Les étoiles influencent votre vie ! Non, je n’ai pas décidé de laisser tomber la physique pour me mettre à l’astrologie. Il s’agit de la conclusion du dernier article très sérieux du Danois Henrik Svensmark. Plus précisément, il suggère que la mort des étoiles massives influence le climat de la Terre et donc potentiellement la vie...

Car ce genre d’étoile monstrueuse, au moins huit fois la masse du Soleil, ne se cache pas pour mourir. Quand cela arrive, toute la galaxie est au courant ! Ce qui n’est pas le cas des petites étoiles, comme notre Soleil. Certes, dans leur vieillesse, elles peuvent passer par des phases boulimiques un peu envahissantes. Notre Soleil, dans à peu près 4,5 milliards d’années, grossira jusqu’à presque avaler la Terre.

Rassurez-vous, bien avant cela, la température aura tellement augmenté que nous serons partis depuis longtemps. Après cet épisode, une fois une bonne partie de sa matière éjectée, le coeur du Soleil formera une naine blanche. Des voyageurs passant près de notre défunt Soleil à ce moment-là verraient à sa place un gros caillou de la taille de la Terre mais encore assez chaud pour émettre de la lumière, tel un tison chauffé à blanc. Cette naine blanche se refroidira alors très lentement jusqu’à s’éteindre complètement.

La fin violente des étoiles monstrueuses

Les étoiles géantes, elles, sont comme nos plus grandes stars. Leur vie est courte mais spectaculaire et leur mort à couper le souffle. Etant très massives, la gravité en leur coeur est beaucoup plus importante que chez leurs consoeurs plus modestes. Et grosse voiture implique gros moteur et... consommation élevée ! Ces étoiles utilisent leur carburant, l’hydrogène, à toute vitesse. L’hydrogène est fusionné en hélium, puis l’hélium en éléments de plus en plus lourds, jusqu’au fer.

Et déjà, la mort ! Ces monstres finissent leur vie en une explosion extraordinairement puissante, appelée supernova. L’étoile est à ce moment-là plus brillante qu’une galaxie toute entière. On pense qu’il s’en produit à peu près trois par siècle dans notre galaxie. Quand la prochaine aura lieu, vous pourrez la voir même en plein jour.
A cet instant, d’autres éléments chimiques plus lourds que le fer sont créés, qui sont alors dispersés dans toute la galaxie par l’explosion. Ainsi par exemple l’or de vos bijoux vient des supernovae qui ont eu lieu dans le coin il y a quelques milliards d’années...

Des étoiles à la Terre

Mais la supernova ne se contente pas d’offrir de magnifiques photos aux astronomes, elle génère aussi un intense déluge de particules, surtout des protons et des noyaux d’hélium, qu’on appelle rayons cosmiques. Nous sommes en permanence traversés par ce genre de particules, bien qu’une partie d’entre elles soit repoussée par le champ magnétique du Soleil et par celui de la Terre. En cas de supernova, la quantité de rayons cosmiques reçus sur Terre augmente sensiblement.

Dans son dernier article, Svensmark a observé une forte corrélation entre la quantité de rayons cosmiques reçus sur Terre et les variations du climat et de la biodiversité, sur les 500 derniers millions d’années. Pour appuyer son hypothèse, il a d’abord calculé la variation de la quantité de rayons cosmiques sur cette période, en estimant le nombre de supernovae ayant lieu eu à proximité du système solaire. Puis il a comparé ces variations à celles du climat et de la biodiversité.

Une pluie cosmique bénéfique à la vie ?

Voici son scénario : la pluie de particules en provenance de l’étoile mourante interagit avec les molécules de l’atmosphère et favorise la formation de petites poussières sur lesquelles se forment des gouttelettes d’eau, constituant des nuages bas. Ces nuages provoquent alors un refroidissement rapide du climat car une plus grande partie de la lumière du Soleil est renvoyée vers l’espace. Ce court épisode glaciaire entraînerait une baisse du niveau de la mer, engendrant une érosion accrue des terres découvertes. Les traces de ces événements sont encore aujourd’hui observables et ont servi de base au travail de Svensmark.

Les conséquences pour les êtres vivants de l’ensemble de la Terre seraient plutôt paradoxales : cette période froide mettrait les espèces dominantes en difficulté, favorisant d’autres espèces, les poussant toutes à évoluer. Les habitats, des pôles à l’équateur, seraient aussi plus variés dans ce cas. La biodiversité augmenterait. A l’inverse, une période chaude entraînerait une baisse de la biodiversité car la planète étant plus facile à vivre, l’évolution ne serait alors pas encouragée.

Le travail de Svensmark pourrait fournir le premier lien entre la quantité de rayons cosmiques reçus et le climat terrestre. Les supernovae ayant eu lieu à proximité du système solaire expliqueraient alors des épisodes de baisse rapide du niveau de la mer, dont l’origine était restée floue jusqu’à aujourd’hui. Comme le dit l’auteur lui-même, les modélisations sont encore à améliorer et les indices géologiques sont bien sûr plus incertains à mesure que l’on remonte loin dans le passé. Mais c’est une première étape dans notre compréhension des relations entre la Terre et son environnement galactique.

Ainsi les supernovae pourraient ponctuer et modifier l’évolution du vivant. Nous sommes constitués de poussières d’étoiles, mais plus encore, il est probable que l’histoire de la galaxie s’inscrive dans celle de la vie.

Pour aller plus loin :

• L’article de recherche (en anglais)
• Autres magnifiques images de rémanents de supernovae.
• Les échelles : de l’univers à l’intérieur des atomes.
  

Article rédigé par Sarah Fechtenbaum le 13 mai 2012

L’inflation est partout ! Pas seulement sur le prix du lait, mais aussi sur l’univers : c’est l’inflation cosmique. Ce modèle cosmologique, c’est-à-dire un modèle théorique qui décrit l’évolution de l’univers, prévoit que sa taille a connu une phase d’expansion phénoménale il y a environ 14 milliards d’années. Pour la première fois, une observation vient de prouver cette hypothèse.

Mais qu’est-ce que ça peut faire que l’univers ait subi cette inflation, me direz-vous. Je vous avoue que sur le prix de la brique de lait, ça ne change strictement rien. Mais cela nous éclaire grandement sur l’histoire de notre univers et sur le pourquoi et le comment nous sommes arrivés là, ce qui n’est déjà pas mal !

Petit résumé des épisodes précédents : le Big Bang prévoit que l’univers a connu une phase où il était bien plus chaud et dense qu’aujourd’hui, il y a 14 milliards d’années. Puis il a subi une phase d’inflation démesurée. Lorsque la densité de matière est devenue suffisamment faible, les photons, les particules de lumière, ont enfin pu se propager librement.

Observer les jeunes années de l’univers

Cette première lumière, appelée rayonnement de fond cosmologique, est encore visible aujourd’hui, même si elle s’est beaucoup affaiblie. En effet, la lumière, ne voyageant pas à une vitesse infinie, met par exemple environ huit minutes à nous parvenir du Soleil. Nous voyons donc le Soleil tel qu’il était il y a huit minutes !

Avec le même raisonnement, Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche de nous après le Soleil, est vue telle qu’elle était il y a 4 ans, car elle est située à environ 4 années-lumière. Vous avez donc compris que plus on regarde loin dans l’espace, plus on regarde loin dans le temps. Si l’on regarde suffisamment loin, il est donc possible d’observer le rayonnement de fond cosmologique, émis il y a 14 milliards d’années.

De nombreux chercheurs observent cette lumière, car elle est un formidable moyen d’en apprendre plus sur les jeunes années de notre univers. La semaine dernière, une équipe de chercheurs faisant partie de la collaboration BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) a apporté la première preuve de l’existence de l’inflation.

Quand la matière déforme la lumière

Pour cela, ils ont utilisé le fait que la matière peut déformer la lumière par le biais des ondes gravitationnelles. Pas de panique, j’explique ! Albert Einstein a montré que lorsque qu’un objet ayant une masse (par exemple la Terre, le Soleil, ou vous !) subit une accélération, des sortes de vagues dans l’espace-temps sont générées. Les objets situés aux alentours sentent le passage de ces vagues en étant alternativement étirés puis compressés.

De la même manière, lorsque l’on transmet une impulsion au bout d’un ressort, les anneaux se rapprochent puis s’éloignent les uns des autres au passage de l’onde (voir par exemple la vidéo ci-dessous). Une des propriétés de la lumière, appelée polarisation, va également être modifiée par le passage des ondes gravitationnelles.

L’inflation de l’univers s’est accompagnée d’une émission d’ondes gravitationnelles, qui ont laissé une empreinte unique sur le rayonnement de fond cosmologique. Pour détecter cette très faible empreinte, les chercheurs ont observé ce rayonnement pendant deux ans avec un télescope situé au pôle sud, où l’atmosphère est particulièrement sèche et stable.

Ces résultats confortent le modèle du Big-Bang et confirment l’intime relation entre la physique quantique, décrivant l’infiniment petit, et la gravitation. Ces deux théories, qui n’ont jamais été mises en défaut, ont pourtant des hypothèses de base radicalement opposées. Souhaitons bon courage aux physiciens qui travaillent sur leur réconciliation !

Pour en savoir plus :
Le site de l’expérience BICEP2 (en anglais).
L’article original des chercheurs (en anglais).

Article rédigé par Sarah Fechtenbaum le 25 mars 2014.