loi qui exlique le fonctionnement des étoiles (voir le chapitre sur les étoiles), et qui a "permis" l'élaboration des bombes atomiques à fission et à fusion.
Cela a aussi des effets optiques, par exemple pour un observateur qui approche la vitesse de lummière, tous les objets lumineux semblent se rassembler vers l'avant, jusqu'à ne faire plus qu'un point.
Pour calculer le facteur de ralentissement du temps ou la rétrecissement des longueurs a été défini le paramètre gamma
avec (
) et 
avec (
)Gamma est égal à 1 pour des vitesse faibles et augmente exponentiellement (c'est à dire d'abord doucement puis fortement) quand on se rapproche de la vitesse de la lumière.
Ce paramètre n'est donc significativement différent de 1 que lorsqu'on s'approche au minimum des 90% de la vitesse de la lumière.
Plus de précisions mathématiques sur ce gamma sur https://fr.wikipedia.org/wiki/Facteur_de_Lorentz
Regardez cette vidéo aszez didactique sur la relativité restreinte
Ces effets ne sont cependant détectables que pour des vitesses se rapprochant de la vitesse de la lumière, donc bien bien loin des vitesses que nous connaissons.
Notion d'intervalle.
On peut en relativité restreinte, généraliser le théorème de Pythagorre.
Dans un espace à 2 dimensions le théorème de pyhagore dit AC²+BC² = AB² qui donne la relation entre l'hypothénuse AB et les cotés d'un triangle AC et BC d'un triangle rectangle en C.
AB peut être considéré comme l'intervalle entre les extrémités du triangle A et B.
En relativité restreinte, on parle d'espace à 4 dimensions x,y,z et t
on définit la grandeur s que l'on appelle "intervalle", qui est définie par : ds²=cdt²-dx²-dy²-dz²
où c est la vitesse de la lumière, ds² représente le carré de l'intervalle, dt² le carré de l'intervalle sur l'axe du temps, dx² le carré de l'intervalle sur l'axe des x, dy² le carré de l'intervalle sur l'axe des y et dz² sur l'axe des z....
Cette égalité répond à la nécessité d'un intervalle nul pour la vitesse de la lumière.
En relativité restreinte cet intervalle est invariant dans tous les référentiels inertiels, quelle que soit leur vitesse relative, éventuellement s'approchant de la vitesse de la lumière. Inertiel veut dire à vitesse rectiligne constante, ou encore soumis à aucune force.
Dans cette égalité, on remarque que les coordonnées spatiales sont affublées d'un signe "-" !
* La relativité générale
Einstein a voulu faire coller les lois de la gravitation avec la relativité restreinte.
L'idée de base est que l'on ne peut pas différencier une accélération (un changement de vitesse) due aux effets de la gravitation de celle due à une force externe.
Par exemple, si on s'imagine dans une cage sans fenêtre, et que nous sentons notre "poids " qui nous fait tenir debout sur le plancher, est ce du au fait que l'ascenseur, s'il est loin de tout objet massif, est soumis à une accélération transmise par un cable, ou est ce parce que nous sommes attirés par une grande masse (par exemple la terre)?
C'est le principe d'équivalence qui dit qu'aucune expérience ne permet de savoir si l'on subit un gravité ou une accélération.
On peut aussi formuler cette découverte en énnonçant l'égalité entre la masse "inerte", qui nécessite d'être soumise à une force pour être accélérée (ou freinée!), et la masse "grave" qui subit la gravitation.
La masse inerte et le masse grave sont égales, et ce ne peut être un hazard!
Grace à ce principe, on peut énnoncer que les lois de la physique sont conservées quel que soit le mouvement du référentiel, uniforme ou en accélération. On a généralisé le principe de relativité.
Il se posait aussi le problème de la transmission instantanée des forces de gravitation, ce qui est à priori contradictoire avec la vitesse limite c.
Einstein émis la théorie qu'en fait les masses déforment l'espace-temps et en modifient la géométrie.
La trajectoire d'un objet en mouvement n'est pas du à l'objet mais à l'espace-temps tel qu'il peut être déformé par d'autres objets.
La relativité générale ennonce que la gravitation n'est pas une force mais une déformation de l'espace temps causée par les masses.
L'esapce-temps est dynamique!
Il y a
Des équations d'Einstein dites de la relativité générale on peut déduire que
- La matière dit à l'espace temps comment se déformer, se courber
- La déformation de l'Espace Temps détermine la façon dont les objets (matériel, lumière, energie) peuvent ce mouvoir.
C'est bien là la difficulté pour apréhender la relativité générale, car cela ressemble à un serpent qui se mord la queue!
Equation d'Einstein
Il y a un lien indéfectible entre le contenu (la matière) et le contenant (la géométrie de l'espace-temps.
Ou encore: l'espace-temps est un champ en interaction avec les autres champs de matière (Aurélien Barrau).
Autre énonciation par l'exemple : Le soleil déforme l'espace-temps, la Terre ne fait que suivre une trajectoire "inertielle" et donc en ligne droite, sauf que la ligne droite devient une ligne courbe dans cet espace-temps déformé par le soleil.
- Tout objet s'il n'est soumis à aucune force suit les courbes dessinées par cette géométrie déformée. La déformation due à un astre, si on ramène les 3 dimensions de l'espace à 2, ressemble à un entonnoir. Un objet sans vitesse va tomber dans cet entonnoir, pour ne pas tomber il doit être en mouvement et tourner autour du centre de cet entonnoir.
- De même que les objets ayant une masse, la lumière émise par les astres est déviée par tout objet massif, ce qui a été vérifié avec le soleil.
- La lumière des galaxies lointaines est déviée par des objets massifs situés sur son trajet, d'où la possibilité de voir plusieurs fois une même galaxie lointaine (effet de "lentille gravitationnelle").
- Le système de localisation par GPS doit prendre en compte la déformation du temps due à la masse de la terre.
- C'est la relativité généale qui a permis de postuler l'existence des trous noirs, dont l'existence n'est plus mise en doute, en particulier au centre des galaxies.
- La géométrie de l'espace-temps soumise à la présence de masse, n'est pas euclidienne.
Le théorème de pythagore n'est plus applicable, la somme des angles d'un triangle n'est égale à 180°!
Pour mieux apréhender les théories des relativités, allez voir aussi sur YouTube les conférences d'Aurélien Barrau sur la théorie du Big Bang et celles de Christophe Gallfard.
Retour au sommaire
Trous noirs.
Les propriétés de ces objets sont encore mystérieuses et hors d'atteinte des expériences.
Les trous noirs possèdent une limite dite "horizon" duquel même la lumière ne peut s'échapper. La densité à l'intérieur de cet horizon dépend de la quantité de matière incluse dans le trou noir.
Les objets massifs déforment l'espace-temps (relativité générale), tous les objets, massifs ou non (lumière) subissent cette déformation, leur trajectoire est déviée car elle suivent les géodésiques.
Les trous noirs déforment si fortement l'espace temps que même la lumière ne peut en sortir.
Pour une étoile, toute la masse se trouverait concentrée en un point.
La densité théorique à l'intérieur de l'horizon peut cependant être faible pour des très très très (très) grandes massses.
La densité théorique du trou noir super massif au centre de notre galaxie serait de l'ordre de celle de l'eau!
On pourrait y rentrer sans être détruit, mais on ne pourrait en sortir.
L'univers n'est il pas un énorme et gigantesque trou noir ?
Tout ça se complique
-si le trou noir est issu d'un objet en rotation, rotation qui a été accélérée par la réduction de (conservation du moment cinétique).
- si le trou noir porte une charge électrique.
Trou noir de Schwarzschild.
Karl Schwartzchild a appliqué les équations d'Einstein aux trous noirs.
Il a découvert et calculé le rayon de Schwarzchild qui est en fait l'horizon du trou noir, c'est à dire la taille en deça duquel la lumière ne peut plus sortir.
Ce rayon est fonction de la masse du trou noir.
R= 2xGxM/c².
G constante de la gravité, M masse du trou noir, c vitesse de la lumière.
Pour exemples, le soleil trou noir ferait 3km de diamètre, la Terre, 8,9mm
Trouvé dans Wikipedia : Dans le cas d'un trou noir supermassif, du genre de ceux que l'on trouve au centre de nombreuses galaxies, le trou noir a une masse de quelques millions à plusieurs milliards de masses solaires, pour un rayon de plusieurs millions à plusieurs milliards de kilomètres, soit moins que la taille de l'orbite de Neptune
Des ogres cosmiques?
Contrairement aux frayeurs qu'ils peuvent donner, les trous noirs ne sont "dangereux" que si l'on s'en approche trop!
Si le soleil était remplacé par son équivalent en trou noir (rayon de 3km), le terre et les planètes continueraient de tourner normalement... sauf qu'il ferait sacrément froid et sombre, et qu'on ne verrait pas autour de quoi on tourne.
Il faudrait s'en approcher très près, bien plus près que Mercure pour y être englouti.
On a identifié qu'il y avait un énorme trou noir au centre de notre galaxie, identification rendue possible par la visualisation de plusieurs étoiles qui tournent très rapidement en ellipses très allongées autour d'un objet, très petit et invisible.
Emissions d'énergie dans l'environnement des trous noirs.
Les trous noirs peuvent être et sont souvent de gros émetteurs d'énergie.
En effet la matière qui s'approche suffisament du trou noir, tombe en spirale (la vitesse radiale n'est que très rarement nulle) vers le trou noir. en accélérant. On parle de disque d'accrétion.
Cela génére des vitesses gigantesques et donc des frottement qui chauffent très fortement cette matière. On parle de vitesses approchant la moitié de la vitesse de la lumière. Cet échauffement provoque des rayonnements très intenses jusqu'à émettre des rayons X.
Ces trous noirs entourés d'un disque d'accrétion sont aussi à l'origine de jets très puissants de particules et de jets qui semblent émerger des "poles" du trou noir, c'est à dire perpendiculairement au disque d'accrétion.
Déformation de l'espace et du temps.
Les trous noirs induisent une déformation de l'espace temps importantes à leur proximité:
- Bien sur l'espace est très déformé, induisant des déviations très importantes des rayons lumineux passant à proximité. Certains rayons peuvent faire plusieurs fois le tour du trou noir.Un observateur distant devant qui un trou noir "passerait" observerait des déformations visuelles de l'arrière plan.
- Le temps aussi est déformé. Le temps à proximité du trou noir est ralenti (par rappport à un observateur resté à distance) au point, par exemple, qu'un cosmonaute "tombant" sur le trou noir paraitrait s'immobiliser juste avant son passage de l'horizon.
La théorie de la relativité infère que dans les trous noirs, le temps et l'espace s'interchangent l'un l'autre, le temps devient de l'espace et l'espace du temps. Ce n'est plus le temps qui s'écoule mais l'espace!!!! (Aurélien Barrau)
A l'intérieur d'un trou noir quoiqu'on fasse pour "fuir" la singularite centrale, on ira d'autant plus vite vers elle!
Dans un trou noir, la lumière va plus vite que la lumière car entrainée par l'espace temps.
Trou noir de Kerr
Un cas interressant est celui de trous noirs en rotation.
C'est en fait le cas général, tout tourne!
Ce peuvent être des trous noirs issus d'étoiles qui tournaient sur elles mêmes avant de s'effondrer. La conservation du moment cinétique impose que l'objet plus petit que l'étoile d'origine tourne encore (bien) plus vite. On parle alors de trou noir de Kerr.
L'espace temps autour et dans le trou noir tourne, et fait subir cet entrainement à tout objet qui s'approche!
Dans ce cas (général donc) la singularité a une forme d'anneau. Anneau qui peut être traversé?
Des trous noirs de Kerr on pourrait même extraire de l'énergie (de rotation)!
Trous noirs qui s'évaporent.
Du point de vue de la mécanique quantique, le vide n'est pas vide. Sans arrêt il se crée des paires de particule et antiparticule, qui disparaissent très rapidement en s'anihilant.
Si une paire de particues apparait près de l'horizon de (petits) trous noirs, il est possible qu'une des particules tombe et disparaisse dans le trou noir tandis que l'autre "survit" et nous apparait comme issue du trou noir. L'énergie de la particule ingérée par le trou noir étant négative, le trou noir diminue. On a donc bien un effet qui provoque l'évaporation du trou noir. Cette évaporation s'effectue d'autant plus rapidemeent que le trou noir est petit (de masse faible) ce qui peut expliquer qu'on ne trouve pas de micro trous noirs, car ils se seraient évaporés depuis longtemps!
Regardez cette vidéo. La lumière peut faire plusieurs tours autour d'un trou noir avant de parvenir à un observateur!
Retour au sommaire
Ondes gravitationnelles.
La théorie de la relativité générale décrite par Einstein prévoit l'existence d'ondes gravitationnelles.
Il s'agirait d'onde qui déforment l'espace-temps lors d'évennement gravitationnels, par exemple le mouvement d'une étoile, son effondrement, son explosion, la fusion d'objets massifs....
La détection en est très difficile car les déformations sont très faibles, de l'ordre de la taille d'un atome!.
La détection se fait par la mesure d'objets qui se déforment lors du passage des ondes gravitationnelles.
Les détecteurs actuels consistent en 2 rayons laser perpendiculaires dont on mesure le déphasage lors des déformaions de l'espace-temps.
On ne peut détecter actuellement que des évennements très violents, mais cela donne des perspectives d'une nouvelle astronomie hors rayonnement électromagnétique.
Une première détection avérée a été faite en septembre 2015, l'évennement détecté serait la fusion de 2 trous noirs..
Depuis, on n'a détecté que quelques évennements eux aussi causés par la fusion de trous noirs (primordiaux?)!!
Retour au sommaire
* Physique quantique
La physique quantique concerne principalement les objets du domaine atomique et entre autres les particules dites élémentaires.
Cette théorie a été initiée entre autres par la découverte de l'effet photo-électrique (mais aussi par le problème du corps noir).
Par cet effet photo-électrique, un atome émet des électrons lorsqu'il est éclairé par de la lumière. Or, la lumière étant composée de photons, une énergie minimum des photons est nécessaire pour expulser les électrons. Il y a un seuil, une énergie minimum en deça duquel l'atome n'émet pas d'électron, quelle que soit la quantité de lumière envoyée. Ce minimum est lié à la constante de Planck h.
Selon la physique quantique, l'énergie E d'un photon est E = h.f , avec f la fréquence de la lumière et h la constante de Planck.
La constante de Planck h est très petite : h ≈ 6,62×10-34 Joule⋅seconde. C'est le minimum d'action possible.
Pour arracher des électrons à un atome il faut donc fournir une énergie minimum, et donc que les photons aient une fréquence minimum.
Toute interaction entre particules doit être un multiple de h, on a affaire à des multiples d'un quantum, des quantas.
La nature quantique n'est pas continue, les propriétés et les interactions des particules ne peuvent prendre que des valeurs dites "discrètes", par paliers.
La faible valeur de h explique pourquoi h est sans effet visible sur le monde macroscopique.
Pour mémoire, la lumière visible ne constitue qu'une partie du spectre électromagnétique.
On voit que plus on monte en fréquence, plus l'énergie du photon est élévée: les photons des rayons X sont plus énergétiques que ceux de lumière visible. Les photons de lumière visible sont plus énergétiques que les ondes radio.
L'énergie des photons (lumière) émis par des atomes qui se dé-excitent par descente d'électrons sur des couches plus basses, ne prend que des valeurs précises dites discrètes ( non continues ou en escalier), qui se concrétisent par des des raies d'émission, spécifique à chaque atome. Ceci est bien utile en astronomie car c'est ainsi que l'on, identifiie les éléments qui émettent des rayonnements électromagnétiques, en fonction des raies en émission ou en absorbtion des spectres analysés.
Les électrons ne peuvent pas occuper toutes les orbites (si orbite il ya !) autour d'un noyau atomique. Les orbites sont quantifiées.
Ceci explique, entre autres, pourquoi les electrons ne "tombent" pas sur le noyau.
Les électrons peuvent "sauter" d'un niveau à un autre. Pour monter d'un niveau ils doivent recevoir au minimum une quantité précise d'énergie (les fameux quantas). Un electron qui descend d'un (ou plusieurs) niveaux eméttra un photon d'une énergie précise, correspondant à la différence d'énergir enyre les 2 niveaux. et donc d'un longeur d'onde précise.
Chaque atome possède sa propre signature spectrale, qui correspond aux longeurs d'ondes fonction des changement de couches des éléctrons.
Un autre effet découvert est la dualité onde-particule. Des expériences montrent que toutes les particules peuvent se comporter soit comme des ondes soit comme des particules, mais jamais les deux en même temps.
Les ondes peuvent se caractériser par l'effet des interférences, les particules peuvent se caractériser par leur énergie ou leur impulsion.
Ce qui explique par exemple qu'un flux d'électrons produisent des interférences, comme la lumière, lors d'un passage au travers de 2 fentes.
C'est sur ce principe qu'est basé le microscope électronique, les électrons qui sont pourtant des particules, sont utilisés comme une onde pour explorer la matière, de façon plus fine que la lumière.
Une autre découverte est appelée "principe d'incertitude de Heisenberg"..Ce principe postule qu'il est impossible de mesurer simultanément la vitesse et la position d'un objet ou plus précisemeent (merci à Etienne Klein dans "Petit voyage dans le monde des quantas") que les particules ne possèdent pas à fois une position et une impulsion.
Une autre version du princioe d'incertitude est qu'on ne peut pas connaitre simultanément l'énergie et la durée de vie d'une particule. Ce qui a pour conséquence que le vide est rempli de couple particules qui apparaissent et disparaissent.
On ne peut pas connaitre la position d'un électron, mais seulement une probabilité de présence P en un point.
Mathématiquement, P est égal au carré du module de "a", amplitude de probabilité. a est un nombre complexe (de type a+ib où i² =-1), fonction des coordonnées d'espace et de temps de l'évennement de mesure.
Les électrons ne peuvent pas être assimilés à des objets tournant autour du noyau, comme le sont les planètes autour du soleil, mais forment plutot un nuage de probabilité de présence.
Les particules élémentaires peuvent être vues comme des ondes de probabilités, qui donnent pour tout point de l'espace, la probabilié qu'un observateur les détectent s'il y dispose un instrument de mesure.
La mécanique quantique postule, que sans arrêt se constitue des couples particule/antiparticule qui disparaissent très vite. Ces particules ont une mass et donc une énergie. L'énergie du vide est une candidate à l'explication de l'énergie noire.
L'effet le plus intrigant de la physique quantique est l'intrication quantique.
Pas facile à expliquer...
L'effet, maintenant bien vérifié par plusieurs expérience (dont celle d'Alain Aspect,) est le suivant:
Si on produit une paire de particules ayant chacune une propriété opposée à celle de l'autre (par exemple le spin), si on mesure la propriété de l'une des particules, on est sur que l'autre particule possède alors la propriété opposée, ceci quelle que soit la distance qui les sépare, bien entendu les propriétés des particules ne sont pas fixées au départ.
Cette propriété pourrait être utilisée pour transmettre des messages codés en s'assurant qu'ils n'ont pas été interceptés.
Retour au sommaire
* Relativité générale et quantique.
Un autre aspect de ces théories fait appel à la notion de force (et donc de champ...):
L'univers serait régi par 4 forces :
- La force éléctromagnétique : Atome, Magnétisme
- La force faible qui préside à une sorte de radioactivité
- La force forte qui maintient les protons et les neutrons au sein des noyaux d'atomes
- La force gravitationnelle, qui est s'exerce entre masses.
Les 3 premières forces ont fait l'objet de théories d'unification dans le cadre de la mécanique quantique, c'est à dire de théories qui unissent leurs propriétés à (très) haute énergie.
La force gravitationnelle plutot décrite par la relativité générale résiste à cette unification.
Mais qu'en est-il des objets petits et rapides, de l'univers lorsqu'il était ponctuel, du comportement de la matière et du temps au sein des trous noirs ??
Jusqu'ici, aucune théorie n' a réussi à unifiier ces 2 théories.
Un des problèmes est que en relativité , le temps est une coordonnée comme les autres et elles ont le même rôle, et liées à elle, en mécanique quantique le temps est un paramètre extérieur; l'espace et le temps n'ont pas le même rôle
Une théorie, qui en reste une, est assez séduisante. Il s'agit de la théorie des cordes (strings en anglais).
Selon cette théorie, toutes les particules pourraient être décrites comme de minuscules cordes en vibrations. On peut imaginer de minuscules elastics. Cette théorie introduit jusqu'à 7 nouvelles dimensions. Elle parait résoudre tous les problèmes, mais les dimensions en cause, et donc les énergies à mettre en oeuvre pour sonder les cordes est hors de portée des instruments actuels, et le restera longtemps.
Une autre théorie est la gravitation quantique à boucles.
Retour au sommaire
Masse
Il existe 2 définitions de la masse
- La masse "grave".
La masse grave décrit une quantité qui est soumise à la gravité.
Tous les objets massifs s'attirent entre eux.
Plus précisement toute masse exerce une force sur toutes les autres masse, et cette force ne dépend pas de la masse sur laquelle elle s'applique!! nC'est ce qui fera comprendre à Einstein que la gravitation n'est une force!,
Newton a décrit la gravité avec l'équation suivante:
La force de gravité est F= G x M1 x M2 / D² (Avec G constante, M1 et M2 la masse des 2 objets, D est la distance entre les 2 objets)
C'est la masse grave qui donne un poids à tous objets sur terre car ils sont attirés par la masse de la terre.
C'est cette masse qui est impliquée dans la relativité générale en ce qu'elle déforme l'espace temps, et qui donc décrit plus précisement les trajectoires des objets dans cet espace temps.
- La masse "inerte".
C'est la quantité qui resiste à tout changement de vitesse (linéaire ou circulaire, positive ou négative), c'est à dire qui résiste à toute accélération.
Cela se concrétise par l'équation A = F / M. (Avec A l'accélération, F la force appliquée à l'objet et M la masse de l'objet)
Pour une même force F appliquée sur un corps, l'accélération a est donc inversement proportionnelle à la masse.
La masse résiste à l'accélération...
La relativité générale est décrite à partir du principe d'équivalence qui dit que les 2 masses grave et inerte sont égales!
Ces deux définitions décrivent en fait la même chose...
Retour au sommaire.
La vie
Bien sur, si j'écris cette prose c'est que je suis vivant.
Et je suis consient de l'être!
Qu'est ce que la vie, un être vivant?
Pourquoi existons nous?
De mon point de vue, la vie pourrait être définie comme une organisation de la matière en organismes, organismes capables de se reproduire, de se nourir, de transformer leur environnement, d'évoluer et de s'adapter....
Les organismes vivants cherchent systématiquement à conquérir littéralement leur environnement, éventuellement au dépens des autres formes de vie, les seules limitations étant les resssources disponibles et des équilibres avec les autres organismes.
Manque de pot, l'humanité s'est libéré de ces limitations et se répand... à grande vitesse!
Rien ne lui résistera, jusqu'à peut-être atteindre des limtes qui provoqueront sa disparition et laissera tranquile la planète et la vie qui aurait résisté à ce massacre.
Dans l'histoire de la vie sur terre, il y a eu 5 grandes extinctions de masse. Jusqu'à 85% des espèces. Sans ces extinctions nous ne serions sans doute pas là. Ne sommes nous pas les moteurs d'une sixième extinction?
Les cinq extinctions.
Chaque extinction a été le début d'une nouvelle ère géobiologique.
il y a eu:
- 444 Millions Années (MA), fin Ordovicien: 86% des espèces disparues
- 375 MA, Dévonien tardif : 75%
- 251 Ma, Fin du Permien : 96%
- 200 Ma, Fin du Trias : 80%
- 65 Ma, Fin du Crétacé : 76%
Je suis intimement persuadé que la vie n'est qu'un épiphénomène.
Les lois physiques et de la chimie permettent - voire- favorisent l'assemblage d'atomes en molécules simples puis complexes capables de s'assembler pour former des organismes vivants. Lévolution qui favorise l'adpatation qui s'est faite sur des milliards d'année a fait le reste.
Sans doute cette propension à s'assembler et à s'organiser s'est retouvée en maints endroits de l'univers.
La propriété importante de la vie est de s'adapter à son environnement.
Par exemple, les mammifères se sont adaptés à l'atmosphère riche en oxygène, oxygène qui a été créé par d'autres organismes qui les ont précédés.
Notre vision s'est adaptée au pic d'énergie lumineuse émise par notre soleil.
La vie sur terre s'est adaptée à la présence d'eau...etc.
On continue à chercher les milieux qui reproduisent les conditions de la vie sur Terre, en pensant que ce sont les seules conditions favorables à la vie.
Je pense que l'on résonne à l'envers. La vie sur Terre est telle qu'on la connait car elle s'est adaptée aux conditions environementales de la Terre.
La vie a sans doute trouvé ailleurs d'autres conditions favorables ...à d'autres formes de vie, car adaptées à d'autres environnement.
Sur Titan, une des lunes de Saturne, par exemple il y a bien du gaz et des lacs.... de méthane. La vie ne pourrait-elle pas s'y installer?
Ou ailleurs dans des conditions de chaleur, de lumière, de ressources .... différentes.
Pourtant, pour moi la vie et surtout la notre n'est pas un but ou le but de l'Univers.
Pourquoi donner tant d'importance à la vie? Et surtout à celle qui nous ressemble?
L'univers n'est-il pas extraordinairement beau et interressant à admirer, à comprendre sans avoir à chercher NOS origines en bons enthropocentristes tristes que nous sommes.
Je ne comprends pas pourquoi on dépense tant d'argent à la recherche de trace de vie sur les planètes du système solaire.
Si on en trouve, qu'en fera t-on? Jouer à l'apprenti sorcier?
Pourquoi aucun signe d'autres êtres vivants "intelligents" dans notre univers, capables de communiquer, en radio par exemple?
On sait qu'il y a environ 100 Milliards d'étoile dans les galaxies typiques. On a recensé jusque 100 Milliards de galaxies.
Pas de raison que la plupart de ces étoiles ne "possèdent" pas des planètes.
Mais les autres étoiles et donc les planètes sont loin dans l'espace et dans le temps.
En terme de distance, la lumière (et donc la radio) met un peu plus de 4 ans à nous venir de l'étoile la plus proche (Proxima du Centaure)
En terme de temps:
Si on considère qu'une feuille de papier a une épaisseur de 1/10 mm, et si on dit qu'une feuille représente 1000 ans, 10 feuilles font 10 000 ans.
L'univers a autour de 14 milliards d'année. Cela fait une pile de feuille de papier haute de 1400 km!
Dans cette pile, l'humanité est capable de communiquer en radio seulement sur la dernière feuille, et encore seulement depuis 200 ans!.
Vues les dimensions de l'univers, pour que nous recevions un signal il faut qu'une civilisation ait émis un signal depuis la "bonne" feuille de papier de la pile, de façon à ce que le signal nous arrive dans la dernière feuille.
Très improbable. Et quel intérêt vu que la réponse attendue arriverait au moment d'une autre feuille qui n'existe pas encore!
Retour au sommaire.
Humanité
Bref je suis vivant, intelligent (qu'est ce que l'intelligence?), et je fais partie de cette humanité qui est en train de massacrer sa planète.
J'en suis conscient!
J'en ai honte! J'essaye de me faire petit, de nuire le moins possible, comme m'a dit un copain.
Je suis extrèmement triste et affligé quand je vois ce que nous infligeons à la planète! Ce n'est pas NOTRE planète, mais une planète dont nous sommes issus, dont nous dépendons malgré les croyances qui disent le contraire.
En vrac, les dégats auxquels je pense, la liste est longue :
- Les énormes surfaces naturelles bétonnées, goudronnées, la disparition des espèces, la réduction drastique de la biodiversité, le nombre d'oiseaux en baisse drastique en Camargue et ailleurs, les océans qu'on vide de ses poissons et coraux,
- On n'y pense pas trop mais on asiste à la réduction du nombre et de la diversité des micro organismes du sol et du plancton qui sont pourtant à la base de toutes, je dis bien toutes les chaines alimentaires
- Nos pare brises propres, sans insectes écrasés, les animaux réduits à vivre dans des réserves et l'impact de nos activités sur le climat, les océans qui deviennent des soupes de plastique....
- Et du nucléaire, plein, au risques d'accidents extrememnt graves qui stérilisent des régions entières. Au risque de laisser au futur le soin de s'occuper des quantités énormes de déchets radioactifs dangereux pour des milliers d'années. Quelle inconscience!
- Quand je vois les files ininterrompues de voitures et de camions sur les routes et autoroutes, jour et nuit, j'ai l'impression de toucher du doigt notre bêtise. Oui, je l'ai vu, j'y étais aussi!
Et ça continue....
Et ce n'est pas nouveau!
On a découvert que les humains ont provoqué des immenses incendies qui ont ravagé une partie de l'Afrique et de l'Australie aux temps préhistoriques.
Il est avéré qu'il y a eu des extinctions massives des grands animaux lorsque les humains ont posé les pieds en Australie et dans des régions dont il était absent auparavant...
;
L'humanité est faite de milliards d'humains, chacun avec ses préocupations propres.
Pas grand chose ne bougera, tant que notre petit confort n'est pas trop atteint.
Il me vient un exemple frappant de cette mentalité.
A cause du réchauffement climatique il fait de plus en plus chaud en été. Que font la plupart des humains, dès qu'ils en ont la possiblilité?
Il mettent la climatisation. La climatisation refroidit les intérieurs mais... réchauffe l'extérieur nous poussant à "pousser la clim". Cercle vicieux, sans parler du réchauffement causé par la production de l'energie nécessaire à l'alimentation des climatiseurs.
On dépense maintenant presque autant d'énergie l'été à se fefroidir que l'hiver à se chauffer!
J'espère que l'humanité ne développera jamais les moyens d'émigrer sur d'autres astres pour les "exploiter", les ravager comme nous le faisons sur notre planète.
J'en veux pas mal aux religions, du moins la plupart, spécialement les monothéistes, qui nous ont inculqué que l'Homme était le but ultime de notre monde, qu'il était "supérieur" le chouchou de Dieu et que le reste des ressources organiques et minérales étaient inférieures et donc exploitables.
L'Homme serait la merveille, tout l'Univers n'aurait comme but que de donner sa place à cet Homme.
Un rien présomtueux! L'univers s'est débrouillé pendant 13,6 milliards d'années moins 1 million sans l'humanité!
Sacré anthropomorphisme voire antropocentrisme!!
Comme vu plus haut, la terre n'est qu'une petite chose qui tourne autour d'une étoile parmi les 100 milliards de notre galaxie, elle même une parmi 100 milliards de galaxies.
Mais encore une fois la Vie telle que nous la connaissons n'existe t-elle que pour se répandre et occuper le maximum de place?
Grace à ses technologies, l'humanité ne semble pas avoir de limites dans cette expansion.
Et puis, moi humain, j'espère au fond qu'il n'y a pas d'autre humanité, qui comme la notre serait en train de massacrer sa planète.
La vie oui, mais au prix de quelle destruction?
Bien sur on peut penser à la beauté, à la valeur des réalisations de l'humanité, depuis les peintures de Lascaux jusque VanGogh et Picasso, depuis les pyramides jusqu'à l'arche de la Défense, depuis la brouette jusque la station spatiale. Mais à quel prix!
Et je pense que l'un ne va pas sans l'autre.
Je suis vivant, intelligent (?) , consient de l'être, conscient du mal que l'humanité cause à notre environnement.
La conscience entraine t'elle l'intelligence?
L'intelligence entraine t-elle la mise à disposition de moyens techniques qui dépassent de loin les capacités normales des animaux?
Ces moyens entrainent-ils la capacité de créer .... et de ravager!
Est ce que par hazard, le fait d'être conscient et intelligent n'entrainerait pas la forte propension à ravager?
Ce qu'il nous manque finalement c'est le RESPECT!
On ne respecte pas notre environnement, la nature et tout simplement la Terre.
Mais c'est général, il y a un manque de respect pour nos voisins, nos lieux de vie, notre environnement.....
Pourquoi?
Peut être les religions animistes ou les visions qui attribuent des esprits et donc du pouvoir à tous les objets de notre environnement (Animaux, plantes, rivières, montagnes) sont plus respectueuses de tout ce qui nous entoure. Quand je serai grand, je serai animiste!
Retour au sommaire.