Car, si le XIXe siècle fut le témoin d’un bond technologique sans précédent dans l’ère de l’industrialisation, le XXe siècle ne tarda pas à constater les limites de l’observation du ciel depuis le plancher des vaches.

Pourquoi concevoir un télescope spatial ?

L’observation ici-bas se heurte à un problème de taille : non seulement l’atmosphère complique l’obtention d’images parfaitement nettes du fait de ses distorsions, mais aussi elle est opaque pour la majeure partie du spectre électromagnétique.

En d’autres termes, il est impossible pour un radiotélescope de capter des signaux purs : entre interférences électromagnétiques émises par nos appareils et transmissions radio, l’absorption atmosphérique de basse et haute fréquence, la pollution radioélectrique moderne de nos communications, et la limitation angulaire due à la rotation de la Terre (fixes, les radiotélescopes sont dépendants de l’orientation de la planète pour observer les régions du ciel), ils doivent composer avec de nombreux facteurs limitant leur précision.

L’idée germa alors de se soustraire à tous ces inconvénients en l’envoyant là où nulle perturbation ne pourrait l’atteindre : dans l’espace ! Libéré, délivré de ces contingences, un tel instrument pourrait à loisir observer la région souhaitée plusieurs jours d’affilée, bénéficier d’une précision inédite puisque sans interférence, et donc repousser l’horizon visible en captant la moindre trace de lumière – ou d’onde.

Vers l’infini et au-delà !

Dès lors, les premières discussions concrètes sur la possibilité d’envoyer des instruments astronomiques en orbite terrestre remontent aux années 1940, et plus précisément 1946 alors que Lyman Spitzer, un astrophysicien américain, expose dans un article les avantages indéniables d’un télescope spatial. Il permettrait effectivement d’observer le cosmos dans les longueurs d’onde infrarouges et ultraviolettes, ce qui n’est pas possible sur Terre (notre atmosphère les filtre en grande partie).

Quel intérêt de viser spécifiquement ces portions du spectre lumineux ? Contrairement à la lumière visible, les infrarouges traversent les nuages de poussière ! De plus, ils mettent en évidence le décalage vers le rouge, c’est-à-dire l’éloignement des astres les uns des autres, et permettent de détecter les émissions thermiques. Quant aux ultraviolets, ils permettent d’analyser la composition chimique des atmosphères et de révéler la formation de jeunes étoiles, ainsi que les phénomènes énergétiques extrêmes tels que les supernovas.

C’est donc très tôt dans l’aventure spatiale que sera défini cet objectif : en 1962, à peine cinq ans après la mise en orbite du tout premier satellite artificiel, Spitzer sera chargé de présider une commission afin de définir les objectifs scientifiques d’un tel instrument optique.

C’est également cette année-là que la NASA lança ses premiers satellites d’observation dédiés à l’étude du soleil, suivie par la Grande-Bretagne.

Hubble, un accouchement difficile

Quatre ans plus tard, en 1966, des télescopes sont mis pour la première fois en orbite terrestre : OAO 1 (qui tombe en panne au bout de trois jours !) et OAO 2, qui réussira à tenir quatre ans. Ce succès, et les images inédites qu’il fournit (ainsi que celles d’OAO 3 lancé en 1972), convainquirent de se mobiliser pour un projet de plus grande ampleur.

La NASA se lance dès 1970 dans la définition concrète de ce projet, qui devra servir notamment à préciser la preuve de l’expansion de l’univers apportée par Edwin Hubble en 1929. En d’autres termes, il devra embarquer des instruments permettant de mesurer la vitesse à laquelle les galaxies s’éloignent les unes des autres. C’est donc tout naturellement que ce LST (Large Space Telescope) sera plus tard baptisé Hubble, en hommage à cet astronome américain.

Malheureusement, le projet connaîtra de nombreuses difficultés : en 1974, ses financements seront supprimés, puis rétablis à moitié seulement. En conséquence, les spécifications techniques sont revues à la baisse et l’ESA (l’agence spatiale européenne) accepte d’entrer à son budget en échange de temps d’observation. Les deux agences se partageront ainsi les tâches et la fabrication des instruments de mesure. Il faudra attendre 1977 pour que le financement nécessaire soit entièrement rétabli par le gouvernement américain.

Un appareil conçu pour durer

Vous le savez, toute construction ou outil se dégrade au fil du temps. Entre le vieillissement des pièces, les accidents, l’usure normale et autres imprévus, des opérations de maintenance ou d’entretien doivent être planifiées régulièrement. Sur Terre, c’est chose aisée : l’accès est facile, les contraintes et protocoles connus, quand une pièce doit être changée, on la fabrique et on la change, tout simplement !

Mais l’espace est un milieu particulièrement hostile et difficile d’accès. Une mission habitée se prépare des mois (voire des années) à l’avance, et s’avère toujours extrêmement périlleuse et coûteuse. Il s’agit de ne pas dilapider les 2 milliards de dollars dépensés pour fabriquer Hubble (prévu pour durer au moins 15 ans) au moindre problème survenu ! Le télescope de la taille d’un autobus sera donc conçu pour être réparé et amélioré périodiquement par des missions de maintenance portées par la navette spatiale américaine.

Eh oui, n’oublions pas qu’à 600 km au-dessus de nos têtes et lancé à 27 000 km/h autour du globe, l’écart de température est de 250° toutes les 45 minutes entre le jour et la nuit ! De quoi mettre à mal les métaux et les délicats circuits électroniques… Fort de l’expérience des OAO, il faudra s’attendre à des pannes – voire des accidents – auxquelles il faudra pouvoir faire face. Bien leur en a pris, car des problèmes, il allait y en avoir !

Drames, pannes et boulettes

Les équipes en charge de la construction d’Hubble et de son lancement travaillent d’arrache-pied pour une mise en place qui approche à grands pas. Mais en 1986, c’est le drame : la navette Challenger explose quelques minutes après son décollage, emportant dans la mort son équipage de sept astronautes.

Immédiatement, tous les projets spatiaux sont gelés : la mise en orbite d’Hubble est alors repoussée de trois ans. Les techniciens profitent de cette mise en pause forcée pour perfectionner les instruments embarqués. Enfin, en 1990, la navette Discovery le placera sur l’orbite prévue, concrétisant ce projet ayant vu le jour 20 ans plus tôt.

Malheureusement, les déboires de cet outil ultra-perfectionné ne faisaient que commencer. Tout d’abord, le déploiement de ses panneaux solaires assurant son alimentation en énergie ne se fit pas correctement. Il fallut les changer un mois après son lancement.

Ensuite, on s’aperçut au bout de plusieurs jours (les temps de pose de cet appareil sont très longs, c’est aussi un des avantages de la mise en orbite) que toutes les images étaient floues ! Après enquête, il s’avéra que son grand miroir avait été mal calibré par les deux ingénieurs en charge. Avec seulement 1,3 mm d’erreur (comme quoi, la taille compte parfois énormément), Hubble était complètement myope. La boulette ! Une grosse boulette.

De gros coups durs pour l’équipe qui avait passé vingt années de labeur sur ce projet, à batailler auprès des politiques et des administrations, devant à présent affronter les railleries mondiales des médias. Je pense que c’est à ce moment-là que le chef de projet a dû se bénir d’avoir prévu l’appareil pour faciliter les interventions ultérieures sur ses composants…

Un problème ? Une solution !

Comme il n’était pas possible de changer son miroir, il fallut contourner le problème. Hubble était myope ? On proposa de lui fabriquer des lunettes ! Ainsi qu’une nouvelle caméra principale spécialement calibrée afin de corriger ce défaut.

Entretemps, malgré ce flou, les scientifiques purent tout de même produire des images très intéressantes laissant entrevoir les observations inédites à portée de navette, si le financement de la réparation était approuvé. Et il le fut.

Trois ans plus tard, en 1993, la mission de sauvetage fut lancée. Durant 11 jours, les opérations  se succédèrent sur le pauvre Hubble grâce au talent des astronautes Kathryn Thornton et Tom Akers. Mine de rien, cette mission fut également un galop d’essai pour un projet de plus grande ampleur : une station spatiale internationale. Mais cela, c’est une autre histoire…

En route pour l’aventure !

Le premier grand succès populaire du télescope interviendra quelques mois plus tard, avec l’impact sur Jupiter de la comète Shoemaker-Levy 9 en juillet 1994. Tous les télescopes du monde étaient tournés vers la géante gazeuse pour l’occasion, mais celui qui bénéficiait d’une place de choix était évidemment… Hubble ! 

Une partie de la communauté scientifique de l’époque pensait qu’un si petit objet n’aurait aucun impact visible sur une si grosse planète (11 fois la taille de la Terre). Ils ne pouvaient pas avoir plus tort ! Ce fut la première fois que des humains purent observer une telle collision. Ses effets sur la planète furent dantesques, et convainquirent les États-Unis de financer un programme de surveillance des astéroïdes géocroiseurs (autrement dit, susceptibles de croiser l’orbite terrestre et de nous tomber sur la tête). Subitement, la menace d’un corps céleste causant un cataclysme mondial n’appartenait plus à la science-fiction ni à des scientifiques alarmistes, mais s’était déroulée devant nos yeux.

L’année suivante, c’est une image dont le succès coïncida avec l’essor de l’Internet dans le monde : les Piliers de la Création dans la nébuleuse de l’Aigle, située dans notre galaxie. Cette image marque un tournant décisif tant dans l’histoire d’Hubble que dans le milieu scientifique : pour la toute première fois, une image scientifique faisait le tour du monde, la couverture du prestigieux magazine Time, et envahit jusqu’aux salles d’école du monde entier.

Hubble jetait un pont entre la science et l’art, impressionnant durablement l’imaginaire collectif et la culture moderne.

L’influence d’Hubble sur la société

Dès lors, chaque image époustouflante publiée par la NASA nous dévoilait l’univers tel que nous ne l’avions jamais vu ni même imaginé. Il nous révèle notamment une photo de l’espace profond, pas plus grand qu’un grain de riz tenu à bout de bras, dans laquelle brillent plusieurs milliers… de galaxies ! Chacune contenant des centaines de milliards d’étoiles autour desquelles orbitent des milliards de planètes.

Les réalisateurs de films se sont emparés de ce matériel inédit, les scénaristes, les artistes de tout poil… Les scientifiques, bien entendu, ont commencé à faire de déroutantes découvertes et surtout ont pu dater précisément l’âge de l’univers : 13,8 milliards d’années. Avant cela, on l’estimait grossièrement entre 10 et 20 milliards d’années – autant dire une sacrée fourchette ! 

On put également attester l’existence des objets célestes les plus mystérieux à ce jour : les trous noirs. Contrairement à ce qu’on pensait jusqu’alors, on découvrit qu’ils étaient très nombreux, et toujours liés à la naissance des galaxies.

Si le sujet vous intéresse, je vous propose d’en lire davantage dans mon article dédié. Que sont-ils ? D’où viennent-ils ? Doit-on les craindre ? Quel est leur régime alimentaire ? Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur les trous noirs sans jamais avoir osé le demander !

Mais surtout, Hubble a pu atteindre son but premier : souvenez-vous, la mesure de la vitesse à laquelle s’éloignent les galaxies. Et cela a abouti à un paradoxe incompréhensible : après une décélération globale, elles se sont soudainement mises à accélérer sans raison apparente. Illogique ! En tout cas, dans le modèle du monde tel que nous l’envisagions.

Pour résoudre ce paradoxe, les notions de matière noire et d’énergie noire ont été avancées. En d’autres termes, une matière et une énergie totalement inconnues et invisibles, qui défient toute mesure et occuperaient actuellement 95 % de la totalité de l’univers connu. Hubble nous démontre encore une fois que plus nous avançons, moins nous en savons ! Les apparences sont toujours trompeuses.

Vous le voyez, les contributions d’Hubble à la société moderne sont immenses. Au-delà des 17 000 articles scientifiques publiés à la suite de ses observations, les répercussions de ses découvertes sont loin d’être résolues, et s’étendent aujourd’hui encore dans de nombreux domaines de notre vie quotidienne.

Tout doit disparaître

Depuis 1995, Hubble a fait l’objet de plusieurs maintenances et réparations : ses panneaux solaires ont dû être changés encore une fois, une nouvelle caméra infrarouge a été installée ainsi qu’un détecteur de trous noirs. Mais le dernier jalon marquant fut la tragédie de 2003, avec l’explosion de la navette Colombia à son retour dans l’atmosphère terrestre.

Le Président américain George W. Bush décrète alors pour 2010 l’arrêt définitif du programme de navettes spatiales, condamnant ainsi Hubble à mourir de dépérissement juste avant sa dernière maintenance. On vit alors se lever quelque chose d’inédit : un mouvement mondial exhortant à dépanner Hubble une dernière fois.

Dans tous les pays du globe, astronomes professionnels et amateurs, fans et férus de science firent entendre leur voix via Internet et les médias. Avec ses images époustouflantes, Hubble fut le seul outil scientifique au monde à avoir parlé directement au cœur du grand public. Devant cette plaidoirie populaire, le nouveau directeur de la NASA annonça une toute dernière mission de dépannage prévue pour 2009. Pendant 12 jours, parmi d’autres opérations, une nouvelle caméra ayant demandé 11 ans de développement est installée.

Aujourd’hui, 34 ans après son lancement, ce télescope prévu à l’origine pour durer 15 ans fonctionne encore malgré de nombreuses pannes sporadiques. Fin 2023, la NASA a tout de même lancé un appel aux entreprises du secteur spatial pour sauver Willy Hubble encore une fois : mais il ne faut pas tarder, car dès 2025, son orbite tombante vers notre planète le rendra particulièrement instable…

Quoi qu’il en soit, ce bijou technologique a d’ores et déjà révolutionné le monde de la science et notre vision de l’univers.

James Webb succède à Hubble

Vous l’avez vu, il a fallu 20 ans entre le moment où Hubble a été imaginé et celui où il a été mis en orbite. Sans surprise, c’est donc juste avant son lancement en 1989 qu’on réfléchit déjà à l’outil qui prendra sa relève, puisque Hubble est censé durer au moins 15 ans.

Toutefois, avec tous les problèmes rencontrés par Hubble à son lancement l’année suivante, le projet alors nommé Hi-Z fut suspendu pendant quelques années. Quand les études reprirent en 1995, il fut rebaptisé NGST (télescope spatial de prochaine génération) et l’idée fut de le construire plus grand, plus perfectionné, et de l’installer plus loin : au point « Lagrange L2 », soit près de 3 000 fois plus loin que Hubble.

Pourquoi l’envoyer si loin, me direz-vous ? Surtout qu’à cette distance, aucun engin ni spationaute ne pourra aller le dépanner en cas de besoin. Eh bien, c’est un pari risqué mais potentiellement payant : il serait placé dans l’ombre de la Terre sans jamais dévier, protégé des rayons du soleil et de leur chaleur (avouez qu’on voit beaucoup moins bien quand on a le soleil dans les yeux…). Par conséquent, plus d’écarts de température, plus de déformations thermiques ! Et puis, très peu de perturbations dues à la Terre et la Lune, une continuité ininterrompue de ses observations (puisqu’il resterait en orbite stable immobile par rapport à notre planète), et une réduction des interférences radio parasites de nos propres émissions.

Un tel instrument permettrait de voir bien plus loin et plus précisément encore que son aîné Hubble ! En restant froid constamment, son observation des infrarouges serait bien plus efficace.

Conçu pour durer de 5 à 10 ans et retardé par la pandémie de Covid-19, il sera finalement lancé en 2021 – mais ce n’est qu’à la mi-mars 2022 qu’il sera pleinement opérationnel. Cette fois, pas de myopie ! Et heureusement, car à cette distance il nous est impossible d’aller le dépanner. Il doit être entièrement autonome, y compris en cas de panne. C’est là qu’on remercie l’intelligence artificielle pour prendre la relève. Je vous laisse imaginer le stress des équipes en attendant le déploiement complet de ce joujou hi-tech à 10 milliards de dollars, à plus d’un milliard et demi de kilomètres de distance… D’autant que ce déploiement, contrairement à Hubble, ne s’est pas fait en quelques heures, mais en plusieurs semaines à -235° C !

Ses premières images, reçues en juillet de cette même année, sont à la hauteur du joujou (il révèle notamment des objets datant de 500 millions d’années seulement après le Big Bang) et promettent à la communauté scientifique des années d’analyse et de découvertes passionnantes, qui révolutionneront certainement, une fois encore, notre conception de l’univers.

D’accord, mais concrètement ?

Comment ça, « concrètement » ?! N’avez pas lu cet article ? Ni le précédent sur la nécessité d’observer le ciel ? Outre les apports quotidiens tels que le GPS, l’hydroponie, le Velcro, les joysticks, les couvertures de survie, le Kevlar, ou même les œuvres artistiques qui forgent notre vision du monde et les vocations des futurs scientifiques, la recherche spatiale nous permet de mieux comprendre les mécanismes qui régissent notre monde, notre planète, notre climat, et notre impact sur l’environnement. Sans même évoquer leur utilité dans la recherche d’une vie extraterrestre.

Nous sommes passés d’une espèce qui se pensait le centre d’un monde minuscule à un grain de poussière quasi insignifiant dans un ensemble si grand qu’il nous paraît infini. Il nous reste encore 95 % de l’univers à comprendre, et 5 % à explorer ! Qui peut prédire les bouleversements sociétaux et technologiques qui seront engendrés par les prochaines découvertes ? Car, au-delà de nos tâtonnements se pose la question de la vie ailleurs dans l’univers, et plus spécialement celle de la vie que nous considérons comme intelligente.

Nous venons à peine de soulever la couverture du livre.

Merci à vous d’avoir lu cet article particulièrement long ; je tenais à vous montrer à quel point ces bijoux technologiques sont une épopée qui monopolise toute une vie, toute une carrière.

Imaginez passer 20 ans sur un projet sans savoir si, à la fin, tout fonctionnera comme prévu ou si vous avez travaillé tout ce temps pour rien ! Ils sont le fruit de ce que l’intelligence humaine peut concevoir de mieux, de façon collaborative.

Pour aller plus loin, je vous conseille grandement le superbe documentaire L’odyssée d’Hubble : un œil dans les étoiles, où vous retrouverez en détail cette aventure. Quant au télescope James Webb, vous pouvez trouver de très beaux documentaires également sur les plateformes de vidéo à la demande.

N’hésitez pas à me dire en commentaire ce que vous en pensez ! 

© Photos : Nasa & ESA, Wikipedia.

L’article Pourquoi envoyons-nous des télescopes dans l’espace ? est apparu en premier sur Eddy Belmont.

Ces milliers de points brillants, d’argent et d’or, fidèles au rendez-vous chaque soir, ces couleurs, cette lune changeante à la pâleur irréelle… Impossible de ne pas s’interroger sur leur nature et leur origine ! Et comme notre espèce est autant avide de comprendre qu’elle est douée pour inventer des histoires, nulle surprise que cet émerveillement nous ait conduits en premier lieu aux grands mythes de la création du monde, puis aux religions, à la philosophie et ait enfin ouvert le chemin vers la science moderne.

Car c’est en nous interrogeant sur le monde et notre place en son sein que nous avons établi les bases de toutes les disciplines intellectuelles et spirituelles, en tentant de répondre à chacune de nos questions métaphysiques. Ce faisant, nous avons fondé de nombreuses civilisations plus ou moins prospères, qui ont chacune à leur manière repoussé les limites de notre ignorance, passant le témoin à la suivante.

Tout cela… en levant la tête.

Aujourd’hui, nous avons percé cette énigme : notre modèle du monde nous place au sein d’un univers immense, composé de milliards de galaxies, elles-mêmes composées de centaines de milliards d’étoiles et probablement davantage de planètes. Chaque mouvement de ces astres est régi par des lois physiques certainement immuables, prévisibles et d’une précision mathématique ; mais avec cette compréhension s’est effacée la magie du mystère.

Comment, dès lors, pourrions-nous comprendre ce que nos ancêtres ressentaient en levant les yeux au ciel lors d’une nuit sans nuages ? Qui plus est, un ciel qui nous a désormais été volé par la technologie : les pollutions lumineuse, atmosphérique et bientôt spatiale voilent la voûte céleste, tant et si bien qu’on estime que si rien n’est fait pour y remédier, aucune étoile ne sera plus visible depuis la Terre en 2050.

Déjà en 1994, il y a seulement 30 ans, les habitants de Los Angeles aux États-Unis d’Amérique se sont affolés d’étranges lumières dans le ciel suite à une coupure générale d’électricité et ont massivement appelé police-secours : c’était la Voie lactée qu’ils n’avaient jamais vue ! Comment peut-on avoir perdu à ce point le contact avec l’univers ? De nos jours, seuls les déserts, les lieux en altitude et de rares endroits offrent une vue semblable à ce que toute l’humanité a connu jusqu’à la révolution industrielle.

Car, pour citer encore une fois Hugo, imaginez la splendeur qui nous a été volée en lisant ces quelques vers :

À qui donc le grand ciel sombre
Jette-t-il ses astres d’or ?
Pluie éclatante de l’ombre,
Ils tombent… – Encor ! encor !

Encor ! – lueurs éloignées,
Feux purs, pâles orients,
Ils scintillent… – ô poignées
De diamants effrayants !

C’est de la splendeur qui rôde.
Ce sont des points univers.
La foudre dans l’émeraude !
Des bleuets dans des éclairs !

Les étoiles filantes, Victor Hugo.

C’est un fait : nos générations ne connaîtront jamais la clarté nocturne qui a fait l’âge d’or de nos pères. Par conséquent, qui s’étonnera de la résurgence moderne de l’obscurantisme à un niveau planétaire ? Je l’ai écrit dans mon roman Les Portes de Tzakatán : 

« Car le ciel quasiment vide des nuits parisiennes était semblable à Kronos dévorant ses enfants, il ne donnait aucune raison de lever la tête pour s’extasier ni questionner. Où qu’ils soient sur Terre, les citadins n’avaient plus qu’à baisser le regard sur un bitume sale et résigné, à jamais coupés de la splendeur stellaire rendue invisible, condamnés par les tristes lampadaires à un jour artificiel et blafard qui occultait l’essentiel. […] Les grands élans philosophiques et spirituels sont plus sûrement étouffés par le progrès technologique que par les velléités politiques de contrôle des masses. En faisant tomber l’empyrée sur la Terre, la fée électricité les avait rendus aveugles : au siècle des Lumières avait succédé l’obscurité des réverbères. »

Comment notre quête de savoir a-t-elle commencé ?

L’astronomie dans l’antiquité

L’astronomie est certainement la discipline qui a pavé la route vers la science. Ironiquement, c’est aussi celle qui nous a mené à son exact opposé : les religions. Si l’Homme s’est très tôt intéressé aux lumières célestes (on retrouve des relevés datant de 30 000 ans avant notre ère !), les plus anciennes traces de l’étude du ciel dont nous disposons désormais datent d’environ 10 000 ans, découvertes en Écosse en 2013.

Comme les Sumériens 5 000 ans plus tard, ce calendrier était basé sur les phases de la lune. Les Babyloniens ont ensuite développé le zodiaque, relevé la position des étoiles, prédit les éclipses. Nous utilisons encore aujourd’hui leur division du ciel en douze parties égales, chacune associée à une constellation.

Les Égyptiens ont ensuite divisé l’année en 36 décans (12 divisions comptant chacune 3 décans, ce que l’astrologie moderne a conservé), l’année en 365 jours, le jour en 12 heures (du lever au coucher du soleil, ce qui donnait des heures plus courtes en hiver) et en ont profité pour inventer les cadrans solaires. Outre le culte voué au soleil sous sa forme du dieu Rê, la position des étoiles et des constellations jouait un rôle crucial dans l’architecture sacrée de leur culture (l’orientation et la disposition des édifices, les puits de lumière dirigés vers certaines étoiles, etc.), et a ainsi façonné les panoramas de leur pays.

Si vous avez la possibilité de vous rendre à Paris, la fascinante civilisation égyptienne vous attend au somptueux musée du Louvre ! Vous y trouverez la plus grande collection d’antiquités au monde hors du territoire égyptien, dans un lieu lui-même chargé d’Histoire.

Les Grecs reçurent l’héritage de ces civilisations et firent l’hypothèse du géocentrisme, en donnant à l’univers une forme sphérique dont le centre était occupé par notre planète. Ils furent certainement les premiers à comprendre et prouver la rotondité de la Terre (en 220 avant notre ère, n’en déplaise aux « platistes », avec moins d’outils qu’ils n’en faut à ces derniers pour propager leurs inepties), et à observer les étoiles non pas dans un but calendaire, religieux ou mythologique, mais afin d’en saisir le fonctionnement astronomique.

De l’autre côté du globe, les Chinois divisèrent le ciel de façon très différente : au lieu de nos 12 signes du zodiaque suivant l’écliptique, ils imaginèrent 28 régions (« loges lunaires ») aux tailles variées, chacune repérée par une étoile de référence. Ils fondèrent alors leur calendrier luni-solaire plus de 2 600 ans avant notre ère. Basé sur l’astronomie et l’astrologie, ses mois reposent sur les cycles de la lune et les règles de son calcul sont particulièrement complexes. Il est ajusté régulièrement afin de s’aligner sur les cycles astronomiques.

Les civilisations amérindiennes comme les Mayas n’étaient pas en reste : éminents astronomes, sans aucun instrument d’optique, ils ont établi un calendrier complexe d’une redoutable précision, parvenant par exemple à prédire les phases et éclipses de Vénus. 

Comment nos aïeux ont-ils découvert des planètes sans l’aide de télescopes ? 

C’est d’une simplicité enfantine : les étoiles nous apparaissent fixes. Certes, les constellations semblent lentement tourner autour de la Terre, mais leur disposition est immuable de mémoire d’homme. Au sein de cette toile invariable se déplacent d’autres points brillants dont la lumière ne vacille quasiment pas : ce sont les planètes de notre système solaire.

Les Mésopotamiens furent ainsi les premiers à noter systématiquement les positions de ces cinq astres visibles à l’œil nu : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. Bien sûr, ce n’est qu’avec l’invention du télescope que ces mystérieux points brillants ont commencé à révéler leurs secrets.

L’invention du télescope

Il faut attendre 1608 pour que le tout premier télescope voit le jour aux Pays-Bas. Très vite, la nouvelle se répand dans toute l’Europe et l’Italien Galilée conçoit sa propre lunette d’observation dans la foulée, ce qui lui permit d’annoncer l’existence de satellites autour de Jupiter, de découvrir les taches solaires et les phases de Vénus.

Le ciel de l’époque est encore vierge de pollutions massives ; aussi, malgré une technologie balbutiante (un tube utilisant de simples lentilles), la vision agrandie de ces points lumineux ou de la surface de la lune se révélait pour la toute première fois. On imagine sans peine l’émerveillement suscité : un coin du voile se levait là où l’œil humain n’avait jamais mis le pied ! 

Quelques mois plus tard, Kepler améliore le télescope de Galilée, bien que les aberrations chromatiques restent encore présentes. Ce problème sera partiellement résolu au siècle suivant avec le premier objectif à double correction de couleur, dès 1733. On utilise ensuite des miroirs toujours plus perfectionnés au XIXe siècle dans des télescopes à réflexion, avant d’inventer les radiotélescopes en 1937, qui ne captent plus la lumière visible mais une large gamme de longueurs d’onde, allant des rayons radio aux rayons gamma.

Quelle différence entre un télescope et un radiotélescope ?

Alors que les télescopes optiques se contentent de focaliser la lumière visible pour zoomer sur l’objet observé, un radiotélescope décrypte le rayonnement radio sur une longueur d’onde beaucoup plus grande. Les premiers utilisent des lentilles et/ou des miroirs afin de concentrer la lumière instantanément, les seconds utilisent des antennes paraboliques géantes et convertissent ces ondes en signaux électriques afin d’être analysées ultérieurement.

Ainsi, un télescope permet d’obtenir une image réelle de l’astre observé ; l’agrandissement obtenu dépend de la taille et de puissance du télescope. Pour obtenir une image nette, il est donc nécessaire qu’il n’y ait aucun obstacle entre l’appareil et l’objet observé : les nuages de poussière, de gaz, ou même l’atmosphère terrestre font un écran plus ou moins opaque, plus ou moins déformant qui gêne l’analyse.

C’est là qu’intervient le radiotélescope ! Comme il ne recueille pas la lumière visible, mais un spectre bien plus large, il détecte les ondes qui traversent ces obstacles sans interférence. Il permet ainsi d’observer des phénomènes inaccessibles aux télescopes optiques, tels que les structures cosmiques : galaxies, trous noirs, quasars et autres pulsars. Une fois les signaux stockés dans des ordinateurs, on reconstitue une image de synthèse qui forme une représentation visuelle du phénomène, permettant ainsi à l’œil humain d’accéder à ce qui lui serait autrement inaccessible.

Si les mystérieux trous noirs vous intéressent, foncez lire mon article à leur sujet. Vous apprendrez notamment comment cet objet invisible peut se révéler l’un des plus lumineux du cosmos, et à quel point ils jouent un rôle clé dans notre univers et l’apparition de la vie.

C’est bien joli, mais pourquoi dépenser des milliards pour regarder les étoiles ?

Observer le ciel et l’univers où notre planète évolue a fait de notre société moderne ce qu’elle est aujourd’hui. C’est en regardant au loin qu’on perce le secret de nos origines, et plus largement celui des origines de la vie elle-même. Au cours de cette odyssée, des découvertes inattendues s’invitent dans notre quotidien, améliorent notre confort de vie et participent discrètement à l’organisation de nos civilisations.

Par exemple, les marins utilisaient les étoiles pour déterminer leur position en mer, développant des méthodes de navigation telles que la méthode de la latitude et de l’azimut. Grâce à cela, nous avons pu nous aventurer toujours plus loin, découvrir de nouveaux territoires, développer le commerce, la technologie, l’industrie et les échanges culturels.

Le cosmos a également inspiré de nombreuses œuvres artistiques et littéraires : poèmes, peintures et récits ont souvent été influencés par sa beauté et ses mystères. Tous nos mythes fondateurs, religieux et spirituels en sont le témoignage. À tel point que nous avons donné à ces astres le nom de nos divinités, fait du ciel le séjour des Dieux, que certaines religions expliquent qu’on « monte au ciel » à notre mort, etc.

Nous l’avons vu, nos calendriers modernes et notre perception du temps sont eux aussi l’héritage de l’observation de notre galaxie. Elle nous a permis notamment de développer l’astronomie en tant que pierre fondatrice de la science, de découvrir les lois de Kepler, la théorie de la relativité d’Einstein, l’expansion de l’univers et a inspiré les débuts de la physique quantique…

Quant à l’astrologie, l’ancêtre de l’astronomie, elle a été à la base de moult décisions historiques : encore aujourd’hui, des dirigeants du monde entier consultent les astres et autres augures afin de décider du calendrier de leurs mesures – parfois même du destin de leur pays –, et nombreux sont ceux qui lui accordent une importance non négligeable dans leur vie personnelle.

Et si vous lisez aujourd’hui ces lignes sur un téléphone portable ou un ordinateur, si vous pouvez vous localiser en un clin d’œil sur la Terre, connaître précisément l’heure à tout moment, regarder la télévision ou surfer sur Internet, prendre l’avion et connaître le temps qu’il fera demain, c’est aussi grâce à la technologie développée pour l’exploration spatiale.

Vous le comprenez, tout notre quotidien tourne autour de l’observation du ciel, à tel point que nous ne nous posons plus la question et n’y accordons plus d’attention. Alors la prochaine fois que vous lèverez la tête pour regarder le peu d’étoiles encore visibles, pensez au long chemin parcouru depuis l’aube de la préhistoire (qui n’est pas si lointaine) et n’oubliez pas une chose : nous n’en sommes qu’au début du voyage ! Mais je vous donne rendez-vous dans le prochain article pour approfondir le sujet, et répondre à cette autre question : pourquoi concevoir des télescopes spatiaux ?

En attendant, je vous remercie de m’avoir lu et espère vous avoir un peu éclairé sur l’importance de « rallumer les étoiles » comme le chante Mylène Farmer, de retrouver et surtout conserver un ciel nocturne débarrassé des pollutions modernes !

N’hésitez pas à partager vos pensées en commentaires ci-dessous !

©Photos : Unsplash, Nicholas Buer, Rene Tittmann, Parlons Sciences.

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Pour rappel, l’Acide DésoxyriboNucléique ou ADN est présent dans presque toutes les cellules ainsi que chez de nombreux virus ; il contient tout le génome, la « carte de référence » de tout être vivant qui ordonne la place et la fonction de chaque cellule dans son corps.

L’ADN est formé de deux brins enroulés en forme de double hélice et constitué de quatre bases azotées (symbolisées par leurs initiales A, C, G et T). Il existe toutefois une cinquième base azotée, U, qui remplace le T dans l’ARN – dont vous avez certainement entendu parler avec les célèbres vaccins contre la pandémie de Covid-19.

Jusqu’à maintenant, seules trois de ces cinq bases azotées connues avaient été identifiées dans ces bolides spatiaux. Aujourd’hui, grâce à de nouvelles méthodes d’analyse, ce sont tous les éléments constitutifs de cette molécule du vivant qui se sont révélés ! 

Il n’en faut pas plus pour se poser la question : ces roches spatiales écrasées sur Terre ont-elles contribué à l’apparition de la vie sur notre planète ? Et surtout, si tel est le cas, ce phénomène s’est-il reproduit ailleurs, en d’autres temps ? Autrement dit : la vie se développe-t-elle plus largement et plus facilement dans l’univers que nous l’avions cru jusqu’ici ?

De l’eau, de l’air, la vie

Pour que la vie se développe, il ne suffit pas de disposer de ces cinq bases pour créer ADN et ARN. Il faut un élément entropique stable, c’est-à-dire un environnement où tous les éléments peuvent se mélanger, se heurter, se scinder, fusionner lors d’une (très) longue période : aujourd’hui, on n’a pas trouvé meilleur cadre que l’eau liquide.

Mais ce n’est pas tout : une fois qu’on a les éléments et l’environnement, il faut de l’énergie pour animer tout cela ! Une source de chaleur, par exemple.

Alors, lorsque les premières images nettes de la sonde américaine Cassini autour de Saturne nous sont parvenues en 2017, je vous laisse imaginer l’effervescence de la communauté scientifique devant les gigantesques geysers d’eau expulsés dans l’espace par la lune Encelade ! Nous ne disposions jusqu’ici que des photos floues de Voyager 1 en 1980 qui laissaient deviner de telles éjections, mais rien de vraiment probant.

De la vapeur d’eau, du sel dans les panaches, des éléments organiques, du méthane, du CO² ! Un cocktail idéal qui laisse deviner un immense océan liquide sous la surface de glace de ce satellite naturel.

Mais l’histoire ne s’arrête pas là. La première lune sur laquelle nous ayons soupçonné un océan d’eau liquide est Europe, autour de la géante Jupiter. La confirmation est tombée en 2019 grâce au télescope spatial Hubble : de l’eau à l’état de vapeur s’échappe aussi en geysers depuis un océan global recouvert d’une banquise.

Le sonde spatiale Juice, lancée en avril 2023, arrivera autour de Jupiter en 2029. Elle est équipée d’instruments qui lui permettront non seulement de détecter des panaches d’eau à distance, mais aussi d’échantillonner les particules qu’ils contiennent pour en faire l’analyse ! 

Résumons : de vastes océans liquides sur au moins trois planètes & lunes rocheuses de notre système solaire (la Terre, Europe et Encelade), des astéroïdes porteurs de tous les éléments constitutifs de la vie… Et peut-être bientôt la confirmation que cette dernière s’est effectivement développée sur Mars avant de disparaître ? 

Si cette dernière supposition s’avérait (nous le saurons très bientôt !), le doute ne serait plus permis. Autant de coïncidences dans un si petit système solaire que le nôtre pointeraient toutes dans la même direction : la vie serait très certainement chose commune dans notre galaxie, et plus largement dans l’univers.

C’est une des nombreuses raisons qui nous poussent à envoyer des télescopes dans l’espace. De Hubble à James Webb, ces fabuleux outils technologiques nous offrent une précision d’observation inégalée pour rechercher des signaux artificiels et des preuves de l’existence d’une vie extra-solaire.

Du temps pour s’adapter

La vie, certes : mais l’intelligence ? C’est une autre histoire ! 

Pour que la vie se développe vers un écosystème complexe favorisant l’apparition de ce que nous nommons « intelligence », il faut beaucoup, beaucoup de temps (une échelle de plusieurs milliards d’années) et un environnement stable.

Il faut éviter les cataclysmes d’extinction massive, les radiations spatiales mortelles (ne pas se trouver trop près d’une supernova, par exemple : lisez l’expérience qu’en fait l’équipage d’un vaisseau spatial dans ma nouvelle Le nouveau-né), que la planète demeure dans la zone d’habitabilité de son étoile, et une planète rocheuse avec des plaques tectoniques (ni trop, ni trop peu)… Les paramètres sont multiples !

Mais notre système solaire n’est pas si exceptionnel : si cela est arrivé ici, sur notre planète, il n’y a aucune raison que cela ne soit pas déjà arrivé ailleurs également.

Quoi qu’il en soit, une chose est certaine : la vie qui se développe est toujours adaptée à son propre environnement. L’atmosphère, la gravité, la luminosité, les interactions entre inerte et vivant… Rien de terrien n’est fait pour vivre ailleurs. Il y a fort à parier que, quand on trouvera une vie extraterrestre, elle sera très différente de ce que nous connaissons car adaptée à son propre environnement.

Qui sait, peut-être avons-nous déjà rencontré une autre forme de vie sans l’avoir reconnue, tant elle diffère de ce que nous en attendons ? Par exemple, il n’est pas impossible que la vie soit présente dans l’atmosphère de Vénus – une planète si proche du soleil que la température y est infernale ! 

Cela est toutefois très peu probable selon les études les plus récentes, bien qu’il s’agisse d’un rappel sur les conditions d’apparition de la vie : l’environnement entropique. On considère généralement qu’il faut un océan d’eau mais, techniquement, un océan d’un autre élément liquide pourrait jouer le même rôle d’agitateur si toutes les autres conditions étaient remplies. Dès lors, la vie qui s’y nicherait n’aurait rien de commun avec tout ce que nous connaissons.

Un retour sur Terre plutôt brutal

On le voit, les quelques réponses que nous commençons à glaner soulèvent encore davantage de questions ! Si l’existence d’une vie extraterrestre, intelligente ou embryonnaire, relève encore du domaine de la science-fiction, elle n’a jamais été aussi crédible. En tout cas, c’est une raison de plus pour continuer à scruter le ciel avec tous nos outils technologiques !

Mais pour moi, les vraies questions seraient plutôt : quels changements cela nous apporterait-il ? Concrètement. Dans notre vision de l’univers, de notre place en tant qu’espèce, de nos aspirations, de nos idéaux et de notre but commun.

Pourquoi doit-on attendre d’obtenir une preuve tangible de l’inévitable pour y réfléchir sérieusement ? Allons-nous enfin dépasser notre obsession animale de la territorialité ? Tirer parti de notre « intelligence » en nous tournant vers la solidarité nécessaire pour concilier progrès technologique et maintien de la diversité écologique ? 

Dans une modernité où l’accélération et le jetable ont remplacé la réflexion et le rythme de la nature, sommes-nous capables remettre en perspective notre mode de vie et nos priorités pour les faire correspondre à la réalité de notre univers ? 

Car désormais, nous arrivons à un carrefour décisif : si la terre ne craint pas grand-chose de notre éphémère présence, notre écosystème et notre survie dépendent des réponses que nous apporterons.

© Photos : Freepik, ESA / NASA, Disney / Sideshow.

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Alors, un trou noir, qu’est-ce que c’est ? 

On pourrait les définir ainsi : des objets très denses délimités par un horizon des évènements, une frontière par-delà laquelle la gravité est trop forte pour s’en extraire.

En effet, son champ de gravitation est si intense que même la lumière – qui n’a pas de masse – ne peut pas s’en échapper : c’est pourquoi il nous apparaît noir et ressemble ainsi à un trou dans l’espace.

Un phénomène envisagé depuis longtemps

Il est intéressant de noter qu’on a envisagé l’existence d’un tel astre depuis… le XVIIIe siècle ! Mais c’est Albert Einstein, avec sa théorie de la relativité générale, qui lui a donné un fondement théorique sérieux puisque, bien entendu, personne n’en avait encore observé.

Et c’est évident : comment observer dans la toile noire du ciel un phénomène qui n’émet pas de lumière ? Jusqu’au XXe siècle, cela s’avérait impossible, et les trous noirs restaient une simple éventualité purement théorique – qui avaient leurs détracteurs.

« Paradoxalement, un trou noir peut être l’un des phénomènes les plus lumineux du cosmos. »

Selon Isaac Newton, qui avait énoncé les principes de l’attraction universelle, la gravitation était une force responsable de la chute des corps, du mouvement des corps célestes et de leur attraction réciproque.

De la théorie à la preuve empirique

Mais Einstein est venu révolutionner cette vision en expliquant que l’espace était indissociable du temps et que, par conséquent, la gravitation n’était pas une force en soi mais simplement la courbure du « tissu » de l’espace-temps formée par une masse incroyablement forte.

Ainsi, un trou noir serait une sorte de puits gravitationnel dont la masse est tellement importante qu’elle étire ce tissu spatiotemporel quasiment à l’infini : la lumière y parcourt ainsi un trajet qui s’étire tant que, même si elle ne possède pas de masse qui puisse la freiner ou la retenir, elle ne s’échappe jamais de l’horizon des évènements (le bord de ce puits, la frontière à partir de laquelle on est capturé par sa gravité).

Imaginez que vous tendiez le bras pour attraper un objet, et que cet objet s’éloigne à mesure que vous vous en approchez. Voilà, vous avez compris pourquoi la lumière y reste piégée, et pourquoi il nous apparaît parfaitement noir.

Aujourd’hui, l’existence de ces singularités est désormais prouvée et observée. En 2019, l’EHT (Event Horizon Telescope) a réussi à prendre un cliché du trou noir supermassif situé au cœur de la galaxie M87. Pas une simulation, ni une vue d’artiste : une vraie photographie ! Un exploit très médiatisé raconté par le menu dans cet excellent article du magazine Science et Avenir.

Mais alors, comment photographier un objet noir sur un fond noir ? Par définition, il devrait être invisible ! Eh bien, paradoxalement, un trou noir peut être l’un des phénomènes les plus lumineux du cosmos.

La naissance d’un trou noir

Parmi ces phénomènes les plus lumineux, on trouve au sommet du podium les supernovas : l’effondrement d’une étoile sur elle-même qui produit une explosion d’une violence inouïe.

Pour comprendre cette ultime révérence qui ne manque pas de panache, je vous en décris le mécanisme par le menu, microseconde après microseconde, dans ma nouvelle Le nouveau-né ! 

Vous le savez, quand un objet est suffisamment dense et massif, les objets plus petits viennent graviter tout autour – c’est le principe de notre système solaire, ou de la Terre et la Lune. Dans le cas d’un trou noir, c’est la même chose : toute la matière attirée se met à lui tourner autour à une vitesse faramineuse. Cela crée des frictions d’une ampleur infernale, et donc une émission de chaleur, de radiations et de lumière qui l’entourent d’un anneau éblouissant.

« Toutes les galaxies sont animées d’un trou noir supermassif en leur cœur. »

Parfois, les trous noirs peuvent se révéler des bolides supersoniques : la NASA vient d’annoncer en ce mois d’avril 2023 la découverte d’un trou noir supermassif qui déchire l’espace à une vitesse de six millions de km/h ! À l’image d’un navire fendant les flots, il laisse derrière lui une immense traînée d’étoiles naissant dans son sillage qui s’étire sur pas moins de 200 000 années-lumière !

Dans d’autres cas, il forme ce qu’on appelle un quasar (à prononcer « kazar » !) – un terme qui vient de la contraction des mots anglais « quasi-stellar radiosource », à l’époque où l’on a confondu ces objets avec des étoiles.

Différents types de trous noirs

C’est un trou noir supermassif autour duquel tourne un gigantesque disque d’accrétion (une nuée de gaz et de matière) ; en « tombant » vers le trou noir, cette matière se prend dans le champ magnétique titanesque de la singularité, et est éjectée à ses pôles à une vitesse proche de celle de la lumière. Ainsi, pour voir un quasar, il faut se trouver dans l’axe de ses pôles.

Mais si le télescope spatial Hubble a aujourd’hui démontré que toutes les galaxies sont animées d’un trou noir supermassif en leur cœur, il existe d’autres variétés de ces singularités : les trous noirs stellaires et les micro trous noirs.

En parlant de Hubble, je vous recommande mes articles sur la nécessité d’observer le ciel et l’envoi de télescopes dans l’espace. J’y aborde la multitude de bouleversements que cela a provoqué dans nos sociétés, anciennes et modernes.

Un trou noir stellaire se forme à l’occasion de l’explosion de certaines supernovas. Il est beaucoup plus petit qu’un trou noir supermassif, et peut parfois former un micro-quasar. C’est un peu le fantôme d’une étoile décédée.

Un micro trou noir, comme son nom l’indique, est un trou noir minuscule dont le comportement  dépend de la mécanique quantique. On ne sait pas grand-chose de ces phénomènes, si ce n’est qu’ils s’évaporent très vite – eh oui, les trous noirs finissent par s’évaporer, même les plus gros, comme l’a démontré Stephen Hawking en 1974 ! Leur taille est si réduite qu’ils pourraient passer à travers les molécules de la matière ordinaire sans affecter plus de quelques atomes avant de disparaître. Les expériences au LHC (le grand collisionneur de hadrons, un accélérateur de particules entre la France et la Suisse) n’ont pas encore réussi à les créer artificiellement, mais les scientifiques y travaillent.

On le voit, ces micro trous noirs ne représentent aucun danger pour la matière qui nous composent (d’autant qu’ils disparaissent presque instantanément) : du reste, ils joueraient peut-être un rôle important au niveau quantique de l’univers.

Les trous noirs, des objets très relatifs

Ainsi, un trou noir n’est pas forcément synonyme de danger. Par exemple, si notre système solaire était simplement rempli entre les planètes de la même atmosphère que sur Terre, pour un œil extérieur, sa masse serait telle qu’il serait un trou noir ! Et notre ciel terrestre serait très différent.

Une hypothèse propose même que tout notre univers observable serait le contenu d’un trou noir, et que ce que nous appelons « Big Bang » ne serait en fait que son horizon des évènements ! Je trouve vertigineuse l’idée de vivre dans un trou noir sans le savoir.

« La durée est au temps ce que la distance est à l’espace : son expression, uniquement. »

Désormais, nous savons que ces phénomènes sont très fréquents et présents depuis la prime jeunesse de l’univers. Ils jouent un rôle capital dans la création et le maintien (parfois la mort) des galaxies. À ce titre, ils sont un peu nos grands-pères ! Sans eux, la vie n’aurait probablement pu apparaître nulle part, puisqu’aucune galaxie et qu’aucun système stellaire n’aurait eu l’occasion de se développer.

Leur simple existence interroge notre compréhension non seulement de l’univers, mais aussi (et surtout) notre vision de l’espace et du temps.

De l’espace et du temps

En effet, notre entendement humain a tendance à nous faire confondre temps et durée : nous percevons le temps comme l’écoulement d’un laps, d’un point A vers un point B en sens unique. Un peu comme la trajectoire du soleil dans le ciel marquant une journée.

Nous avons choisi de la mesurer en heures, minutes et secondes toujours identiques, que Charles Baudelaire a décrites comme implacables dans son poème L’Horloge. Or, le temps n’est pas plus égal à lui-même que l’espace : il se dilate, se contracte, plus ou moins fortement, plus ou moins violemment. Comme l’espace, il n’est pas fixe.

De nombreux auteurs de science-fiction ont exploré ces concepts au cours du XXe siècle, des films récents comme Interstellar (réalisé par Christopher Nolan en 2014) ont illustré des hypothèses. Si la science-fiction vous intéresse, je vous propose mon article sur un des maîtres du genre, Philip K. Dick !

La durée est au temps ce que la distance est à l’espace : son expression, uniquement. La durée, ce n’est que de la distance entre deux moments. Le fait que le temps et l’espace soient les deux faces d’une même pièce semble ainsi parfaitement logique.

Pour autant, nous n’avons toujours pas découvert précisément ce qu’est le temps ; comme ils sont inextricablement liés, nous ignorons également ce qu’est vraiment l’espace. Tout ce que nos sens perçoivent, c’est de la distance.

Ne trouvez-vous pas cela fascinant ? Dans notre univers spatiotemporel, ce n’est pas l’espace et le temps que la gravité déforme : mais seulement la distance (et par conséquent la durée). Et nul besoin de se rendre aux confins de la galaxie pour se rendre compte que la gravité influence la durée : une seconde en orbite de la Terre s’écoule plus lentement qu’au niveau de la mer !

Certes, l’écart est négligeable à notre échelle. Mais il faut toujours se méfier de ce qui semble insignifiant quand on tente de ramener les choses à de grandes perspectives…

© Photos : Interstellar (Paramount Pictures) / ESA / NASA, ESA and J. Olmsted

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