Un horizon limité au seul système solaire serait en fait plutôt restrictif, car il existe beaucoup de chose a découvrir au delà de Pluton et des comètes. Par delà le système solaire s’étend l’univers infini des étoiles.

Déjà l’humanité se lance à la conquête de ces étoiles. La première sonde tirée vers Jupiter, Pioneer 10, se dirige vers les confins de notre système planétaire. A l’heure où j’ecris ces lignes, elle doit se trouver aux alentours de l’orbite d’Uranus. Dans trois ans, elle passera prés de Neptune et poursuivra sa course dans l’infini.

Pioneer 10 s’engagera dans l’inconnu, porteuse d’un message de la Terre. Il s’agit d’une plaque d’aluminium recouverte d’or de 15 X 22 cm, conçue par Carl Sagan et F D. Drake (1930 - ) et dessinée par Linda Sagan.

Le trait le plus étonnant de c message est la silhouette d’un homme et d’une femme nus, bien différencié du point de vue sexuel, afin de fournir un minimum d’informations sur le type de créature qui ont construit Pioneer 10.

L’homme lève la main en un geste de paix et d’amitié ; si ses intentions ne sont pas comprises, on verra au moins qu’il possède quatre doigt et un pouce.

            Derrière l’homme et la femme se trouve une silhouette à l’échelle de Pioneer 10. si un jour, des êtres intelligents découvrent Pioneer 10 et la mesurent, ils connaîtront la taille des représentants de l’espèce humaine.

             Au bas de la plaque, des cercles représentent le Soleil et les neuf planètes, avec une indication de leur taille relative et des anneaux de Saturne ; une ligne indique le chemin parcouru par la sonde entre les planètes. Cela devrait suffire à identifier les système solaire comme lieu d’origine de la sonde.

            D’autre symboles permettent de localiser le Soleil dans la galaxie ou de fournir quelques renseignements sur l’état de nos connaissances scientifiques.

            Pionner 11 quittera également le système solaire, porteuse d’une plaque similaire.

            Les sondes Voyager sont encore plus précises, puisqu’elle contiennent des photographies typiques de la Terre ainsi qu’un disque où sont enregistrés des sons représentatifs.

            Il est fort peu probable que des êtres intelligents trouvent un jour ces messages lancés dans l’infini de l’espace ; et si cela se produit, ce ne sera certainement pas avant plusieurs millions d’année. Il semble toutefois typique de l’humanité de vouloir témoigner de son existence et de ses réalisations, même si c’est en pure perte, et sorte de fierté a quelque chose de vraiment admirable

Mais pourquoi souhaiteront-on envoyer des messages au delà du système solaire ? Qu’y a t’il donc, là-bas ?

L’idée même qu’il puisse exister quelques chose est en fait relativement moderne. Pour les hommes de l’Antiquité et du Moye Age, les étoiles étaient des sortes de lampes très brillantes accrochées à l’hémisphère céleste, voûte sombre et solide qui passait a quelques kilomètre seulement du sommet des pus hautes montagnes. Ainsi le ciel constituait la frontière tangible de la Terre, mais sûrement pas un univers à part entière.

Même après que Cassini parvint a déterminer en 1672 la taille su système solaire et à calculer que Saturne (la planète la plus éloignée pour l’époque) se trouvait à 1 400 000 000 kilomètres du Soleil, ce qui impliquait que les étoiles étaient encore plus éloignées, la conception de l’univers ne changea pratiquement pas. Il était toujours possible de croire que les étoiles étaient peintes sur une ciel solide qui se dressait peu après Saturne. Le ciel devenait la lisière du système solaire, mais ce n’était toujours pas un univers.

Un homme ayant vécu plus de deux siècles avant Cassini avait pourtant une opinion contraire. Dans un livre publié en 1440, le professeur Allemand Nicolas de Cusa (1401 _ 1464) expliqua que l’espace était infini et qu’il existait une infinité d’étoiles réparties dans cet espace infini. De plus, les autres Soleils étaient tous entourés de systèmes planétaires, de sorte qu’il existait une infinité de mondes habités.

Nicolas de Cusa ne pouvait apporté aucune preuve à l’appuis de sa thèse, mais c’était pour lui une question d’intuition et de raisonnement logique. Ses opinions ont du paraître assez excentriques à ses contemporains, mais la carrière de Cusa n’en a pas pâti puisqu’il fut fait cardinal en 1448 avant de connaître une vieillesse paisible.

Ses théories furent remises à l’honneur un siècle et demi plus tard par l’Italien Giordano Bruno (1548 _ 1600), mais il faut dire que la réforme Protestante avait eu lieu entre-temps. De plus, Copernic avait publier l’ouvrage où il démontrait que le Soleil se situait au centre du système planétaire, et l’église Catholique menait une lutte désespérée contre les nouvelles idée religieuse et scientifiques. Il y avait donc moins de tolérance pour les idées dissidentes, et Bruno mourut sur le bûcher.

Malgré tout, les preuves de l’éloignement des étoiles n’étaient pas très nombreuses.

Quand Copernic exposa sa théorie, certaine personne démontrèrent que, si la Terre se déplaçait vraiment dans l’espace et tournait autour du Soleil, les astronomes devraient voir les étoiles depuis des régions de l’espace radicalement différentes selon que la Terre se trouvait d’une coté ou de l’autre. Cette modification de la position produirait une « parallaxe » des étoiles (si Nicolas de Cusa avait raison). Les étoiles les plus proche aurait l’air de se déplacer dans le ciel par rapport aux étoiles les plus éloignées.

Ce raisonnement était assez logique et suffisait à montrer que Cusa ou Copernic d’étaient trompé, à moins qu’il n’eussent tort tous les deux ou qu’il fut possible d’expliquer l’absence de parallaxe.

L’explication existait, et Copernic la découvrit.

Il démontra que la parallaxe diminuait avec la distance et que les étoiles étaient si éloignées de la Terre que les déplacement total était trop infime pour être mesuré.

Pour les traditionalistes, cette hypothèse était presque aussi ridicule que le mouvement de la Terre autour du Soleil, mais les idées de Copernic se révélèrent de plus en plus utiles, de sorte que l’idée d’un extrême éloignement des étoiles parut de plus en plus acceptable.

 

 L’astronome anglais Edmund Halley (1656-1742) reprit vers 1718 les idées de Nicolas de Cusa afin de procéder à la première estimation scientifique de la distance des étoiles. Imaginons que les étoiles sont des Soleils et que leur faible luminosité comparée à notre propre Soleil n’est due qu’à l’éloignement. Prenons l’exemple de Sirius, l’étoile la plus brillante du ciel. Imaginons que sa taille et son éclat sont ceux de notre Soleil. A quelle distance doit’elle se trouver pour n’émettre qu’une lumière aussi faible ?

Halley estima que, dans de telles conditions, la distance de Sirius à la Terre serait 125000 fois plus grande que celle du Soleil. Si nous prenons la distance Terre-Soleil telle qu’elle est calculé aujourd’hui (au lieu des estimations légèrement inférieures de Halley), nous en déduisons que Sirius se trouve à 19 milliards de kilomètre de nous.

Il s’agit là d’une distance énorme, dont on ne saisit pas vraiment toute l’importance. Le meilleur moyen de l’appréhender est de se servir de la notion de « vitesse de la lumière ».

La première estimation utile de la vitesse de la lumière date de 1676 et est le fait de l’astronome danois Olaus Romer (1644-1710). Il utilisa pour ce faire la façon dont les éclipses des satellites de Jupiter étaient retardées quand la Terre s’éloignait de Jupiter (chaque planète se déplaçant sur son orbite respective) et avancées quand la Terre s’en rapprochait. Il aboutit à un chiffre qui équivalait au trois quarts de la valeur réelle, ce qui est déjà excellent pour une première tentative. Nous savons aujourd’hui que la vitesse de la lumière est très exactement de 299 792,5 km/s.

C’est une vitesse fantastique, si on la compare à tout ce que nous connaissons sur Terre. En une années, la lumière qui circule dans le vide de l’espace couvrira donc :

9 460 563 614 000 kilomètres : cette distance porte le nom d’année-lumière .

nous pouvons avoir un aperçu de ce qu’est une année-lumière si nous nous disons que le diamètre de l’orbite de Pluton (la plus lointaine planète) mesure un peu plus d’un millième d’année-lumière.

Halley plaçait donc Sirius à deux années-lumière de nous ; ses calculs devaient toutefois être considérés avec précaution puisqu’il supposait que Sirius était aussi brillant que le soleil, ce qui n’était absolument pas évident. On peut obtenir une estimation plus fine en calculant la parallaxe d’une étoile, mais celle-ci est trop infime pour être mesurée par des télescopes semblables à ceux dont disposait Haley.

Il fallut attendre 1838 pour que l’astronome allemand Friedrich Wilhem Bessel (1784-1846) parvienne à déterminer la parallaxe d’une étoile assez terne, 61 du Cygne.

Peu après l’Ecossais Thomas Henderson (1798-1844) calcula la parallaxe d’une étoile très brillante, Alpha du Centaure ; puis l’astronome russe Wilhelm Struve (1793-1846) calcula celle de Véga.

Il ressortit de tous ces calculs qu’Alpha du Centaure (en réalité, un système composé de trois étoiles) se trouvait bien plus près de nous que toutes les autres étoiles du ciel ; sa distance était tout de même de 4,3 années-lumière. Selon les même calculs, 61 du Cygne est à 11,2 années-lumière, et Véga à 27 années-lumière. Sirius est, en réalité, 23 fois plus lumineux que le Soleil ; sa distance est, par conséquent, bien supérieur au estimation de Halley, puisqu’elle atteint les 8,16 années-lumière.

 

Imaginons à présent que nous avons amélioré nos techniques astronautiques au point de traverser tout le système solaire sans trop de difficulté et que nous pouvons parcourir neuf milliards de kilomètres en quelques années dans des vaisseaux spacieux et confortables. Cette distance formidable est malgré tout 4500 fois inférieur à celle qui sépare la Terre d’Alpha du Centaure, l’étoile la plus proche. Si nous mettions deux ans pour parcourir de bout en bout l’orbite de Neptune, cette vitesse moyenne ne nous permettrait pas d’atteindre l’étoile la plus proche avant au moins 9000 ans.

En fait, une grande partie des étoiles visibles se trouvent à plusieurs centaines d’années-lumière de nous ; ce sont malgré tout nos proche voisines. Le Soleil et toutes les étoiles visibles sans télescope font partie d’une immense roue appelée « galaxie » et mesurant cent mille années-lumière de diamètre. Mails il existe bien d’autre galaxies, chacune comprenant entre un million et un milliard d’étoiles, séparées de nous par plusieurs millions, voir plusieurs milliards d’années-lumière.

 

 

 

 

Il semble inutile d’évoquer ces étoiles si lointaines quand les étoiles les plus proches sont déjà hors de portée ; et pourtant, ces objets perdus exerce sur nous une attraction énorme.

Au cours des dernières années, les radioastronomes ont appris énormément de choses grâce aux radiotélescopes et aux satellites susceptible de déceler les rayons absorbés par notre atmosphère et, par conséquent, impossibles à détecter depuis la Terre.

Nous savons aujourd’hui pas mal de chose sur les Quasars, les Pulsars, les Trous Noirs et les explosions intervenant dans les galaxies _ autant de sujets totalement inconnus il y a un quart de siècle, et dont on aimerait bien pousser plus loin l’étude. Bine entendu, il serait extrêmement dangereux de s’approcher trop près de ces objets, mais nous pourrions nous en approcher un tout petit peu plus sans vraiment courir de risques.

Ce n’est pas tout : les autres étoiles possèdent-elles des autres système planétaires ? Existe-t-il des planètes ressemblant suffisamment à la Terre pour que l’on puisse y implanter des colonies ou pour abriter une vie propres ? Nous n’avons pas trouvé de traces de vie dans notre système solaire ( l’exception de la Terre, bien entendu) et nous n’en trouverons peu être jamais, mais notre système solaire n’est que l’un des milliards d’autres systèmes solaires. Pourquoi la vie n’y existerait-elle pas, sans parler de l’intelligence et de la civilisation ?

 

La curiosité nous dévore, mais les formidables distances nous interdisent toujours toute approche.

            On peu toujours se dire que les distances ont tendance à perdre de l’importance avec le progrès technologique. Les survivants de l’équipage du Magellan ont mis trois ans pour faire le tour du monde ; les astronautes n‘ont mis que trois jours pour parcourir la distance Terre-Lune, 9,5 fois supérieur à la circonférence de la Terre. La vitesse moyenne des premiers astronautes fut 3500 fois supérieurs à celle des premiers grands navigateurs. Le progrès ne pourrait-il donc nous permettre de concevoir des vaisseaux interstellaires allant 3500 fois plus vite que les capsules Apollo ?

            Il faut, pour atteindre la Lune en trois jours, se déplacer à la vitesse moyenne de 1,5 km/s. Multiplions cette vitesse par 3500, et nous obtiendrons le chiffre de 5250 km/s. A ce rythme là, il nous faudrait encore mettre 250 ans pour gagner Alpha du Centaure, qui est pourtant l’étoile la plus roche.

            Multiplions encore une fois cette vitesse par 3500, et nous obtiendrons le chiffre de 18 millions de KM/s. Il ne nous faudrait alors que quatre semaines pour atteindre Alpha du Centaure .

            Malheureusement, les choses ne sont pas aussi simples que cela. En 1905, le physicien suisse, américain, d’origine allemande Albert Einstein (1879-1955) proposa la théorie de la « relativité restreinte », selon laquelle il est impossible a une objet de se déplacer plus vite que la lumière.

            Dans ce cas, le vaisseau spatial le plus rapide ne dépassera jamais les 299 792,5 km/s, ce qui signifie qu’il lui faudra 4,3 années pour atteindre l’étoile la plus proche, 30 000 ans pour arriver au cœur de notre galaxie, 300 000 ans pour en faire le tour, 2,3 millions d’années pour rejoindre la galaxie d’Andromède, un milliard d’années pour s’approcher du premier quasar et dix milliards d’années pour atteindre le quasar le plus lointain actuellement connu, et quarante milliards d’années, enfin, pour effectuer le tour de l’univers.

            En bref, la vitesse de la lumière est peu être extraordinairement élevée selon des critères terrestres, mais d’une lenteur accablante quand on considère l’univers dans sa totalité, de sorte que nous sommes littéralement obligés de nous « traîner » à cette vitesse, sinon plus lentement encore. Seules quelques rares étoiles voisines pourraient ainsi être atteintes, en supposant que nous consacrions tout notre vie à effectuer le voyage.

            Mais tout cela est-il bien vrai ? Les gens qui ne comprennent pas très bien ce qu’est la physique croient que l’on parviendra à découvrir un moyen de « franchir le mur de la lumière » en utilisant des fusées à très forte poussée, par exemple.

            C’est une chose malheureusement impossible. L’accélération augmente l’énergie du mouvement, ou « énergie cinétique », mais cette énergie fait intervenir deux facteurs : la masse et la vitesse. Quand la vitesse est faible, pratiquement toute l’augmentation d’énergie se porte sur la vitesse, de sorte que l’objet va de plus en plus vite tandis que sa masse augmente fort peu. Quand la vitesse est déjà élevée, l’énergie cinétique se porte de plus en plus vers la masse, qui augmente très rapidement alors que la vitesse varie de moins en moins. Quand on approche de la vitesse de la lumière, l’énergie cinétique passe pratiquement toute entière dans la masse et l’augmentation de vitesse est presque nulle. Si nous augmentons indéfiniment la poussée de notre fusée, nous verrons sa masse se développer dans des proportions étonnantes sans lui permettre de franchir le mur de la lumière.

            Peu être vous dites-vous que l’univers est mal fait, mais nous n’y pouvons malheureusement rien.

            Bien sûr, la « relativité restreinte » s’applique aux objets que nous connassons. Des objets pourvus d’une masse –nous par exemple, ou nos vaisseaux spatiaux- peuvent, en théorie, se mouvoir à une vitesse allant du zéro à la vitesse de la lumière. Les objets privé de masse, les ondes lumineuses, par exemple, ne peuvent se déplacer dans le vide qu’a la vitesse de la lumière- ni plus vite ni plus lentement.

            Mais qu’en est-il des objets dont la masse s’exprime en « nombre imaginaire », comme disent les mathématiciens ? Si ces nombres s’accordent avec les équations d’Einstein, il semblerait que les objets doté d’une telle masse doivent aller plus vite que la lumière. Leurs vitesse peut varier entre l’infini et la vitesse de la lumière, mais ne peut jamais tomber en dessous de cette dernière.

L’existence de particules plus rapide que la lumière fut envisagée en 1962 par le physiciens O.M.P. Bilaniuk, V.K. Deshpande et E.C.G. Sudarshan. Quelques années plus tard, le physicien américain G. Feinberg (1933- ) donna à ces particules le nom de « tachyons » (d’après un mot grec signifiant « rapide »)

            Imaginons maintenant que des particules ordinaires peuvent être converties en tachyons correspondants. Ces tachyons se déplaceraient aussitôt à une vitesse vertigineuse ; reconvertis en particules ordinaires à un moment donné, ils auraient alors parcouru des distance très élevées en quelques secondes.

            Hélas, personne n’a jamais pu déceler la présence d’un tachyon, et de nombreux physiciens soutiennent même qu’il ne peut exister, fût-ce en théorie. Si les tachyons existaient, les « voyages tachyoniques » représenteraient des difficultés inimaginables : conversion des particules ordinaires en tachyons, contrôle du vol tachyonique, reconversion des tachyons en particules ordinaire. Nous ne voyons pas comment on pourrait venir à bout de ces difficultés dans un avenir proche ou lointain.

            Il est également possible de croire que le mur de la lumière n’existe que dans les conditions d’expérimentation qui sont les nôtres, et que le mur peut s’ébouler dans des conditions totalement différentes.

            Prenons l’exemple des trous noirs, où la matière se comprime tellement la densité et la force de gravitation sont proche de l’infini. Dans de telles conditions, la théorie de la « relativité restreinte » a-t-elle encore quelques sens ?

            Certains astronomes ont laissé entendre que des objets passant dans un trou noir pourraient ressortir tout de suite après dans une région très éloignée de l’univers. Les trous noir seraient alors les terminus d’une sorte de « métro cosmique ». Si nous déterminons l’emplacement exact de chaque trou noir ainsi que de la sortie correspondante, nous pourrons nous déplacer aisément dans l’univers en choisissant les trous noirs appropriés ; le mur de la lumière ne se dressera devant nous qu’entre la sortie d’un trou noir et l’entrés d’un autre trou noir.

            Hélas, une fois de plus, les physiciens ne sont pas tous d’accord avec cette conception des trous noirs. Et même si les trous noirs étaient des sortes de stations de métro, leur localisation, leur découverte – ils doivent être assez rapprochés pour être vraiment utiles et surtout leur utilisations – il faudrait trouver le moyen d’y pénétrer sans être broyé par la gravité, tous cela présenteraient des difficultés aussi énormes que celles du voyage tachyonique.

            Il est donc impossible de prédire avec certitude que les trous noirs serviront dans un proche avenir aux voyages interstellaires.

            Dans ce cas, il faudrait peu être mieux que nous acceptions d’admettre et l’existence et le caractère infranchissable du mur de la lumière.

 

 

 

 

 

Fin de la première partie.

 

Transmit par yeti le 03 sept.-08