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 Questions et réponses

Avec la participation de Cybersciences

 

 

Dans le ciel, comment distinguer une étoile d'une planète ou d'un satellite artificiel ?

Tout d'abord, rappelons que toute la voûte céleste bouge – très lentement cependant –, car la Terre tourne sur elle-même. Seule l'Étoile polaire (alias Polaris) semble fixe au milieu de la voûte céleste, puisqu'elle se trouve dans le prolongement de l'axe de la Terre.

La plupart des points lumineux que l'on peut observer dans le ciel sont des étoiles ou des amas d'étoiles (galaxies). Certaines galaxies peuvent être distinguées à l'oeil nu ou à l'aide de jumelles : elles ont généralement l'aspect de vagues tâches laiteuses.

Contrairement aux étoiles qui restent fixes dans le ciel, les planètes se reconnaissent facilement parce qu'elles se baladent dans le firmament. D'une nuit à l'autre, elles changent légèrement de position. Les astronomes grecs de l'Antiquité les avaient d'ailleurs baptisées les " vagabondes ". (Le mot planète vient du grec " planêtès " qui signifie " errant ").

Cependant, si vous voyez un petit point lumineux qui traverse le ciel en quelques minutes, il s'agit fort probablement d'un satellite artificiel en orbite autour de notre globe. L'œil averti pourra également suivre dans le ciel la trajectoire de la nouvelle Station spatiale internationale. Sur le site Heavens-Above, on peut trouver des indications sur sa position à tout moment.

Pour finir, si vous observez une étoile qui file à travers les cieux avec une vitesse vertigineuse, en laissant parfois derrière elle une traînée lumineuse, il s'agit alors d'une météorite provenant de l'espace et qui s'est désintégrée en pénétrant dans l'atmosphère terrestre. C'est ce que l'on appelle communément une " étoile filante "...

Pour s'y retrouver parmi les étoiles, constellations et autres habitants des cieux, il est bon de se munir d'une carte du ciel. Il existe également de nombreux logiciels astronomiques, comme CyberSky, qui permettent de simuler l'aspect de la voûte céleste et peuvent rendre bien des services à l'astronome amateur.

Si tout l'univers est en expansion, pourquoi les galaxies ne sont-elles pas elles-mêmes en expansion ?

L’univers est bel et bien en expansion, mais seulement à grande échelle. Ce que cela veut dire ? Petit rappel : de la même façon que les étoiles sont regroupées en galaxies, les galaxies sont regroupées en amas qui eux-mêmes sont regroupés en super-amas. Les amas de galaxies, comme les super-amas, s’éloignent les uns des autres de jour en jour. Cet éloignement est le résultat du Big bang qui a eu lieu il y a quelque 15 milliards d’années.

Mais à plus petite échelle, l'expansion de l'univers ne peut l’emporter sur la gravité. Tout comme les planètes de notre système solaire et les étoiles de notre galaxie, les galaxies regroupées dans un même amas ne s'éloignent donc pas les unes des autres. Elles vont même souvent se rapprocher, puisqu’à cette échelle, c’est la gravité qui est reine.

Dans quoi l'univers s'étend-il et qu'y a-t-il à l'extérieur ?

Beaucoup de gens semblent croire que le Big Bang est comme une explosion qui se serait produite quelque part dans l’espace. En fait, l’espace et le temps n’existaient pas avant le Big Bang. Par conséquent, l'univers ne s’étend pas " quelque part " - c’est l’espace qui se dilate au fur et à mesure.

La question de l’extérieur de notre Univers s’apparente donc à celle concernant ce qu’il y avait avant le Big Bang. La réponse est la même : dans leur forme actuelle, nos lois concernant l'univers, sa géométrie et son évolution, ne permettent de tirer aucune conclusion sur ce qu'il y a à l'extérieur de l'univers observable, c'est-à-dire au-delà de 13 milliards d'années-lumière, pour un Univers âgé de 13 milliards d’années.

L’extérieur de l'univers est donc un " endroit " hors du temps et de l’espace, que nous ne pourrons jamais voir ni connaître. Pour les physiciens, l'univers contient la totalité de ce qui existe. C’est tout ce que nous pouvons connaître et, en somme, on ne peut parler d’aucune manière de ce qu’il y a " au-delà " - si du moins il existe.

Qu’y avait-il avant le Big Bang ?

Selon la théorie du Big Bang, notre univers serait né d’une singularité : un " point " où toute la matière et l’énergie sont condensées dans un état de densité infinie.

En fait, tout ce que contient notre univers, y compris les quatre dimensions du temps et de l’espace étaient condensées dans cette singularité. En d’autres termes, cela signifie que le temps et l’espace ont été engendrés par le Big Bang et n’existaient pas avant ce " Grand événement ".

Il est donc inutile de se demander ce qui se passait " avant " le Big bang, puisque le temps et l’espace n’existaient pas pour qu’il s’y passe quelque chose. Cela est aussi absurde, disent les physiciens, que de demander ce qu’il y a au nord du pôle Nord. L'Avant-Big Bang est un concept qui n’a pas de sens, ni chronologiquement, ni physiquement, ni causalement.

On peut noter que cet argument n’est pas nouveau. Aux païens qui doutaient du récit biblique de la Genèse et qui demandaient à quoi Dieu passait son temps avant la Création du monde, Saint-Augustin, au Ve siècle de notre ère, répondait, lui aussi, que la question était absurde : le temps n’existait tout simplement pas avant la Création, puisque Dieu avait créé le temps en même temps que le monde.

Pour les scientifiques, dont le physicien anglais Stephen Hawking, le moment de la création de l'univers – et même entre 0 et 10–43 seconde - échappe totalement aux lois actuelles de la physique. Il est impossible d’en dire quoi que ce soit, puisque les lois de la physique, particulièrement la relativité générale, se détraquent dans le cas de la singularité et de ce qui la précède. Il est impossible, par exemple, de dire comment se manifestait la loi de la gravité dans un tel environnement de densité et de température extrême. Bref, dans leur forme actuelle, les lois concernant l'univers, sa géométrie et son évolution, ne permettent de déduire aucune conclusion sur un hypothétique " Avant-Big Bang ".

Certains théologiens - et même certains astrophysiciens - proposent une possible intervention divine pour expliquer l’existence et l’explosion de cette singularité. Mais il s’agit d’opinions strictement personnelles et il n’y a rien dans les théories pour confirmer ou réfuter une telle croyance.

Et cela n’empêche pas également certains physiciens d’imaginer l’existence d’une " mousse cosmique " d’où serait issu notre Univers et, pensent-ils, une infinité d’autres univers parallèles. Selon cette théorie des multi-univers, notre Univers ne serait qu'une bulle parmi d'autres, dans lesquelles les lois de la physique pourraient même être différentes. Ce " bouillonnement d'univers " est permis par la mécanique quantique. Et il a l’avantage d’éliminer la nécessité d'une Cause Première, puisqu'en mécanique quantique, tout est question de probabilités, et non de relation de cause à effet. Mais il s’agit de pures spéculations et il semble même impossible, pour l’instant, de valider cette théorie, puisque aucun contact ne serait possible avec ces autres univers.

Que se passerait-il si la Lune disparaissait ?

L’effet le plus apparent serait, bien sûr, d’être privé de notre grand luminaire nocturne. Finies les douces soirées au clair de lune !

Mais ce ne serait pas le seul signe de sa disparition.

Par sa relativement grande masse, la Lune exerce une force gravitationnelle qui se traduit sur notre globe par deux principaux effets : elle altère la forme de la Terre et influence aussi la trajectoire de son orbite. Dans le premier cas, la partie de notre globe qui répond le plus à la gravité lunaire est l’eau des océans : les marées sont provoquées principalement par la force d’attraction de la Lune, mais également par celle du Soleil. Si la Lune se volatilisait, nous continuerions donc à observer des marées, mais beaucoup plus faibles puisqu’elles seraient uniquement causées par la gravité du Soleil.

Quant à l’orbite terrestre, elle serait aussi modifiée. La Terre et la Lune tournent l’une autour de l’autre, dans une lente valse autour du Soleil. Cependant, comme elle est plus petite que la Terre, c’est la Lune qui se déplace le plus dans cette affaire. Sans la Lune, la trajectoire de l’orbite terrestre serait donc légèrement altérée, mais peut-être pas suffisamment pour que l’on s’en rende bien compte.

Et ce n’est pas tout ! Par une coïncidence extraordinaire, la Lune est juste suffisamment massive pour jouer un rôle dans la stabilisation de l'axe de rotation de la Terre. Sans la Lune, la direction de cet axe serait grandement influencée par le Soleil et les planètes géantes (Jupiter et Saturne en particulier) : le pôle pourrait ainsi se retrouver à l’équateur et vice versa. On croit même que, sans la Lune, les mouvements chaotiques de l’axe auraient pu empêcher la persistance d'eau liquide - comme sur la planète Mars – et, du même coup, interdire l'émergence de la vie sur Terre.

Toujours en raison de sa masse, notre satellite joue aussi un rôle de " concierge céleste ". Elle perturbe les poussières en orbite autour de la Terre et c’est pourquoi notre Planète bleue n'a pas d'anneaux comme Saturne. (Trop petits, les satellites de Saturne n’ont pas cette action nettoyante.) Sans Lune, peut-être que la Terre finirait à la longue par s’orner d’anneaux... Mais serait-ce aussi joli pour agrémenter nos nuits que notre bonne vieille Lune ?

Qu’est-ce qu’un pulsar ?

Le premier pulsar (PSR1919 + 21) a été découvert par hasard en 1967 par Jocelyn Bell-Burnell, une étudiante britannique, et Anthony Hewish, son directeur de thèse, alors qu’ils étudiaient les sources célestes radio. On a recensé aujourd’hui plus de 600 pulsars dans notre Galaxie. Habituellement, il s’agit d’étoiles jeunes (moins de 10 millions d’années) et isolées.

Le terme " pulsar " provient de la contraction de mots anglais : pulsating (pulsante) et star (étoile). Un pulsar est une étoile à neutrons en rapide rotation sur elle-même et émettant des ondes radio à intervalles réguliers.

Une étoile à neutrons naît des vestiges d’une supernova, c’est-à-dire de l’explosion d’une étoile supermassive. Après l’explosion, le coeur résiduel de l’étoile se contracte pour devenir extrêmement dense. Il peut contenir la masse du Soleil confinée à l’intérieur d’une sphère de 10 kilomètres de rayon, soit 70 000 fois plus petit que celui du Soleil ! Au cours de ce processus de contraction, les protons et les électrons qui forment la matière de l’étoile se combinent pour se transformer en neutrons. Le coeur stellaire est alors constitué essentiellement de neutrons, d’où le nom d’étoile à neutrons. Si elle a une masse suffisante, une étoile à neutrons peut continuer à se contracter et se transformer en trou noir.

Lors de l’explosion, l’étoile conserve son énergie cinétique de rotation et son énergie magnétique. Les pulsars présentent donc une très grande vitesse de rotation : ils tournent sur eux-mêmes à une cadence variant entre 640 tours par seconde pour les plus rapides, et un quart de tour par seconde, pour les plus lents. Les pulsars ont une régularité remarquable, au point qu’on peut les considérer comme l’une des meilleures horloges naturelles.

Les pulsars se comportent comme de gigantesques dynamos. La rotation de leur champ magnétique engendre de puissants champs électriques, de l’ordre des mille milliards de volts. Ces champs arrachent des particules aux calottes polaires de l’étoile. Ces particules sont accélérées par le champ magnétique et émettent deux intenses faisceaux de rayonnement radio en forme de cône. Si l’un des faisceaux est orienté en direction de la Terre, il peut être détecter par un radiotélescope, comme une suite de pulsations régulières. Le signal augmente et diminue, un peu comme si l’on observait un phare.

Existe-t-il des mondes parallèles ?

Même si les auteurs de science-fiction sont assez friands de nouvelles dimensions et de mondes parallèles, les scientifiques considèrent probablement que l’univers dans lequel nous vivons offre déjà beaucoup à explorer. Quelques théoriciens se sont tout de même interrogés sur l’existence d’univers parallèles, mais comme solutions pour régler certains problèmes scientifiques. On retrouve des théories d’univers parallèles dans deux domaines en particulier : la physique quantique et la cosmologie.

L’une des lois fondamentales de la mécanique quantique est l'indéterminisme, c’est-à-dire que les mêmes causes ne produisent pas nécessairement les mêmes effets. Dans certaines expériences de physique quantique, une particule (ex. électron, photon) peut " décider ", par exemple, d‘aller à gauche ou à droite. Or, même si les conditions initiales sont absolument identiques, il est impossible de prédire de quel côté elle va se diriger. Le choix entre les deux trajectoires dépend totalement du hasard. C’est ce qui a été appelé historiquement par les physiciens la " réduction du paquet d’ondes " et plusieurs ont avancé des théories pour tenter d’expliquer – et surtout d’éliminer – cet indésirable élément de hasard.

En 1957, le physicien Hugh Everett III propose une curieuse théorie : il n’y a pas de hasard, car la particule a pris les deux directions. Dans " notre " univers, elle est allée vers la gauche et dans un " autre " univers, elle est allée vers la droite. Il y aurait donc une multiplication d’univers parallèles, formant de nouvelles branches à l’infini, à chaque fois qu’une particule quantique doit choisir entre différentes options. Comme disait le physicien Paul Davies, c’est une théorie économe en suppositions, mais coûteuse en univers (" cheap on assumptions, but expensive on universes ! ")...

La deuxième théorie des univers parallèles provient de la cosmologie. Selon la théorie classique du Big Bang, l'univers est né d’un point - ou singularité – où tout ce qu’il contient était condensé dans un volume nul. Mais qu’y avait-il dont avant le Big Bang ? Toujours selon l’explication classique, il n’y avait strictement rien. Même l’espace et le temps n’existaient pas. Ils sont apparus en même temps que l'univers. (Dans ces conditions, la question de savoir dans quoi se " gonfle " l'univers ne se pose même pas.) Cependant, certains astrophysiciens ont formulé l’hypothèse que notre Big Bang serait peut-être une " bulle " née dans une sorte de " mousse cosmique ". Notre Univers ne serait donc pas unique. D’autres univers, où les lois de la physique sont peut-être très différentes des nôtres, ont pu également surgir de cette mousse.

Malheureusement, autant dans le cas des mondes quantiques que celui des bulles cosmologiques, il semble que, par définition, il soit totalement impossible de détecter ou d’obtenir quelque information que ce soit sur ces présumés univers parallèles. Peut-être existent-ils et nous ne le saurons jamais, peut-être n’existent-ils tout simplement pas, mais il est également impossible de le dire ! Pour la plupart des scientifiques, il est beaucoup plus simple de choisir la deuxième réponse...

Combien y a-t-il de satellites artificiels autour de la Terre ?

On dénombre près de 2600 satellites artificiels en service aujourd’hui. De ce nombre, la très vaste majorité appartient aux Etats-Unis (~900) et aux pays de l’ex-Union soviétique (~1300).

Pourquoi la Lune apparaît-elle plus grosse près de l'horizon ?

Eh bien, il s'agit d'une pure illusion d'optique. Il suffit de regarder la Lune avec une règle au bout du bras et vous verrez qu'elle a toujours la même taille, qu'elle soit n'importe où dans le ciel. (En fait, elle est très légèrement plus petite à l'horizon qu'au zénith parce qu'elle se trouve alors 6350 km (le rayon de la Terre) plus loin.)

Que se passe-t-il donc ? Il s'agit d'un problème de distance apparente et de points de repère. Pour évaluer la taille d'un objet, notre cerveau fait la comparaison avec la taille des autres objets qui l'entourent. S'il est entouré de gros objets, il paraît petit. S'il est entouré de petits objets, il paraît gros. Lorsque la Lune est au zénith, notre cerveau la compare avec l'immensité du ciel et la Lune paraît petite. Par contre, près de l'horizon, notre cerveau observe que la Lune est plus grande que la plupart des objets (maisons, arbres, montagnes) dans notre champ de vision. Par conséquent, nous avons l'impression que la Lune est immense.

L'astronome égyptien Ptolémée avait d'ailleurs formulé une explication similaire au IIe siècle après Jésus-Christ. C'est dire comme la question se pose depuis longtemps...


Note : le phénomène de réfraction qui se produit au coucher ou au lever du Soleil n'est pas en cause. Lorsque le Soleil est très près de l'horizon, les rayons lumineux doivent traverser une plus grande épaisseur d'atmosphère pour nous parvenir. L'atmosphère terrestre agit alors comme une lentille et déforme un peu l'image du Soleil. Par contre, la taille apparente du Soleil reste passablement identique.

Comment se forme un trou noir ?

À l'origine d'un trou noir, il y a une étoile ordinaire mais très massive, des dizaines de fois plus que le Soleil. Au terme de sa vie d'étoile ordinaire — qui ne dure que quelques centaines de millions d'années (comparée aux dix milliards d'années de notre Soleil) —, cette grosse étoile explose et se libère de ses couches périphériques de matière.

Le noyau résiduel est cependant encore très massif – bien davantage que le Soleil – et il subit de ce fait une extraordinaire contraction. Sa masse se comprime jusqu'à ce qu'elle finisse par atteindre un volume nul et une densité infinie ! Les astronomes appellent cet inimaginable objet une singularité. Et rien ne peut s'échapper d'une singularité, pas même les photons de lumière, d'où le qualificatif de noir ajouté à ce trou.

Comment font les fusées pour se déplacer dans le vide de l’espace puisqu’il n’y aucun point d’appui ?

La propulsion d'une fusée dépend de la troisième loi de Newton, appelée le principe d’action-réaction : à toute action correspond toujours une action égale et opposée. Le principe est fort simple : lorsque je lance un objet dans une direction, je subis une force de réaction égale dans l’autre direction. Dans le cas d'une fusée, c’est l'éjection de gaz dans le vide qui permet de la faire avancer dans la direction opposée.

On peut prendre comme exemple un ballon rempli d’air que l’on crève. Avant que le ballon soit percé, l’air qu’il renferme exerce une pression uniforme dans toutes les directions. Si on additionne les forces, on obtient une force totale nulle, parce que la pression dirigée vers le haut annule celle exercée contre la paroi du bas, celle de droite annule celle de gauche, et ainsi de suite.

Par contre, si on fait un trou au bas du ballon, l’air s’échappe et la pression diminue à cet endroit. L’équilibre est alors rompu. La force vers le haut n’est plus annulée par celle du bas et le ballon devient un projectile.

Qu'est-ce qu'une supernova ?

C'est une étoile au moins dix fois plus massive que notre Soleil qui, au terme de sa vie stellaire, s'effondre sur elle-même.

Cet effondrement est si violent qu'en une seconde, l'astre s'écrase pour n'atteindre que quelques kilomètres de diamètre ! Ensuite, l'étoile explose avec une telle intensité qu'elle libère, à chaque seconde et durant des semaines, plus d'énergie que des milliards de Soleil ! Elle brille ainsi davantage que la centaine de milliards d'étoiles qui forment la galaxie où elle réside. L'explosion de la supernova libère dans l'espace interstellaire du carbone, de l'oxygène et tous les autres éléments chimiques qui s'incorporeront éventuellement dans la formation de nouvelles générations d'étoiles et de planètes.

Comment mesure-t-on la distance entre une étoile et nous ?

Cette simple question a mystifié les astronomes durant des siècles. En effet, s'il est relativement facile d'estimer la distance nous séparant de la Lune et du Soleil — puisque ces astres sont assez proches de nous —, les choses se compliquent dans le cas des étoiles. Il faut faire appel à des moyens complexes, où entrent en jeu les parallaxes, la magnitude apparente et absolue des étoiles, et les céphéïdes.

Le concept de parallaxes a permis d'évaluer la distance nous séparant des plus proches étoiles. Si vous placez un doigt à dix centimètres devant vos yeux et que vous le regardez tantôt avec l'œil gauche, tantôt avec le droit, votre doigt apparaîtra à des endroits différents par rapport au fond, et ce, parce que vous déplacez votre point de vue. Si vous recommencez en tenant votre doigt à bout de bras, celui-ci se déplacera encore par rapport au fond, mais beaucoup moins. On peut se servir de l'importance de ce déplacement pour évaluer - par trigonométrie - la distance entre les yeux et le doigt. C'est de cette façon qu'on est parvenu à calculer la distance des planètes et des quelques milliers d'étoiles situées à moins de cent années-lumière de nous.

Quant aux étoiles plus lointaines, il a fallu attendre la découverte d'étoiles très particulières : les céphéïdes. Ces étoiles présentent la particularité de varier d'éclat selon une régularité parfaite. L'Étoile polaire, par exemple, a une période de 4 jours. Cet intervalle entre deux minima successifs varie, d'une céphéïde à l'autre, d'un peu moins d'un jour à près de deux mois. De surcroît, les astronomes ont découvert que cette période est d'autant plus longue que l'étoile est brillante.

Toutefois, plus une étoile est distante, moins elle nous paraît étincelante. C'est ce qu'on appelle la magnitude apparente des étoiles. Les astronomes se sont donc servis des céphéïdes pour en établir leur magnitude absolue, c'est-à-dire l'éclat qu'aurait chaque étoile si elles se trouvaient toutes à la même distance de nous. Puis, connaissant la magnitude absolue des céphéïdes et après avoir déterminé la distance nous séparant de quelques-unes (grâce aux parallaxes), il est devenu possible d'estimer assez précisément la distance des étoiles formant notre galaxie.

Note: bien sûr, la mesure des distances est plus complexe que le montre ce bref exposé. Pour en savoir plus, on peut consulter, par exemple, L'univers de la Science d'Isaac Asimov (chapitre 2, pages 22 à 30).

Pourquoi, au terme de sa vie, une étoile sans énergie s'affaisse-t-elle ?

Une étoile est ni plus ni moins un réacteur à fusion thermonucléaire où l’hydrogène est converti en hélium. Lorsque la réserve d'hydrogène au coeur de l'étoile est pratiquement épuisée, l'astre suffoque. Ne disposant plus d'énergie pour contrebalancer la forte pression de ses couches périphériques, l'étoile s’écroule sur elle-même pour devenir, selon le cas, une naine blanche, une supernovae, un trou noir.

Le destin d’une étoile est gouverné par sa masse. Ainsi, notre Soleil, de masse moyenne, mettra dix milliards d'années à convertir son hydrogène en hélium et terminer sa vie en naine blanche.

Les étoiles dix fois plus massives sont mille fois plus brillantes mais elles épuisent leur combustible en cent millions d'années seulement, pour terminer leur vie de façon spectaculaire (supernova ou trou noir).

Quant aux étoiles dix fois moins massives que le Soleil, elles mettront des dizaines, voire des centaines de milliards d'années à se consumer… autant dire qu'elles sont pratiquement éternelles.

A quelle distance sommes-nous du centre de l'univers ?

L'univers, tel qu'il est, n'a pas de centre. Cette notion est difficile à entrevoir pour nos sens, mais elle est, hélas, bien réelle.

Ainsi donc, si l'univers n'a pas de centre, on ne peut déterminer à quelle distance s'en trouve la Terre. Par contre, on peut se considérer au centre de l'univers visible, c'est-à-dire que peu importe dans quelle direction nous regardons le ciel, nous voyons aussi loin que cela est possible. Avec les plus puissants télescopes, nous pouvons regarder jusqu’à distance de quelque 12 à 20 milliards d'années-lumière.

De même, "quelqu'un" se trouvant à 12-20 milliards d'années-lumière de nous — ou n'importe où, en fait — se perçoit, lui aussi, au centre de l'univers visible.

Qu'est-ce qui nous arriverait si notre galaxie entrait en collision avec une autre ?

"Personnellement", pas grand chose ! Il faut savoir que la "collision" entre deux galaxies s'assimile à celle de deux nuages puisque, en dépit de leur apparence, les galaxies sont en grande partie vides, ce qui fait qu'elles ne se frappent pas telles deux bolides, mais passent l'une à travers l'autre.

C'est donc dire que lorsque notre galaxie entrera en collision avec sa voisine Andromède (dans cinq milliards d'années), il y aura peu de conséquences pour la Terre. Tout au plus, les deux galaxies s'échangeront de la matière et des étoiles, de sorte que notre système solaire pourrait peut être changer de galaxie.

Bien sûr, il y a sans doute des collisions d'étoiles. Mais, quoi qu'il en soit, si survient une collision, le Soleil sera rendu en fin de vie, ayant déjà entraîné avec lui la disparition de toute vie terrestre.

Quelle est la différence entre le jour solaire et le jour sidéral ?

Le jour est la durée de rotation d'un astre autour de son axe. Dans le cas de la Terre, il existe deux façons de calculer la durée du jour, selon le point de référence que l'on choisit.

Le " jour sidéral ", calculé en fonction de la rotation complète de la Terre par rapport à une étoile, a une durée de 23 h 56 mn 4,09 s. Le jour sidéral est surtout utilisé par les astronomes.

Le " jour solaire " correspond au temps écoulé entre deux passages du Soleil au méridien. En raison de l'orbite elliptique de la Terre, la durée du jour solaire varie passablement au cours de l'année. La durée maximale est en février (24 h 14 mn) et sa durée minimale en novembre (23 h 46 mn). En fait, seuls quatre jours dans l'année ont une durée exactement égale à 24 heures : vers le 15 avril, le 14 juin, le 1er septembre et le 25 décembre. La durée officielle du jour correspond au " jour solaire moyen ", soit la moyenne du jour solaire sur une période d'un an. Comme l'heure est officiellement définie comme la 24e partie du jour solaire moyen, les journées ont donc toujours 24 heures.

Cependant, les marées lunaires ralentissent légèrement la rotation de la Terre. La durée du jour augmente de 0,00164 seconde en moyenne par siècle. Il viendra donc un jour très lointain où la journée aura toujours ses 24 heures mais celles-ci seront peut-être plus longues qu'aujourd'hui...

Quels sont les effets d’un alignement des planètes ?

Le 5 mai 2000, on annonce un " grand " événement astronomique : la Terre, la Lune, Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne et le Soleil seront tous " alignés ". (En fait, Mars sera un peu à l’écart et la Terre se trouvera toute seule de l’autre côté du Soleil.)

Beaucoup s’inquiètent des effets de ce " Grand Alignement " : séismes, raz-de-marées, perturbation de l’orbite de la Terre et autres catastrophes seraient au programme. Les prophètes de malheur seront déçus, car tous les astronomes (sérieux) sont d’accord : il ne se passera strictement rien. Seule la Lune est suffisamment proche pour affecter la Terre - et provoquer, comme chacun le sait, les marées. Les autres planètes du système solaire sont si éloignées qu’elles n’ont aucun effet mesurable sur la Terre et entre elles.

Un alignement similaire à celui du 5 mai 2000 s’est déjà produit le 5 février 1962. Et, depuis la naissance du système solaire, il y a près de 5 milliards d’années, des alignements planétaires – ou " conjonctions multiples ", comme les astronomes appellent ce phénomène - se sont produits des centaines de fois – sans aucun bouleversement...

 Une éclipse peut-elle encore apporter de nouvelles connaissances sur le Soleil ?

 Absolument ! Ce phénomène céleste demeure encore la meilleure façon d'observer la couronne solaire — la mince couche de gaz ionisé qui entoure notre étoile. Avec une température d'environ 2 millions de degrés Celsius, la couronne fascine toujours les astronomes qui ne comprennent pas comment elle peut dégager autant d'énergie alors que la surface du Soleil affiche un " tiède " 5500 °C.

Bien que nous disposions de satellites et de sondes spatiales qui nous permettent d’étudier notre étoile sous toutes ses facettes, il reste que la Lune, durant les quelques minutes où elle masquera le Soleil, mettra en évidence la couronne solaire mieux que nos instruments sophistiqués.

Qui sait même quel phénomène inusité pourrait-on découvrir lors de la prochaine éclipse ? Par contre, malgré la curiosité, il ne faut jamais en profiter pour regarder le Soleil sans une protection adéquate pour les yeux.

 Retrouve-t-on un trou noir au centre de chaque galaxie ?

 D'après les observations du Télescope spatial Hubble, chaque galaxie contiendrait en son centre un trou noir. Ainsi, le cœur de notre Voie lactée abriterait un trou noir d’une masse équivalente à 2 millions de fois celle du Soleil. C'est là un trou noir modeste, puisqu'une galaxie de la constellation de la Vierge renfermerait un trou noir dont la masse correspondrait à un milliard de Soleils.

 L'hyperespace existe-t-il ?

 Il existe certains fondements - théoriques, du moins – qui permettent l’existence d’hyperespaces, c'est-à-dire des "univers" comprenant plus que les quatre dimensions d'espace-temps que nous avons l’habitude de connaître. En tentant de décrire et comprendre les forces de la nature, les physiciens ont même déjà imaginé des modèles mathématiques où, au lieu des quatre dimensions familières, notre Univers en posséderait 10 et même 26 !

Toutefois, ils s'entendent généralement pour considérer que ces dimensions additionnelles - ou hyperespaces - sont des milliards de milliards de fois plus petits que le noyau d'un atome. Par conséquent, seules des particules subatomiques pourraient y entrer et en ressortir. Ce qui n’empêche pas les auteurs de science-fiction de se délecter des possibilités offertes par un Univers à multiples dimensions. On peut toujours rêver...

 Qu'est-ce que l'assistance gravitationnelle ?

 Pour se déplacer dans le Système solaire, une sonde spatiale doit acquérir une vitesse d’au moins 11 kilomètres/seconde. L'assistance gravitationnelle est une technique employée pour accroître la vitesse d’un engin spatial en utilisant la force gravitationnelle des planètes. Lorsqu'une sonde s'approche d'une planète, elle est irrésistiblement attirée vers celle-ci et se met à accélérer car elle "tombe" vers l'astre. L'assistance gravitationnelle consiste donc à frôler une planète afin d'acquérir de la vitesse et ensuite poursuivre sa course en direction d’un astre plus lointain.

C’est grâce à cette méthode que les sondes Voyager 1 et 2, lancées en 1977, ont pu atteindre Saturne en profitant de la force gravitationnelle de Jupiter. Par la suite, Voyager 2 a usé du même stratagème avec Saturne pour se propulser jusqu'à Uranus et Neptune. La sonde Cassini, en route vers Saturne depuis 1997, se servira de la gravité de Vénus, de la Terre et de Jupiter pour finalement parvenir à destination en 2004.

Jusqu’ici, une dizaine de sondes interplanétaires ont ainsi utilisé des planètes comme trampolines, ce qui leur a permis d’atteindre leurs objectifs plus rapidement et d’économiser du carburant.

 Quelle est la taille de l'univers observable ?

 D’après la théorie du big bang et de l’expansion de l'univers, la taille et l’âge du monde céleste sont intimement liés. Selon certaines représentations de l'univers, ces deux données sont même considérées comme égales. Ainsi, on estime aujourd’hui que l’âge de l'univers est compris entre 10 et 15 milliards d’années, c’est-à-dire que les étoiles les plus lointaines que l’on pourrait théoriquement observer sont situées entre 10 et 15 milliards d’années-lumière de la Terre (une année-lumière étant la distance parcourue par la lumière en une année, c’est-à-dire 9,5 milliards de kilomètres).

Mais tout n’est pas si simple. Tout comme la Terre, l'univers possède un " horizon " au-delà duquel on ne peut plus rien voir. Cet horizon est situé aux alentours de 300 000 ans après le big bang. Avant cette date, l'univers était " opaque ", c’est-à-dire que la lumière restait emprisonnée dans la matière condensée, et elle ne pouvait pas voyager. On ne pourra donc jamais observer d’objet datant d’avant 300 000 ans après le big bang. A partir de cette date, par contre, l'univers est devenu " transparent ", c’est à dire qu’il a laissé la lumière voyager à travers l’espace. Théoriquement, munis de bons outils, nous sommes capables de capter cette lumière.

En pratique, nos télescopes les plus puissants sont parvenus à observer des étoiles situées à environ 5 ou 6 milliards d’années-lumière de la Terre. A travers ces télescopes, nous avons donc vu des images d’objets tels qu’ils existaient il y a 5 ou 6 milliards d’années. Il semblerait que ces objets sont différents de nos étoiles proches, qui ont un passé de 15 milliards d’années (même si l’âge de leur forme actuelle peut être bien plus récent). Bien sûr, les astronomes espèrent découvrir des objets encore plus vieux, et ainsi expliquer petit à petit l’évolution de l'univers. A l’heure actuelle, c’est encore la technique qui décide des limites de notre Univers observable.

 Qu'est-ce qu'une étoile à neutrons ?

Une étoile à neutrons est une petite étoile noire formée majoritairement de neutrons, et dont la densité est énorme : pas plus grosse qu’une boule de 10 à 20 kilomètres de diamètre, sa masse varie de 1,5 à 3 fois celle du Soleil (1 400 000 km de diamètre) ! Ce type d’objet stellaire naît durant la dernière étape de la vie d’une étoile assez massive (en général, on parle d’une masse huit fois supérieure à celle du Soleil). Cette étoile a brûlé énormément de combustible au cours de sa vie. Quand il n’en reste pratiquement plus, elle s’effondre sur elle-même, ce qui provoque une très forte explosion : c’est ce qu’on appelle une supernova. La densité du coeur de l’étoile augmente alors à tel point que les protons et les électrons se combinent pour constituer des neutrons.

L’existence des étoiles à neutrons a été prédite par la théorie dans les années trente. Mais personne n’a encore effectivement observé une telle étoile, même si aujourd’hui les astrophysiciens ont récolté assez d’éléments pour considérer que ces étoiles existent vraiment. Ils ont notamment perçu des ondes radio très puissantes et clignotantes dans plus de 500 coins de notre galaxie. Ces " pulsars " proviendraient du rayonnement électromagnétique des étoiles à neutrons qui tournent très vite sur elles-mêmes.

 Qu'est-ce qu'un trou de ver ?

 Un trou de ver est une sorte de tunnel dans l'univers reliant deux lieux plus ou moins éloignés l’un de l’autre (pourquoi pas dans deux galaxies différentes), et à travers lequel la matière peut voyager plus rapidement que la lumière. L’entrée d’un trou de ver consiste en un trou noir. Formé à partir des restes d’une vieille étoile qui s’est affaissée sur elle-même, le trou noir absorbe toute la matière et toute l’énergie qui passe à sa portée. Certains physiciens se sont demandé s’il n’existerait pas, à l’opposé des trous noirs, des trous blancs qui seraient capables de faire jaillir de la matière. Ces trous blancs seraient comme des robinets de matière et d’énergie ouverts en continu sur le ciel. Ils sont aussi considérés comme les sorties idéales de trous de ver. Mais jusqu’ici, ni trou blanc ni trou de ver n’ont encore été détectés dans le ciel…

 Qu'est-ce que la matière noire ?

 Le concept de matière noire est lié à la théorie du Big Bang. Selon cette théorie, l'univers a traversé une période de très rapide expansion au début de son existence. Cette expansion a requis énormément de matière et, en tous cas, beaucoup plus que toute celle que l’on peut observer aujourd’hui dans le ciel (étoiles, planètes, poussières, etc.). Il y aurait donc de la matière cachée dans l'univers.

Les physiciens se sont également aperçus que les galaxies proches de la Voie Lactée ont une vitesse de rotation supérieure à ce que laisse supposer la quantité de matière visible qui les compose. Et ils ont aussi constaté que la masse totale de certaines galaxies seraient jusqu’à dix fois supérieure à la masse totale des étoiles qu’elles contiennent : la différence de matière est, là encore, souvent attribuée à la matière noire.

Pour de nombreux astrophysiciens, cette matière est donc bien réelle, même si elle est invisible. Et certains s’avancent même jusqu’à établir sa composition : la matière invisible pourrait être constituée de neutrinos avec masse, de naines brunes (petites étoiles beaucoup moins brillantes que le Soleil et difficiles à détecter), de trous noirs et de particules qui n’émettraient pas de rayonnement électromagnétique.

 A quoi sert la constante cosmologique ?

 Au début de ce siècle, Einstein propose la théorie de la relativité générale. Il s’attache à comprendre la structure de notre Univers et, en examinant ses équations, découvre que celui-ci est en expansion. Refusant d’admettre cette idée (à l’époque, tout le monde croyait que l'univers était statique), le physicien invente une "constante cosmologique" destinée à contrebalancer cette expansion.

Bien vite cependant, la constante cosmologique disparaît des équations, dès que la communauté scientifique accepte l’idée que l'univers est bel et bien en expansion. (Einstein répétera plus tard que la constante cosmologique aura été la plus grande erreur de sa carrière !) Dans le modèle utilisé aujourd’hui, la structure de l'univers dépend directement de la densité de matière qu’il contient. Si cette densité est trop forte, l'univers finira par se contracter et se recroquevillera en un "Big crunch". Si elle est trop faible, au contraire, l’expansion de l'univers sera sans doute infinie.

Mais la situation n’est peut-être pas aussi simple. En observant des supernovae très lointaines, à la fin de l’année 1998, une équipe internationale de chercheurs a calculé que non seulement l'univers est en expansion, mais il connaîtrait une phase d’accélération depuis environ 4 milliards d’années ! Pour expliquer ce phénomène, la constante cosmologique doit reprendre du service. Cette fois, elle symboliserait "l’énergie du vide", dont la force serait de sens opposé à la force gravitationnelle. Si le phénomène d'accélération est confirmé, ce résultat changera quelque peu notre vision du monde...

 Pourquoi n'y a-t-il pas de bruit dans l'espace ?

 Le bruit est une onde sonore qui nait et se propage dans un milieu matériel ­ comme l’eau, l’air, les murs, etc. L’espace étant, contrairement à l’atmosphère terrestre, dépourvu de matière, il est condamné à demeurer silencieux...

Pas d'air, pas de matière, pas de bruit !

 Comment se compare la densité d'une planète, d'une étoile et d'un trou noir ?

 Densité moyenne du Soleil : 1 410 kg/m3
Densité moyenne de la Terre : 5 520 kg/m3
Densité moyenne d'un trou noir : 100 000 000 milliards kg/m3

Il peut sembler étonnant que notre planète soit plus dense que le Soleil, mais ce dernier étant si immense, sa masse est 333 000 fois celle de la Terre. Quant à la densité estimée d'un trou noir, elle est incomparablement plus élevée.

Mais, dans la pratique, les astronomes s'intéressent moins à la densité d'un trou noir qu'à sa masse globale. Ainsi, ils estiment que le trou noir au cœur de notre galaxie correspond à 2 millions de fois la masse du Soleil alors que les plus gros trous noirs connus auraient une masse des milliards de fois celle du Soleil.

 Le vent solaire ralentit-il la course des planètes et des comètes du système solaire ?

Lorsqu'une comète — une "boule de neige sale" de quelques kilomètres de diamètre — s'approche du Soleil, celui-ci la réchauffe et génère autour d'elle une atmosphère de gaz très ténue. Ensuite, les particules du vent solaire soufflent sur cette atmosphère pour créer la spectaculaire queue qui s'étend sur des millions de kilomètres.

Toutefois, le vent est si faible qu'il n'influence en rien les déplacements de la comète... et encore moins ceux d'une planète faisant plusieurs milliers de kilomètres de diamètre.

Combien y a-t-il d'étoiles et de galaxies dans l'univers ?

Des centaines et des centaines de milliards ! Une galaxie comprend généralement quelques centaines de milliards d'étoiles — la nôtre serait formée de 200 à 500 milliards d'étoiles — et les astronomes estiment que le nombre de galaxies serait compris entre 100 et 1000 milliards ! Et dire qu'on ne peut voir que quelques milliers d'étoiles à l'œil nu et tout juste une galaxie…

Qu'est-ce qu'une étoile massive ?

Parmi les deux cents milliards d'étoiles de notre galaxie, il y a en de toutes les masses. Théoriquement, la masse d'une étoile peut être comprise entre 0.085 et 100 fois celle du Soleil, Cependant, la plupart des étoiles ont des masses variant de un dixième à dix fois la masse solaire.

Or la masse détermine la durée de vie de l'étoile. Règle générale, plus une étoile est massive, plus sa vie est courte. Ainsi, notre Soleil, de masse moyenne, mettra dix milliards d'années à convertir son hydrogène en hélium et terminer sa vie. Par contre, les étoiles dix fois plus massives brillent mille fois plus mais elles épuisent leur combustible en cent millions d'années seulement. Quant aux étoiles dix fois moins massives que le Soleil, elles mettent des dizaines, voire des centaines de milliards d'années à se consumer… autant dire qu'elles sont pratiquement éternelles.

Qu'est-ce qu'un trou blanc ?

Un trou blanc serait une sorte d'astre infiniment petit d'où, contrairement aux trous noirs, jaillirait la matière. Toutefois, jusqu'à présent, on n'a jamais repéré un tel astre. À première vue, un trou blanc pourrait ressembler à une étoile mais il serait encore plus difficile à repérer qu'un trou noir. De surcroît, de loin, certaines caractéristiques d'un trou blanc s'apparenteraient beaucoup à celles d'un trou noir, ce qui fait que les astrophysiciens se demandent si, parmi les trous noirs que nous avons détectés à ce jour, ils ne se dissimuleraient pas quelques trous blancs… Troublant, n'est-ce pas ?

Comment se fait-il que l'univers soit en expansion alors que la matière attire la matière ?

À l'origine de l'univers, il y a eu le Big Bang, la formidable explosion qui a propulsé l'énergie (et la matière) dans toutes les directions. L'impulsion initiale conférée par le Big Bang dépasse de beaucoup la force de la gravité. Mais avec le temps, cette impulsion se dissipe, ce qui fait qu'un jour la force de gravité pourrait prendre le dessus et ramener toute la matière en un seul point. Ce serait alors le Big Crunch (l'inverse du Big Bang).

Toutefois, y a­t­il assez de matière pour générer une force gravitationnelle suffisamment puissante pour recroqueviller ainsi l'univers ? C'est là l'une des questions fondamentales que se posent les astronomes. S'il n'y a pas suffisamment de matière, nous vivons alors dans un Univers "ouvert", c'est-à-dire un Univers qui s'étendra à jamais. Si par contre il y a assez de matière, nous vivons alors dans un Univers "fermé" qui finira par se rabattre sur lui-même. Il se peut même que l'univers contienne juste ce qu'il faut de matière pour se stabiliser ; nous serions alors dans un Univers "plat"… Étonnamment, selon l'état de nos connaissances actuelles, c'est ce qui semble être le cas.

 Pourquoi la matière dans l'univers se structure ?

 Y a­t­il vraiment une raison ? Tout ce que les physiciens et astrophysiciens constatent, c'est que les quatre forces fondamentales de la nature — la gravité, l'électromagnétisme et les forces nucléaires fortes et faibles — font en sorte que la matière s'organise de l'atome jusqu'aux amas de galaxies. C'est un processus naturel qu'on observe à toutes les échelles sans qu'on sache vraiment le pourquoi.

 Les étoiles se déplacent-elles ?

 Tout à fait, les étoiles se déplacent. De fait, elles gravitent autour du centre de notre Galaxie, la Voie lactée. N'oublions jamais que dans l'univers tout bouge. Ainsi, la Terre tourne sur elle-même et gravite autour du Soleil. Celui-ci tourne autour du centre de la Voie lactée, qui elle-même se déplace au sein du groupe local de galaxies... qui lui-même se déplace dans l'univers. On dit parfois que la Nature a horreur du vide, mais on pourrait aussi considérer qu'elle a encore plus horreur de l'immobilisme !

 Dans quelle partie du monde peut-on voir le mieux le ciel étoilé ?

 Pour retrouver les meilleures conditions d'observation, il faut s'éloigner le plus possible de la luminosité et de la pollution des villes, tout en cherchant à s'affranchir autant que possible de l'atmosphère terrestre. C'est pourquoi les meilleurs sites se trouvent habituellement au sommet des montagnes, préférablement en plein océan. Réunissant tous ces éléments, le meilleur site au monde se trouve à 4 kilomètres d'altitude sur le mont Mauna Kea, à Hawaii. On y retrouve plusieurs observatoires astronomiques d'envergure, dont les télescopes Keck et CFH (Canada­France­Hawaii). D'autres observatoires d'importances se trouvent également dans les Andes, au Chili, ou encore dans le désert de l'Arizona.

 Qu'est-ce que le paradoxe de la nuit noire ?

 Durant des siècles, le seul spectacle du ciel étoilé pouvait plonger de stupeur les savants. Voici pourquoi : on faisait la supposition que l'univers était infini et qu'il était également peuplé d'un nombre infini d'étoiles distribuées uniformément dans l'espace. Or, selon cette hypothèse, en n'importe quel point de la voûte céleste, il aurait dû logiquement se trouver une étoile. En fait, le ciel entier aurait dû être tapissé d'étoiles, sans laisser le moindre petit recoin de ténèbres. C'est le célèbre " paradoxe de la nuit noire ".

Dans les années 1950, avec la découverte que l'univers est toujours en expansion et la théorie du Big Bang sur l'origine de l'univers, le paradoxe semble enfin résolu. En effet, le processus d'expansion contribue à diminuer la luminosité du ciel en raison d'un phénomène ­ à ne pas confondre avec l'effet Doppler ­ appelé le " décalage vers le rouge " : lorsque l'espace-temps se dilate, la lumière visible tend vers le rouge et même l'infrarouge, ce qui contribuerait à diminuer de moitié la luminosité. Et une autre bonne partie de la lumière serait bloquée par la poussière interstellaire.

Cependant, cette explication ne suffit pas pour obtenir un ciel bien obscur et, à la fin des années 1980, Paul Wesson, un théoricien américain, propose un nouveau modèle selon lequel la longévité des galaxies serait le facteur déterminant. Comme les galaxies ont une durée de vie finie, cela limite donc la quantité de lumière en circulation dans l'univers à un temps donné...

 Qu'est-ce que le rayonnement fossile ?

 Selon la théorie du Big Bang, l'univers serait né il y a environ 12 milliards d'années d'une fantastique explosion. L'univers primitif est une "soupe" d'énergie pure et de particules subatomiques (quarks et antiquarks) s'agitant à des vitesses proches de celle de la lumière. Dans les tout premiers instants, l'univers est incroyablement chaud, avec une température de l'ordre de plusieurs milliards de degrés Kelvin. Par la suite, l'univers a continué de s'étendre et il s'est progressivement refroidi, permettant aux particules plus lourdes (neutrons et protons) puis aux atomes de se former.

Même si le Big Bang est survenu il y a plus de 12 milliards d'années, on peut en détecter la trace résiduelle encore aujourd'hui. George Gamow, l'un des physiciens qui ont proposé la théorie du Big Bang en 1948, avait prédit l'existence d'un "rayonnement fossile" dont il évaluait la température à 7 degrés Kelvin. Dans les années 1950, de nouveaux travaux laissaient supposés que ce rayonnement ne devait plus avoir aujourd'hui qu'une température de 2,5 K. En 1965, en tentant de mesurer le bruit radio causé par la Voie Lactée, Arno Penzias et Robert Wilson, deux chercheurs des laboratoires Bell, découvrent accidentellement un signal radio constant ne provenant d'aucune source particulière. Il s'agit du rayonnement fossile dont la température est d'environ 2,726 degrés Kelvin, soit 2,726 degrés au-dessus du zéro absolu. En 1978, ils recevront tous deux le prix Nobel de physique pour cette découverte qui vient confirmer la théorie du Big Bang.

En plus de prouver l'existence du Big Bang, l'étude du rayonnement fossile est également utile pour expliquer la formation des galaxies et des amas de galaxies. Plusieurs radiotélescopes ont donc été employés pour tenter de détecter des variations de température dans le rayonnement fossile. Mêmes infimes, ces variations prouvent que l'univers primitif n'était pas complètement homogène, ce qui aurait permis la concentration de matière à certains endroits et la formation des premières galaxies. En 1992, le satellite COBE (Cosmic Background Explorer) a finalement détecté des microvariations de l'ordre de 30 millionièmes de degrés entre les régions "chaudes" et les régions "froides" du rayonnement fossile.

 Comment se produisent les aurores polaires ?

 Phénomène lumineux de la haute atmosphère, les aurores polaires ont fasciné ­ et parfois terrifié ­ les humains durant des milliers d'années. Anciennement considérées comme un phénomène surnaturel, elles proviennent en fait de l'interaction entre les particules du vent solaire et les molécules de gaz de l'atmosphère. Les aurores polaires se produisent dans les régions polaires, au-dessus de 60° de latitude Nord ou Sud. On les appelle alors respectivement aurore boréale et aurore australe. À proximité de la Terre, les particules énergétiques ­ des protons et surtout des électrons ­ du vent solaire se mettent à se déplacer en suivant les lignes de force du champ magnétique terrestre, ce qui les attire vers les pôles. Lorsqu'elles pénètrent dans l'atmosphère, elles entrent en collision avec les molécules gazeuses de l'atmosphère et émettent de la lumière visible à l'œil nu. Elles peuvent alors former des traînées, des draperies et autres voiles lumineux, parfois multicolores. L'intensité des aurores polaires coïncide habituellement avec le cycle solaire qui varie sur une durée de onze ans. Les épisodes les plus intenses provoquent parfois des interférences avec les signaux radiophoniques et téléphoniques.

Les aurores polaires ne se produisent pas uniquement sur Terre. On en a également observé dans les atmosphères de plusieurs autres planètes, dont Jupiter notamment.

Dans l'hémisphère nord, les meilleurs points d'observation sont l'Alaska, plusieurs endroits dans l'Est du Canada, en Islande et le nord de la Scandinavie. La période d'observation s'étend d'octobre à mars lorsque la nuit est bien noire et le ciel, bien découvert. Durant les mois d'été, alors qu'il fait jour 24 heures sur 24 au-delà du cercle polaire, il est évidemment difficile de voir des aurores boréales. Le meilleur moment de la nuit est entre 22 h et 2 h du matin.

 Pourquoi voyons-nous toujours la même face lunaire ? La Lune ne tourne-t-elle donc pas sur elle-même comme la Terre ?

 Oui, tout comme la Terre, la Lune tourne sur elle-même. Fait intéressant : la durée de sa rotation sur elle-même est égale à sa durée de révolution autour de la Terre. Concrètement, la Lune prend 29 jours, 12 heures et 44 minutes pour tourner sur elle-même et pour compléter son orbite autour de la Terre. Vu de la Terre, ceci a pour effet que la Lune présente toujours la même face... Lorsque cette face est éclairée par le Soleil, vue de la Terre, c'est la "pleine lune". Et lorsque l'astre solaire éclaire complètement la "face cachée", c'est la "nouvelle lune". Entre les deux, se défilent en succession les différentes phases de la Lune. (Pour bien comprendre l'effet, éclairez un ballon avec une lampe de poche et tournez autour du ballon. Vous verrez alors les "phases" de votre ballon.) En raison de certains écarts dans le mouvement de la Lune et de son axe par rapport au plan de son orbite, il est possible de voir de la Terre 59 % de la surface totale de la Lune.

Loin d'être l'exception, cela semble même la règle dans le système solaire : la plupart des lunes présentent toujours la même face à leur planète­mère. (Charon, le satellite de Pluton, est également géostationnaire : en plus de présenter toujours la même face, Charon n'est visible que sur une seule moitié de la planète.) L'explication retenue jusqu'à présent est la suivante : lors de leur formation, il y a quelques milliards d'années, les lunes subissaient l'attraction gravitationnelle de leur planète­mère. Résultat: la matière à l'intérieur de ces lunes se serait "décentrée" : un léger surplus de matière se serait alors retrouvée du côté de la planète­mère. (Si on pouvait couper la Lune en deux et la mettre sur une balance, on constaterait qu'une moitié est légèrement plus lourde que l'autre.) Avec le temps, les vitesses de rotation et de révolution se sont peu à peu modifiées, de telle manière que la moitié plus lourde s'est retrouvée à toujours faire face à la planète­mère. Dans le cas des planètes du système solaire, ce phénomène ne s'est pas produit puisque les masses et ­ surtout ­ les distances impliquées étaient beaucoup plus grandes.

 De quels matériaux sont faits les satellites ?

 La structure d'un satellite est généralement faite d'aluminium, un métal aussi résistant que léger. Cette ossature est ensuite " bourrée " d'équipement électronique, de réservoirs de titanium, de panneaux solaires en matériaux composites, etc. Certaines parties de l'engin peuvent être recouvertes d'une pellicule d'or réfléchissante afin de les protéger des ardents rayons du Soleil. Tous les matériaux employés doivent avoir une grande résistance aux écarts de température, laquelle peut varier entre ­150 et +150°C !

 Pourrait-il exister dans l'univers une autre étoile semblable à notre soleil, mais que sa lumière ne nous a pas encore atteint ?

 Absolument ! Grâce au télescope spatial Hubble, on peut observer que des étoiles se forment, sans cesse, au sein de diverses galaxies. Les étoiles de la masse du Soleil sont relativement courantes. Elles constituent environ 1,5 % des étoiles de notre galaxie, soit 7 milliards.

Imaginons une étoile semblable à la nôtre née il y a moins d'un milliard d'années et située dans une galaxie à plus d'un milliard d'années-lumière de nous. Conséquemment, la lumière produite par cette étoile ne nous a pas encore atteint et on ne peut donc pas encore la voir… On peut donc imaginer, sans crainte de se tromper, qu'il y a des millions, voire des milliards, d'étoiles semblables au Soleil, mais qu'on ne peut encore apercevoir parce qu'elles sont à la fois trop loin et trop jeunes...

 Pourquoi la Terre tourne-t-elle sur elle-même et autour du Soleil ? Et le Soleil se déplace-t-il dans l'univers ?

 Les scientifiques croient que le Système solaire s'est formé à partir d'un nuage gazeux qui s'est contracté sur lui-même. Ce faisant, ce nuage s'est naturellement mis à tourner, comme une toupie (en vertu du principe de conservation de l'énergie). Alors qu'une grande proportion de la matière s'est rassemblée au centre pour former le Soleil, des " restes " sont parvenus à se condenser à distance et à maintenir une orbite stable autour du Soleil, formant ainsi les planètes.

La Terre et les autres planètes maintiennent leur orbite autour du Soleil parce que la force centrifuge due à leur rotation autour du Soleil compense exactement l'attraction gravitationnelle produite par l'astre solaire.

Quant à notre Soleil, comme rien n'est immobile dans l'univers, il tourne lui-même autour du centre de notre galaxie, la Voie lactée...

 Comment pourrait-on arriver à mesurer les dimensions de l'espace ?

 Voilà une grande question, c'est le moins que l'on puisse dire. En supposant que l'univers soit né il y a 12 ou 15 milliards d'années lors du fameux Big Bang et que l'on puisse déterminer la vitesse avec laquelle il a ensuite pris son expansion, on pourrait alors estimer sa taille. Quel âge a l'univers et quelle est sa vitesse d'expansion ? Ce sont là deux grandes données que tentent de déterminer plusieurs équipes d'astronomes.

 Pourquoi les planètes sont-elles toutes sur le même plan ? Est-ce ainsi dans toute la galaxie ?

 À l'origine, il y a quelque 5 milliards d'années, la matière qui compose aujourd'hui le Soleil, les planètes et les planétoïdes (satellites naturels, comètes, astéroïdes, etc.) ne formait qu'un nuage de gaz très diffus. Peu à peu, ces minuscules grains de matière se sont agglomérés les uns aux autres et, ce faisant, le nuage a amorcé tranquillement une rotation sur lui-même à la manière d'une toupie. Ce mouvement de rotation a engendré une force centrifuge, particulièrement intense au niveau de l'équateur du nuage. La matière située dans les " hémisphères " du nuage s'est donc naturellement concentrée à l'équateur pour former le Soleil (qui rassemble 99 % des gaz du nuage primordial), les planètes et les planétoïdes. C'est pourquoi les planètes se trouvent toutes dans le même plan. Est-ce ainsi autour des autres étoiles ? Probablement, comme semble l'indiquer les récentes découvertes de planètes extrasolaires et de nuages entourant de jeunes étoiles.

 Est-ce que l'univers cessera de s'étendre un jour ?

 Voilà la grande question que se posent les cosmologistes, ces spécialistes de l'origine et de la finalité de l'univers. Pour y répondre, il faut connaître la quantité de matière contenue dans l'univers. Comme cette matière dégage une force gravitationnelle, c'est elle qui limitera ou non l'expansion de l'univers.

Trois scénarios sont donc possibles :
1) la quantité de matière n'est pas suffisante pour que sa force gravitationnelle arrête l'expansion : l'univers continue alors son expansion sans jamais s'arrêter. Avec le temps, la matière et l'énergie sont si diluées qu'aucune réaction chimique ou nucléaire n'est possible : c'est le scénario de la " mort thermodynamique " de l'univers ;

2) la quantité de matière est suffisante pour stopper l'expansion de l'univers et même pour qu'il se contracte sur lui-même : c'est ce qu'on appelle-le " Big Crunch ", l'inverse du Big Bang ;

3) la quantité de matière engendre une force de gravitation égale à la force d'expansion, l'univers réussit sur un équilibre stable.

Pour l'instant, il semble qu'on n'a repéré que le cinquième de la matière nécessaire pour stabiliser l'univers. Pourtant, bon nombre de cosmologiques croient que l'univers doit contenir exactement la matière nécessaire pour stopper l'expansion. C'est néanmoins une question qui fait encore l'objet d'un débat fort complexe...

 Qu'est-ce qu'un quasar ?

 De l'anglais " quasi stellar ", les quasars sont un type particulier de radiosources, c'est-à-dire des astres qui émettent des ondes radioélectriques. Ces radiosources sont dites quasi-stellaires parce qu'elles sont associées à des objets visibles sous forme de points lumineux comme les étoiles. Découverts en 1960, on dénombre maintenant plus de 3000 quasars. Comme leur spectre est très fortement décalé vers le rouge (effet Doppler), ils seraient situés aux confins de l'univers observable. Découvert en 1989, le plus lointain quasar connu est à 14 milliards d'années-lumière. Selon les astronomes, il s'agirait de noyaux de galaxies très jeunes et extrêmement lumineux.

 

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