NOTRE GALAXIE
LES TROUS NOIRS
LA RELATIVITE
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| Astronomie/Astrologie |
Question d’astronomie:: Nous avons vu comment les étoiles naissent, vivent et meurent et
comment elles sont groupées au sein d'une île immense qu'on appelle la Galaxie.
Comment a-t-on découvert la structure de notre Galaxie ?
Albert PILOT : Dans l'antiquité, déjà, les Grecs avaient remarqué ce qu'on appelle
la Voie Lactée, mais on ignorait sa véritable nature. C'est en 1610 que Galilée, avec
sa petite lunette, découvrit qu'elle était composée d'une grande concentration d'étoiles.
Un siècle plus tard, Thomas Wright, un Anglais, suggéra le premier que ces étoiles
étaient rassemblées en un disque plat, dont la Voie Lactée n'était que la trace dans
le ciel. Et l'astronome anglais William Herschel, après avoir comptabilisé les astres
un par un, conclut qu'il s'agissait bien d'un disque d'étoiles, aplati, dont la Voie
Lactée proprement dite formait le plan de symétrie.
A cette occasion, il découvrit également de petites étoiles floues, ou de petites
taches, qu'il baptisa du nom de "nébuleuses".
Un peu plus tard, un philosophe allemand, Emmanuel Kant, avança l'hypothèse
que nous habitions un Univers-île en forme de disque, et que les nébuleuse entrevues
par Herschel n'étaient rien d'autre que des Univers-îles semblables au nôtre, mais
qui voguaient dans le vide, très loin de nous.
Il faut penser que nous étions au XVIIIeme siècle, et que cette hypothèse, absolument
exacte, était avancée par un philosophe qui ne se servait que de sa logique
et de son intelligence pour deviner ce qu'on ne découvrit qu'en 1923, grâce au premier
grand télescope du Mont Wilson, aux U.S.A.
La pensée philosophique peut donc devancer les calculs scientifiques ! Car les
astronomes ont bien confirmé que certaines nébuleuses sont en effet des galaxies,
des Univers-îles, qui flottent dans un océan de vide de plusieurs millions d'A.L. de
rayon ! Mais quelle est la forme de notre Galaxie !
C'est en étudiant les concentrations d'étoiles qu'on en vint à comprendre que
notre Galaxie était une grande spirale, comme les spirales que nous pouvions admirer
autour de nous. Car cette forme est celle de plus de 60 % des galaxies observées,
et c'est surtout en étudiant les autres qu'on a pu se faire une idée de la nôtre, le noyau
central nous cachant un bon tiers de notre Voie Lactée.
Il semble qu 'on ait pu comptabiliser approximativement le nombre des étoiles
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qui peuplent notre Galaxie ?
Leur nombre exact est impossible à déterminer, car nous ne connaissons même
pas toutes les formes d'étoiles sombres qui peuvent exister. Les naines noires, par
exemple, sont invisibles, et nous n'avons aucun moyen de les compter, même dans
notre entourage.
La difficulté a été tournée en prenant comme base une étoile moyenne, le Soleil,
et en calculant les mouvements de la Galaxie. On peut en déduire la masse de l'ensemble,
étoiles et nébuleuses, et celle-ci représente environ 200 milliards de masses solaires.
C'est pourquoi on dit couramment que notre Galaxie compte environ 200 milliards
d'étoiles, ce qui est évidemment une extrapolation hasardeuse. Le chiffre retenu pour
les étoiles n'est parfois que de 100 milliards !
Car il n'y a pas que des étoiles, et nous devons compter avec les nébuleuses de
gaz et de poussière...
Les nébuleuses, à la base de la formation des étoiles, sont déjà des gaz très concentrés.
Dans ce qu'on croit le vide, par contre, il y a aussi de l'hydrogène neutre,
mais très dilué, parfois très froid (-200°C), et parfois très chaud, jusqu'à des températures
de 10.000°C. Comme les distances interstellaires sont immenses, ces rares
particules de gaz finissent quand même par représenter 5 à 10 % de la masse totale
de la Galaxie.
On aurait découvert qu'une immense sphère de gaz entoure la Galaxie...
Immense est le mot, car cette sphère d'hydrogène a un diamètre deux ou trois
fois plus grand que celui de la Galaxie apparente, et représenterait une masse peutêtre
dix fois plus grande ; c'est-à-dire que la masse invisible pourrait atteindre
2.000 milliards de masses solaires ! Cet hydrogène "tombe" constamment vers la
Galaxie qui s'en nourrit. Ce globe gigantesque serait aussi composé de neutrinos.
Mais la science maîtrise mal ces neutrinos, présents partout, et capables de traverser
tous les obstacles sans se faire piéger.
Une autre masse invisible entoure également les amas de galaxies, qui groupent
d'une centaine à plusieurs milliers d'objets. Mais plus on monte dans l'échelle du
cosmos, plus ces gaz sont dilués.
Nous étions donc dans l'ignorance de la masse exacte de notre Galaxie ?
On s'en doutait, pour des raisons de mécanique gravitationnelle. Mais c'est une
découverte importante, car elle remet en cause certaines théories basées sur la masse
de l'Univers, notamment sur l'expansion des galaxies, sur le Big bang, et sur le cheminement
des rayons qui se comportent différemment quand ils traversent des mas
ses aussi colossales dans un espace qu'on croyait vide. Depuis les travaux d'Einsteir
et de de Broglie, nous savons que la lumière est à la fois ondulatoire et corpuscu
laire, et donc, qu'elle subit des retenues et des déviations dans un espace à forte gra
vitation.
Malgré des masses aussi énormes, je crois que les dimensions sont telles que nous
ne sommes pas tellement serrés dans notre île ?
Effectivement, ces dimensions sont si grandes qu'elles défient l'imagination.
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Notre Galaxie visible mesure 100.000 A.L. de diamètre, ce qui représente 100.000 fois
9.500 milliards de kilomètres.
Si nous regardions la Galaxie de loin, nous verrions un disque très plat, qui présente
un renflement prononcé en son centre, une espèce de rondeur appelée "bulbe".
Et ce disque boursouflé est entouré d'un halo sphéroïdal de même diamètre que
l'ensemble du disque, très peu dense, contenant un petit nombre de vieilles étoiles
solitaires, ainsi que des groupements d'astres également séniles, qu'on appelle des
amas globulaires. Chacune de ces boules d'étoiles, toutes vieilles d'au moins
15 milliards d'années, abrite quelques milliers, parfois des centaines de milliers de
pensionnaires, dans un espace relativement restreint. Les étoiles de ces collectivités
sont soudées les unes aux autres par la gravité, mais n'orbitent pas autour du centre.
Ces amas globulaires tournent eux-mêmes en tous sens autour du bulbe central, en
traversant le disque.
Et il n'y a pas de collisions d'étoiles à ce moment-là ?
Non, car les étoiles du disque sont très éloignées les unes des autres, malgré
l'aspect compact que peut présenter une galaxie vue de loin.
Si on réduisait ces étoiles, non plus à des dimensions de melons, mais d'étincelles
de 0,14 mm de diamètre, ces étincelles-étoiles planeraient en moyenne à un kilomètre
les unes des autres. Même si elles sont quatre fois plus serrées dans les amas
globulaires, elles n'ont guère de chance de se heurter.
Mais réduit à cette échelle d'une étincelle pour une étoile, l'ensemble du système
galactique ferait quand même une spirale de 95.000 km de diamètre, et c'est en réalité
dix mille milliards de fois plus grand.
Et le Soleil, dans tout cela, où se trouve-t-il ?
Le Soleil (étoile ou astre de notre Galaxie, sachant que la voie lactée contient entre 200 et 400 milliards d’étoiles ou astres) est plus près du bord extérieur que du bulbe central. Vu d'Andromède,
il ne serait même pas visible au télescope. C'est une petite étoile moyenne, et tout
ce qui nous concerne est d'ailleurs moyen : le Soleil (étoile ou astre de notre Galaxie, sachant que la voie lactée contient entre 200 et 400 milliards d’étoiles ou astres) dégage une chaleur moyenne ;
il est au milieu de sa vie ; il se trouve dans une galaxie assez grande, mais ni supergéante
ni naine ; cette Galaxie, la nôtre, se trouve également loin du centre du Superamas
de galaxies. La forme de notre Voie Lactée est aussi la plus courante : la forme
spirale.
Alors justement, vous avez brièvement parlé de cette forme spirale, assez étonnante
et pourtant répandue. Je crois qu 'il serait bon d'expliquer la raison pour laquelle
les étoiles se sont groupées sous cette forme ?
Un immense nuage d'hydrogène a été à la base de la formation de notre Galaxie.
Ce nuage, en se rassemblant d'une façon aléatoire par autogravitation, s'est mis à
tourner lentement, donc à s'aplatir, à cause de la force centrifuge. Le bulbe central
a donc gardé une certaine rondeur, car il subit moins cette force centrifuge que les
parties équatoriales. A l'intérieur de cette immense galette, les nuages de gaz se sont
alors fragmentés pour donner naissance aux étoiles. Il est possible que des étoiles
se soient allumées dès l'assemblage aléatoire des gaz, et dans ce cas, la Galaxie aurait
été irrégulière avant de devenir une spirale.
Comment expliquez-vous la naissance des bras spiraux ?
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Nous avons déjà parlé des ondes de densité qui maintiennent les bras spiraux,
mais le processus de leur naissance demeure mystérieux. Les simulations sur ordinateur
indiquent plusieurs causes : choc gravitationnel avec d'autres galaxies ; influence
de galaxies satellites ; phénomène de l'enroulement maintenu par les ondes de densité.
Les bras spiraux fourmillent d'étoiles, de nébuleuses et de poussière, montrant
une plus grande activité que dans le reste de la Galaxie. La poussière, faite d'atomes
lourds, se tient sur le plan très exact de la structure, et si on voyait la spirale de profil,
on verrait une ligne noire très fine, et la brillance des étoiles au-dessus et en-dessous.
En s'éloignant beaucoup du plan, on ne trouve guère que des étoiles vieilles. Ce plan,
très fin, est donc bien le lieu de naissance d'un plus grand nombre d'étoiles à sa rencontre
avec les bras. C'est d'ailleurs normal puisque c'est la plus grande concentration
de gaz et de poussière. Cette poussière est très fine, de l'ordre du micromètre
comme celle présente dans les noyaux des comètes.
Quand nous voyons des photos du bulbe, il semble que le nombre d'étoiles grandit
en s'approchant du centre galactique. Et ensuite, où cela mène-t-il ?
On commence tout juste à avoir une petite idée de ce qu'est le centre de la Galaxie.
Jusqu'à maintenant, on ne voyait pas à travers les milliards d'étoiles qui se pressent
autour du noyau. Les rayons visibles et les ultraviolets sont censurés, mais nous nous
servons maintenant couramment des rayons X, des infra-rouges et des ondes radio.
Et c'est justement la radioastronomie qui vient de faire une découverte d'importance :
Plusieurs millions d'étoiles vieilles, sans gaz, sont concentrées autour du centre
galactique, dans une sphère de 3 A.L. seulement de diamètre ; soit une distance un
peu moindre que de nous à l'étoile la plus proche. Ensuite, dans un rayon de
1,5 milliards de km seulement autour du centre, soit la distance du Soleil (étoile ou astre de notre Galaxie, sachant que la voie lactée contient entre 200 et 400 milliards d’étoiles ou astres) à Saturne,
donc incroyablement petite à l'échelle galactique, il y aurait l'équivalent de 5 millions
de masses solaires, tournant d'un seul bloc. C'est absolument fantastique ! une véritable
bouillie d'étoiles qui se résume probablement à un trou noir et qui forme un
embryon de quasar.
Cette masse énorme agit comme un cancer gravitationnel, et attire toutes les
étoiles qui, malgré leurs orbites autour du noyau, finiront par s'écraser au centre
pour former le quasar. Ce corps supermassif et dense attirera tant de matière qu'il
finira par exploser, rejetant par les pôles deux grands jets de plasma.
C'est donc la lancée sur orbite des étoiles qui les empêche de s'effondrer trop
vite vers le noyau, et c'est ce qui donne ce mouvement de toupie à notre Galaxie.
A-t-on pu mesurer ces mouvements ?
Bien sûr, mais la Galaxie se comporte comme un fluide, sa rotation est différentielle.
A la hauteur du Soleil, elle fait un tour sur elle-même en un peu plus de
200 millions d'années. Autour du bulbe, c'est évidemment plus rapide, et de plus
en plus rapide en s'approchant du noyau. Le Soleil, dans sa vie de 10 milliards
d'années, fera donc une cinquantaine de fois le tour de la Galaxie, passant par les
bras spiraux qui sont animés d'une rotation plus lente.
Cette rotation de la Galaxie est presque imperceptible, puisqu 'en regardant les
étoiles, elles ont l'air immobiles depuis des années...
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C'est une illusion due à l'immensité des distances. Mais si on réduisait notre
Galaxie à la taille d'une assiette en conservant le moment angulaire, nous arriverions
à une vitesse de rotation de plusieurs centaines de milliers de tours par seconde. Vous
voyez que c'est extrêmement rapide !
Et si nous descendions à la taille d'un atome, nous arriverions peut-être à la
vitesse d'orbite des électrons autour des protons ?
C'est possible, mais ce sont des calculs très difficiles, car on connaît mal le mouvement
des électrons, et l'espace et le temps, bien qu'intimement liés, se conjuguent
difficilement. En outre, l'agitation des électrons est différente selon l'excitation de
l'atome.
De toute façon, à tous les échelons de la matière, il y a rotation, et orbite, et
c'est ce qui permet à la matière de se maintenir en équilibrant la force de gravitation
ou la force électromagnétique. Sinon, il y aurait effondrement. Les électrons des atomes
s'écraseraient sur les protons, et toute la matière qui compose l'humanité pensante,
par exemple, tiendrait alors dans un simple grain de riz !
Les rotations, les orbites, les forces centrifuges contribuent donc à la stabilité
de l'Univers. Mais cette rotation n'est pas le seul mouvement de notre Galaxie ?
Non, bien, sûr, puisqu'il faut qu'elle tourne au sein d'amas, et même d'un superamas
gigantesque, afin de ne pas s'effondrer vers le centre de gravité de ce superamas.
Car actuellement, on ne connaît pas de bornes aux forces de gravitation.
Dans son ensemble, notre Galaxie se déplace à la vitesse de 500 km/seconde
par rapport à la radiation du milieu ambiant, ce qui équivaut à 1.800.000 km à l'heure.
Le pantouflard assis tranquillement dans son fauteuil ne se doute pas de la vitesse
effrayante à laquelle il parcourt son petit coin d'Univers.
Vous n 'avez pas parlé de l'âge de notre Voie Lactée. Vous avez publié récemment
une hypothèse sur l'aplatissement du Superamas de galaxies, indiquant un âge
très élevé pour l'Univers en contradiction avec le Big bang qui daterait notre Galaxie
de 15 milliards d'années seulement. Votre raisonnement peut-il s'appliquer à l'aplatissement
de notre Galaxie ?
Je pense que oui, bien que je sois moins formel que pour le Superamas. Le principe
part du fait qu'il faut un certain nombre de tours pour aplatir un système fluide
en rotation. Sauf dans l'axe des pôles, la force centrifuge étend la matière en une
sorte de galette. On connaît approximativement les temps d'aplatissement de petits
systèmes, comme les anneaux de Saturne ou le Système Solaire. A l'échelle de la
Galaxie, il est difficile de dire si d'autres éléments inconnus n'interviennent pas. Cependant,
on peut quand même supposer qu'il est hautement improbable que notre Galaxie
se soit aplatie aussi parfaitement en 15 milliards d'années, ce qui ne correspond qu'à
environ 70 tours sur elle-même. Tout dépend évidemment de la vitesse de rotation,
mais en se référant à des systèmes connus, il faudrait des centaines de tours pour
arriver à la perfection de certaines spirales, et non pas 70 tours !
Seulement, comme les dogmes veulent que l'Univers soit en expansion, il est
impossible de loger une galaxie vieille de 100 milliards d'années dans un Univers de
16 milliards d'années.
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Si au contraire, on admet un Univers très vieux, et même infini dans l'espace
et le temps, nous avons la place pour loger des galaxies en "évolution". Et les galaxies
irrégulières pourraient même devenir, avec le temps, de magnifiques spirales, comme
la nôtre, qui semblent le summum de la beauté et de l'organisation de la matière.
Nous irons bientôt voir, en votre compagnie, ces galaxies spirales, elliptiques
ou irrégulières. Mais en attendant, pouvez-vous indiquer d'autres indices d'une très
grande longévité de notre Galaxie ?
Il y a l'aspect des galaxies. Etant peintre, je suis sensible à leur physionomie.
Les mathématiciens me demanderont des preuves, mais quand je rencontre un vieillard,
je n'ai pas besoin de voir son acte de naissance pour le différencier d'un jeune
homme. Or, certaines galaxies ont manifestement plusieurs fois l'âge de la nôtre,
arbitrairement fixé à 15 milliards d'années, à cause du Big bang.
La présence de poussière un peu partout est un autre indice. La poussière est
formée d'atomes lourds eux-mêmes fabriqués par des générations d'étoiles successives.
Si les supergéantes ont la vie courte, les naines et les moyennes, vivent au moins
10 milliards d'années, et beaucoup ont déjà 15 milliards d'années. On se demande
comment elles peuvent être riches en atomes lourds s'il n'y a pas eu des générations
précédentes pour les fabriquer. Car si environ les 2/3 des amas globulaires, vieux
de 15 milliards d'années, sont 100 fois plus pauvres que le Soleil (étoile ou astre de notre Galaxie, sachant que la voie lactée contient entre 200 et 400 milliards d’étoiles ou astres) en éléments lourds,
l'autre tiers est environ 50 fois plus riche qu'eux.
Autre fait qui infirme l'âge donné aux galaxies : des millions d'étoiles ont été
attirées au centre du noyau de la Voie Lactée et forment ce futur quasar qu'on vient
de découvrir. Or, si cette concentration d'étoiles a pu se faire en 15 milliards d'années,
d'autres galaxies présentant des concentrations des milliers de fois plus puissantes,
doivent donc être beaucoup plus vieilles que la Voie Lactée, des milliers de fois
15 milliards d'années.
Vous comprenez maintenant que les astronomes qui avancent un âge pour notre
Galaxie s'aventurent beaucoup !
LES TROUS NOIRS
Vous avez dit que le noyau de notre Galaxie se résume peut-être à un trou noir.
On parle beaucoup de trous noirs, à des échelles différentes, par exemple, au niveau
de l'étoile à neutrons, et maintenant, à l'échelle du noyau de notre Galaxie. Pouvezvous
nous expliquer clairement ce que c'est qu'un trou noir ?
Il faut d'abord savoir que ce n'est qu'une théorie, que nous avons des indices
"troublants" mais pas de preuve de la découverte d'un seul trou noir !
Le trou noir a pour base le concept de "vitesse de libération". Rappelons que
cette vitesse est celle qui permet à un corps de s'éloigner indéfiniment d'un autre
corps auquel il était lié jusque là par la gravitation. Sur la Terre, par exemple, cette
vitesse de libération est de 11 km/seconde environ. Lorsqu'une fusée est lancée avec
une vitesse dépassant 11 km/seconde, elle possède une énergie cinétique suffisante
pour se libérer de l'attraction et partir dans l'espace interplanétaire.
Or, dès 1798, le mathématicien français Laplace avait pensé qu'on pouvait con-
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cevoir l'existence de corps célestes pour lesquels la vitesse de libération serait plus
grande que la vitesse de la lumière. La force d'attraction à la surface de ces corps
serait si élevée que même la lumière ne pourrait s'en échapper. De tels corps apparaîtraient
donc comme des trous noirs dans l'espace. Pour un corps comme le Soleil,
par exemple, ceci se produirait avec un rayon inférieur à 3 km, pour une même masse.
Mais il est important de signaler que d'énormes densités ne sont pas indispensables
à la formation théorique d'un trou noir.
On ne pourrait tout de même pas obtenir un trou noir avec une planète ou une
étoile ayant la même densité que l'eau, par exemple ?
Mais si ; seulement voilà, il faudrait que cette planète, ou cette étoile, ait un
rayon de 400 millions de km. (C'est-à-dire le Système Solaire* (composé des huit planètes Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune et leurs 165satellites ou lunes , +les cinq planètes naines, et les milliards de petits corps ; astéroïdes, objets glacés et comètes) jusqu'à l'orbite des
astéroïdes !)
Eh bien, nous avons parlé d'étoiles géantes ou supergéantes ayant justement ce
rayon !
Oui, mais leur densité est très faible ; quelques millionnièmes de gramme par
cm3, c'est loin de la densité de l'eau, ce qui fait que leur masse n'est pas suffisante
pour en faire des trous noirs.
Donc, pas de trous noirs à l'échelle des étoiles ?
Bien que le comportement de certains systèmes binaires fasse appel à l'existence
de ces petits trous noirs, je ne pense pas qu'il faille en chercher là. Par contre, beaucoup
plus plausibles sont les trous noirs géants qui se trouveraient au centre des
galaxies. La nôtre compte déjà 5 millions de masses solaires dans un espace très restreint,
et nous pourrons bientôt calculer s'il s'agit d'un trou noir. Un exemple plus
spectaculaire est celui de la galaxie de la Vierge, M87, une géante elliptique dont le
centre contiendrait un trou noir de 10 milliards de masses solaires, et qui émet un
jet rectiligne de lumière polarisée !
La matière attirée dans ces trous noirs semble donc définitivement absorbée,
puisqu'il n'y a pas de rayonnement possible ?
Eh bien non, car des théories extrêmement complexes, que nous avons déjà évoquées,
faites par le physicien américain Hawking, indiquent que les trous noirs ne
sont pas complètement noirs, mais qu'ils émettent des particules, exactement comme
un corps noir émet des rayonnements dont l'intensité et la longueur d'onde varient
avec la température.
Pour les trous noirs considérés en astrophysique, un tel rayonnement semble
complètement négligeable (par exemple, la température associée à un trou noir de
masse solaire est de 3 K, soit - 270°C). Mais la température du trou noir est inversement
proportionnelle à sa masse, et s'élève donc au fur et à mesure que le trou noir
s'évapore par émission de rayonnement. Lorsque cette masse n'est plus égale à celle
nécessaire pour demeurer un trou noir, la température atteint mille milliards de degrés.
Les particules qui peuvent alors être émises sont si massives que le trou noir éclate
comme sous l'effet d'une véritable explosion. C'est ce qu'on appelle la "fontaine
blanche".
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Cette théorie a-t-elle été vérifiée ou est-ce une simple hypothèse ?
C'est une hypothèse, mais en fait, elle réussit si bien à imbriquer ensemble les
principes de la mécanique quantique, de la relativité générale et de la thermodynamique,
qu'on est forcé de croire qu'elle nous révèle un trait essentiel d'une hypothétique
gravité quantique, celle qui s'exercerait à nouveau pour des dimensions
inférieures à celle de l'atome. Pour l'observation directe, il est possible que les fameux
quasars soient des fontaines blanches issues de gigantesques trous noirs. Et que penser
des immenses jets de plasma, éjectés par les pôles de certains quasars jusqu'à
plusieurs millions d'A.L. de distance ?
Et ainsi finira notre Galaxie, pour renaître sous d'autres formes. Mais avant
d'en arriver là, nous allons partir à la découverte des galaxies lointaines et des fameux
quasars... en parlant d'abord de l'un des outils qui a le plus contribué à la compréhension
de l'espace : la théorie de la relativité.
LA RELATIVITE
C'est en 1905 qu'Albert Einstein publia sa théorie de la relativité restreinte. Ce
fut une révolution pour plusieurs raisons, dont celle-ci qu'elle bouleversait nos habitudes
de pensée.
Le premier postulat démontrait qu'il est impossible de détecter un mouvement
uniforme absolu, c'est-à-dire, un mouvement de direction fixe effectué à vitesse
constante.
Le deuxième postulat était l'affirmation de la constante absolue de la vitesse
de la lumière, déjà vérifiée par Michelson.
Traitant du temps et de l'espace avec une vision puissante et claire, il démontra
qu'il n'y avait pas de temps absolu, le temps dépendant lui-même de la vitesse d'un
corps dans l'espace, relativement à son entourage. Les mesures du corps voyageant
rapidement seraient différentes pour un observateur l'accompagnant, de celles d'un
observateur immobile.
Einstein démontra également qu'il y avait quelque chose d'étrange dans la vitesse
de la lumière. On ne peut pas rattraper les photons lumineux, comme on rattraperait
théoriquement des balles de mitrailleuse, car la vitesse des balles n'est pas une constante
absolue. Elle est toujours relative à notre propre vitesse. Alors que la vitesse
de la lumière est absolue, elle est toujours la même, indépendamment de notre propre
vitesse.
Tous les mouvements uniformes sont relatifs les uns aux autres, à l'exception
de la vitesse de la lumière, qui est absolue. C'est le jeu entre ces deux postulats qir
rend difficile et étrange les aspects de l'Univers décrit par la relativité.
En quoi diffère sa théorie sur la relativité générale ?
C'est une extension de la logique relativiste à des mouvements non uniformes,
c'est-à-dire, à des vitesses ou des directions variables. Il démontre alors que la pesanteur
est une courbure de l'espace. La masse d'un corps courbe l'espace voisin et en
altère la géométrie. Si un rayon lumineux passe à proximité, il continue de se déplacer
en ligne droite, mais c'est une droite telle qu'elle est définie dans un espace
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courbe. La gravité devient en fait une conséquence de la géométrie. On peut comprendre
que l'accélération, par exemple, équivaut à une force de gravitation. Quand
un ascenseur démarre, vous pesez plus lourd.
On a pu vérifier depuis les prédictions de la relativité ; elles sont d'une grande
précision :
• La déviation de la lumière dans le champ de gravitation du Soleil
• Une légère anomalie dans l'orbite de Mercure
• Le fait que les horloges doivent battre à un rythme plus lent dans un champ de
gravitation
• La vie de certaines particules est plus longue quand elles sont lancées à des vitesses
relativistes (Expérience du CERN, près de Genève)
Vous avez parlé de l'aspect étrange du monde (univers) relativiste ? Nous pourrions citer
quelques exemples ?
Si nous pouvions mesurer avec précision, nous constaterions que la fenêtre d'un
train en marche est plus petite, pour un observateur immobile, que la fenêtre de ce
même train à l'arrêt.
Si le train accélère au point d'atteindre presque la vitesse de la lumière, la dimension
de la fenêtre devient presque zéro, et le temps s'arrête. De la même façon, le
voyageur "voit" la montre de son ami resté sur le quai ralentir de plus en plus. Remplacez
le train par des galaxies, le résultat sera étonnant ! Le temps absolu est donc
bien aboli. La mesure du temps par des personnes voyageant à des vitesses différentes
donne des résultats différents. Ceci est important puisque nous savons que tous
les astres sont en mouvement dans l'Univers. La relativité de l'espace et du temps
nous trouble parce qu'elle n'est pas conforme à nos intuitions.
Et ce n 'est pas la relativité qui valut le prix Nobel à Einstein ?
Non, c'est pour son hypothèse du quantum de lumière, plus exactement. L'hypothèse
d'Einstein amenait à considérer la lumière comme des jets de particules, composés
de ces "quanta lumineux" auxquels on donnera par la suite le nom de photons,
et qui sont des petits paquets d'énergie.
En analysant l'énergie cinétique E d'une particule relativiste de masse m, au repos,
Einstein démontra que la particule avait une énergie telle que E = mc2, où la constante
c est la vitesse de la lumière. Auparavant, on considérait l'énergie et la masse
comme des grandeurs distinctes. La découverte d'Einstein nous obligeait à abandonner
nos habitudes scientifiques et intellectuelles. Ses travaux impliquaient l'abandon de
la distinction entre masse et énergie, comme la distinction entre l'espace et le temps.
La masse et l'énergie ne sont rien de plus que des manifestations différentes d'une
seule et unique chose. Toutes les masses que nous voyons autour de nous constituent
une forme d'énergie prisonnière, dont la moindre libération serait dévastatrice. La
bombe H en est une détestable illustration.
Nous voici donc avec une lumière qui est à la fois ondulatoire et corpusculaire,
a vec une masse qui peut devenir énergie, et a vec un temps qui n 'est pas absolu. Grâce
à Einstein, nous avons tout ce qu'il faut pour affronter l'Univers lointain. Et nous
avons cité, exceptionnellement, la fameuse équation : E = mc2, malgré le titre de
nos émissions.
L’astronomie [astronomia], est la science de l’observation des astres qui permet de connaître et comprendre notre univers, les astres, les planètes. Alors que l'astrologie repose sur l'interprétation des phénomènes célestes, en vue d'obtenir des interprétations et prédictions des évènements. Elle est souvent liée à la voyance, de l'horoscope, du tarot…Ce Blog est donc dédié à l’astronomie beaucoup plus que l’astrologie.
