Une grande difficulté en astronomie est d'appréhender les dimensions des objets. Cette petite vidéo présente les planètes, puis les étoiles, pour réaliser à quel point nous sommes de petites poussières ! Je la publie particulièrement à l'attention des membres de l'Université du Temps Libre d'Annecy, à qui je n'ai pas pu la présenter le jour de la conférence, à cause d'un petit problème technique.

Combien y a-t-il de cellules dans votre corps ? Combien de poils sur votre chien (ou votre jambe, si vous n'êtes pas gâtés, comme moi) ? Combien de gens sont allés voir La Reine des Neiges 2 ? Vous pourriez répondre : un nombre astronomique !

Quand on dit cela, on veut dire un très grand nombre. Et pour cause, en astronomie, tout est gigantesque : des centaines de millions de kilomètres, des milliards d'années, des milliers de galaxies, etc. Des nombres si grands qu'il est très difficile de se les représenter. Heureusement, il y a des gens bien inspirés qui travaillent à nous rendre accessible l'univers !

Et en ce qui concerne les distances, quoi de mieux qu'une petite vidéo simulant un voyage ultra rapide pour réaliser à quel point notre système solaire est étendu ? C'est ce que m'a proposé Julien Schickel, qui est monteur et truqueur de cinéma. Je vous laisse regarder son très beau travail...

1977, Cape Canaveral, Floride. Les Etats-Unis ont gagné la course à la conquête de Mars face à l’URSS, sur fond de crise des euromissiles. Les sondes Viking ont livré leurs premiers clichés de la surface de Mars, révélant des paysages arides et hostiles à la vie. Le programme Mariner Jupiter-Saturn, approuvé en 1972, vient compléter l’ambitieux programme de la NASA et du JPL d’exploration du système solaire. Le programme prend le nom de Voyager et deux sondes jumelles sont lancées, profitant d’un alignement exceptionnel des planètes se produisant tous les 175 ans. Leur objectif : explorer les planètes géantes pendant 5 ans.

Décembre 2018. La sonde Voyager 2 est en train de sortir de la zone d’influence du Soleil pour entrer dans le milieu interstellaire, à plus de 17 milliards de km de la Terre… On revient aujourd’hui sur cette mission de ouf, qui a appris énormément aux scientifiques, mais qui fait aussi rêver chacun de nous depuis plus de 40 ans (bon, en tout cas, moi, j'avoue).

Pour situer nos deux sondes, il faut d'abord parler du Soleil et de son influence sur ce qui l’entoure. Le Soleil, c’est la vie (oui, en plus du gras). Il ne se contente pas de nous baigner de lumière, essentielle pour la vie sur Terre, il nous protège aussi des particules pleines d'énergie qui se baladent dans l'espace et qui peuvent sacrément abîmer ta tatie, ton chien, Ryan Gosling, en bref, tout ce qui est vivant et que tu aaaiiimes. Cette protection est réalisée par le champ magnétique solaire, généré par des particules en mouvement à l’intérieur du Soleil. Ça fait peur dit comme ça, mais si tu veux éviter le mal de crâne, tu peux juste imaginer un champ de force en mode Star Wars, qui empêche les particules de rentrer. En plus réaliste, tu peux aussi revoir ci-dessous la petite expérience du lycée, avec un aimant et de la limaille de fer pour visualiser la forme du champ magnétique d'un aimant, forme tout à fait comparable à celle du champ magnétique du Soleil.

Le Soleil éjecte en permanence un tas de particules dans l’espace. C’est ce qu’on appelle le vent solaire. Le champ magnétique et le vent solaire forment une sorte de bulle gigantesque autour du Soleil, englobant toutes les planètes. C’est ce qu’on appelle l’héliosphère. Cette bulle n’est pas ronde, mais plutôt un peu allongée car le Soleil se déplace à travers le gaz de la galaxie.

Voyager 1 est sortie de l’héliosphère depuis 2012 et Voyager 2 est justement en train de le faire. Durant leur périple, on a déjà appris beaucoup sur les planètes géantes. L’activité volcanique de Io, la lune la plus proche de Jupiter,  a été révélée. Voyager 2 est jusqu’à aujourd’hui la seule sonde a avoir survolé Neptune, nous faisant découvrir des anneaux, 6 nouvelles lunes et également la présence d’un champ magnétique (les planètes peuvent aussi en avoir).

Voyager 1 a déjà fait plusieurs découvertes sur les confins de l’héliosphère, mais Voyager 2 devrait nous en apprendre encore plus, car certains des instruments hors service sur la première sonde fonctionnent encore sur la deuxième. Parmi ces découvertes, une zone appelée « mur d’hydrogène  » a été observée par les deux sondes. Ce n’est pas un vrai mur bien sûr (les scientifiques ont le don pour trouver des noms qui prêtent à confusion), mais une région où l’hydrogène (l’élément le plus abondant dans l’univers) émet de la lumière ultra-violette, sans qu’on en connaisse la cause précisément pour l’instant.

Autre découverte, la transition entre l’héliosphère et le milieu interstellaire ne se fait pas de matière douce, mais on trouve au contraire un fouillis de bulles en forme de saucisses (je cite) de quelques centaines de millions de kilomètres de large, produites par l’impact du vent solaire sur le milieu interstellaire.

Vers 2025, les deux sondes devraient être à court d’énergie pour faire fonctionner leurs instruments, mais d’ici là, nous aurons certainement appris encore beaucoup de choses ! Les deux sondes continueront alors leur route, emportant le disque contenant de nombreuses informations sur la Terre et l’humanité, jusqu'à atteindre dans 40 000 ans l'étoile Gliese 445...

Pour aller plus loin :
- le site du JPL où on peut suivre en direct la distance à laquelle se trouvent les sondes.
- une vue interactive 3D d’une sonde Voyager, pour voir à quoi elles ressemblent.

L’humanité colonisera-t-elle un jour d’autres planètes, voire d’autres systèmes stellaires ? Une nouvelle étape dans l’exploration de l’univers vient en tout cas d’être franchie. Pour la première fois, une machine fabriquée par l’homme s’apprête à sortir du système solaire, à 18 milliards de kilomètres de nous, soit plus de 120 fois la distance entre la Terre et le Soleil. Il s’agit de la sonde Voyager 1, qui a quitté la Terre le 5 septembre 1977... Retour sur une mission exceptionnelle, qui est loin d'être terminée.

es deux sondes Voyager 1 et 2 ont été initialement conçues pour aller observer Jupiter et Saturne, ce qu’elles ont fait de 1979 à 1981, révélant par exemple que Jupiter possède des anneaux. C’est alors que fut prise cette photo célèbre appelée «The Pale Blue Dot» (Le point bleu pâle). Ce petit point, c’est la Terre, vue depuis le voisinage de Saturne, à 6 milliards de kilomètres de distance. On en oublierait presque les tweets, Didier Deschamps et le redressement productif, non ?

Des planètes géantes...

Après de si beaux résultats, l’âge de la retraite était pourtant loin de sonner pour les deux sondes, encore en très bon état de marche. Leur nouvelle mission : explorer les autres planètes du système solaire, et même au delà. A la vitesse de 60 000 km/h (à cette vitesse, la sonde ferait un tour et demi autour de la Terre en une heure), la sonde Voyager 2 a atteint Uranus cinq ans plus tard, en 1986.

Elle est la seule sonde à ce jour à avoir observé de près l’atmosphère bleu-vert et glacée (environ -200°C) d’Uranus. Nous lui devons également les seules photographies de Neptune, la belle bleue aux vents terribles, plus de 2000 km/h, prises en 1989. Les deux Voyager ont aussi découvert 33 nouvelles lunes autour des planètes du système solaire. Et leur mission n’est toujours pas terminée.

...Aux confins du système du solaire

Aujourd’hui, après 35 ans de voyage, la sonde Voyager 1 a atteint les frontières de notre système solaire. Il s’agit des limites de la zone d’influence du champ magnétique du Soleil, appelée héliosphère. Comme un énorme aimant, et comme la Terre, le Soleil génère un champ magnétique. Ce champ est capital pour l’existence de la vie sur Terre car il nous protège en partie des particules cosmiques très rapides et dangereuses, générées par la mort des étoiles massives en supernovae ou par le cœur de certaines galaxies.

Les limites et la forme exacte de cette frontière entre l’héliosphère et l’extérieur, qu’on appelle milieu interstellaire, sont encore mal connues. Il y a quelques mois, Voyager 1 a commencé à traverser cette frontière, révélant que celle-ci est très turbulente et constituée de «bulles» magnétiques fluctuantes, formées par les lignes de champ magnétique se détachant de l’héliosphère.

Dérive vers l’inconnu

Les dernières données envoyées, qui mettent maintenant plus de 33 heures à nous atteindre, montrent que la sonde navigue maintenant depuis plusieurs jours hors de l’influence du Soleil. Les astrophysiciens vont pouvoir pour la première fois obtenir des informations directes sur les conditions qui règnent dans ces régions éloignées.

Dernière partie de leur mission, les deux sondes emportent avec elles, en plus des instruments scientifiques, un disque sur lequel sont gravées des informations représentant la Terre et l’humanité. Ce sont des images variées, de la structure de l’ADN à la photo d’un supermarché. Des musiques du monde entier, des sons et des salutations en 55 langues différentes complètent le tableau. Le générateur nucléaire de Voyager 1 devrait cesser de fonctionner vers 2020, mais elle continuera de dériver dans l’espace, emportant notre message vers d’autres étoiles.

Pour aller plus loin :

• Où sont les sondes Voyager en temps réel !
• Les images prises par les sondes.
• Ce qu’il y a sur le disque.
  

Vous trouvez que le mois de juillet est un peu trop chaud à votre goût ? Ne vous plaignez pas ! Sur Mercure, la journée dure 3 mois et la température peut atteindre 400° C ! Cette petite planète, la plus proche du Soleil, a de nombreuses particularités, en plus de ses températures caniculaires. Elle a par exemple une composition interne différente des autres planètes. Une équipe d’astrophysiciens suisses vient de proposer un nouveau scénario de formation, qui permettrait d’expliquer cette différence.

Dans notre système solaire, toutes les planètes ne se ressemblent pas. Certaines sont constituées principalement de gaz, ce sont les géantes gazeuses comme Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. D’autre part, il y a les planètes telluriques, comme la Terre, Mars, Vénus et Mercure, qui sont principalement constituées de roches et de métaux. Sur le schéma ci-dessous, on peut voir que toutes les planètes possèdent un noyau métallique, un manteau et une croûte constitués de roche. Par contre, Mercure semble avoir un noyau énorme par rapport à sa taille. Le noyau de Mercure représente 65% de sa masse, alors que pour la Terre, c’est seulement 32%. Autrement dit : Mercure n’a quasiment pas de manteau !

Une collision tout en douceur

De nombreuses hypothèses ont été avancées pour expliquer cette différence, comme la collision avec d’énormes météorites qui auraient arraché de la matière à Mercure ou l’influence du Soleil qui aurait empêché la planète de former son manteau mais aucune n’est parfaitement satisfaisante. Mais ce qui est bien, c’est que les physiciens adorent les théories qui ne marchent pas : cela veut dire qu’il y a encore beaucoup à découvrir !

Une équipe de l’université de Bern vient de proposer un nouveau scénario. Mercure aurait percuté une ou plusieurs fois une autre planète, la Terre ou Vénus, à l’époque où les planètes étaient en cours de formation. Mais ce ne serait pas une collision genre Deep Impact où presque tout le monde meurt à la fin et où Mercure finit en petits morceaux. Ce serait plutôt le genre de collision en douceur avec délit de fuite ! Juste assez pour arracher une bonne moitié du manteau de Mercure, manteau qui est ensuite attrapé par la gravité de l’autre planète.

Les astrophysiciens s’accordent à peu près sur l’idée que Mars et Mercure sont les deux seules survivantes d’une population d’une vingtaine de petites planètes. La plupart se sont aggloméré par collisions successives sur la Terre et Vénus. Contrairement à Mercure, Mars n’aurait jamais été percutée.

La prochaine fois, sur la plage, regardez le sable entre vos orteils, vous trouverez peut-être un petit morceau de la planète Mercure.

Pour en savoir plus :

• Le site de l’université d’Arizona (en anglais)
• L’article de Nature (en anglais)

Nous sommes survolés en permanence : avions, satellites, stations spatiales mais aussi météorites et comètes se promènent au dessus de nos têtes ! L’une de ces comètes, qui répond au nom de Churyumov-Gerasimenko (vous pouvez l’appeler Tchouri, elle ne vous en voudra pas), se trouve maintenant à 650 millions de kilomètres de la Terre. Elle ne va pas s’écraser sur Terre, non, c’est plutôt nous qui allons à sa rencontre. Il y a dix ans, l’agence spatiale européenne a envoyé la sonde Rosetta avec pour mission l’étude détaillée de la comète. Aujourd’hui, Rosetta l’a enfin rejoint et va se mettre en orbite autour d’elle !

Les comètes, ça vous dit quelque chose, j’en suis sûre. Si vous n’êtes pas trop jeune (ça a des avantages, siii !), vous avez peut-être vu passer la comète Hale-Bopp en 1997 ou celle de Halley en 1986. Les comètes sont des boules de neige sales qui, quand elles s’approchent du Soleil, voient leurs glaces fondre et se répandre en une immense queue de gaz et de poussière.

Les comètes sont de précieux objets d’étude pour les astrophysiciens. Leur composition nous éclaire par exemple sur la naissance du système solaire. Quand le système solaire s’est formé, l’essentiel de la matière a donné naissance au Soleil et aux planètes. Les restes ont formé les comètes et les météorites, qui sont alors restés quasiment inchangés jusqu’à aujourd’hui. D’autre part, les comètes auraient largement contribué à apporter l’eau sur Terre quand celle-ci était encore très jeune et chaude. Enfin, certaines études suggèrent qu’elles pourraient même avoir apporté la vie sur Terre ! Ce n’est encore qu’une hypothèse, mais une hypothèse très intéressante.

La comète en forme de corn-flake

L’étude de cette comète au nom imprononçable va sans doute éclairer ces questions. Pour vous donner une idée, elle fait quelques kilomètres de diamètre, ce qui est plutôt habituel chez les comètes. Sa masse, 3000 milliards de kg, équivaut à dix fois la masse de toute l’humanité réunie ! Les premières photos prises par Rosetta il y a une quinzaine de jour ont révélé que la comète avait une forme particulièrement tarabiscotée (voir image ci-dessous).

Cette comète sera la première à être explorée par un engin humain. En effet, la sonde Rosetta, qui va rester en orbite autour de la comète, emporte aussi avec elle un atterrisseur appelé Philae. Celui-ci pèse une centaine de kilos et est muni d’une dizaine d’instruments scientifiques. Il pourra forer le sol sur une vingtaine de centimètres pour analyser précisément la composition de la comète.

Un atterrissage à risque

L’atterrissage, prévu pour le 11 novembre prochain, promet quelques sueurs froides aux scientifiques. D’abord, il va falloir sélectionner le site d’atterrissage en fonction de nombreux paramètres, comme l’ensoleillement ou l’orbite suivie par Rosetta. Le sol va ensuite être analysé à distance par la sonde. En effet, il faut envisager tous les cas car on ne connaît pas à l’avance la consistance du sol. Si le sol est mou, Philae mettra à profit ses pieds-raquettes. Si le sol est élastique, une petite rétrofusée le plaquera au sol. Dernière complication, la gravité est extrêmement faible à la surface de la comète. N’imaginez pas faire un petit tour là-bas en tongs, la moindre petite impulsion vous enverrait dans l’espace. Les pieds de l’atterrisseur sont heureusement munis de vis pour s’arrimer fermement dans le sol.

Pendant que Philae analysera le sol et prendra les premières photos en relief de la surface, Rosetta étudiera entre autres le dégazage de la comète, c’est-à-dire la transformation des glaces de la comète en gaz sous l’action du Soleil. Philae devrait fonctionner quelques mois tandis que Rosetta accompagnera la comète pendant 18 mois.

Pour aller plus loin :

• Le site de l'ESA

Lundi 9 mai prochain, si le temps le permet, vous pourrez observer le transit de Mercure devant le Soleil ! Cela se produit assez régulièrement, 13 à 14 fois par siècle, lorsque la planète Mercure passe entre la Terre et le Soleil. Cette toute petite planète, trois fois plus petite que la Terre, est la plus proche du Soleil et est couverte de cratères, comme la Lune. Sa proximité avec le Soleil rend les conditions de surface un tantinet désagréables, à moins d'être fana de barbecue, avec une température atteignant plus de 400 degrés du côté jour et un flux solaire 7 fois plus important que sur la Terre.

L'observation de sa trajectoire a été très importante dans l'acceptation de la théorie de la relativité générale d'Einstein. En effet, la trajectoire de Mercure, comme celle de toutes les autres planètes, se modifie très légèrement avec le temps. C'est ce qu'on appelle la précession du périhélie, c'est-à-dire le lent déplacement du point où la planète est la plus proche du Soleil (voir schéma). Pour Mercure, ce déplacement est particulièrement important et les lois de Newton ne suffisaient pas à l'expliquer. Seule la relativité générale a permis de montrer que l'influence de la masse gigantesque du Soleil est responsable de cette évolution.

Le transit sera visible de 13h à 20h. Bien sûr, ne regardez pas le Soleil à l'œil nu ! Vous pouvez utiliser des filtres solaires à placer sur une lunette ou un télescope. Le mieux est de vous rapprocher des associations d'astronomes de votre région, qui peuvent proposer des observations ! Si vous êtes dans la région bordelaise, vous pouvez vous rendre à Saucats avec l'association AG33.

Les insomniaques, les passionnés, et les petits veinards qui ne travaillent pas demain matin auront la chance d'observer une éclipse de Lune cette nuit ! La Lune traversera l'ombre de la Terre à partir de 2h du matin (voir schéma ci-dessous). Cette éclipse est un peu particulière, car la Lune se trouve au plus près de la Terre, à 384 000 km environ. En effet, la distance entre la Terre et la Lune n'est pas toujours la même, car son orbite autour de la Terre est légèrement elliptique. Les astronomes parlent alors d'éclipse de "super Lune". La Lune apparaîtra plus grosse que d'ordinaire, rendant le spectacle plus impressionnant !

De plus, lors d'une éclipse de Lune, celle-ci apparaît rougeâtre, à cause du passage des rayons lumineux du Soleil à travers l'atmosphère de la Terre. Contrairement à une éclipse de Soleil, aucun risque de vous abîmer les yeux, alors à vos télescopes et jumelles !

La sonde New Horizons continue de nous envoyer de magnifiques images de Pluton, prises lors de son survol le 14 juillet dernier. Sur celle-ci, on peut admirer les gigantesques montagnes de glace, de plus de 3 km de haut, ce qui est très important par rapport à la taille de Pluton (moins de 1200 km de rayon, plus petit que la Lune). Pour vous donner une idée de sa petite taille, faire un tour complet de Pluton équivaut à peu près à traverser toute la Russie !
On peut également voir sur cette image une douzaine de couches de l'atmosphère très ténue de Pluton, constituée principalement d'azote.

Voir d'autres images sur le site de la NASA.