Un claquement de mains comprime l'air qui s'échappe sur les côtés – c'est le choc le plus simple. Dans l'espace, ce sont les étoiles qui explosent qui jouent le rôle des paumes : leurs ondes de choc compriment brusquement le gaz et déclenchent un mélange chaotique – la turbulence. Mais comment exactement l'énergie de l'explosion se transforme en tourbillons de tailles diverses est resté longtemps une énigme, car il est très difficile d'observer les détails dans les nébuleuses lointaines.
Pour percer ce mystère, des physiciens ont construit un modèle miniature. Deux cibles en treillis de carbone-hydrogène ont été irradiées par une impulsion de rayons X puissante d'une durée de 30 nanosecondes. Le treillis s'est évaporé, et de chaque cible un flux de plasma s'est élancé vers le centre à une vitesse dépassant de plusieurs dizaines de fois la vitesse du son. Les flux se sont rencontrés après 75 nanosecondes, et au point d'impact s'est formée une couche de gaz bouillonnant d'environ 4,5 millimètres d'épaisseur – à peu près comme une gomme au bout d'un crayon.
La découverte la plus surprenante : les tourbillons se souvenaient d'où venait le choc. Si l'on tire brusquement sur une nappe, les plis courent d'abord le long de la traction, puis seulement s'emmêlent. Ici, c'est pareil : dans les grands tourbillons, le mouvement restait allongé le long de l'axe de collision, et cette anisotropie persistait même aux plus petites échelles. L'énergie cinétique s'est répartie à peu près comme 70 % en rotation tourbillonnaire et 30 % en compressions-dilatations – comme si l'énergie des paumes après le claquement s'était surtout transformée en rotation de l'air, plutôt qu'en échauffement.
Cette expérience est un pont entre les mesures terrestres et les phénomènes astrophysiques. Nous savons désormais que la turbulence issue des ondes de choc n'est pas totalement chaotique : elle porte l'empreinte de l'explosion qui l'a engendrée, et cette empreinte est visible jusque dans les moindres détails. Comprendre cela aidera à modéliser plus précisément comment les éléments chimiques se mélangent dans les restes de supernovae, comment naissent les nouvelles étoiles et comment l'énergie se répartit dans le gaz galactique.
La couche turbulente de l'expérience a existé 15 fois plus longtemps que le temps nécessaire au son pour la traverser – pendant tout ce temps, les tourbillons ont continué à s'emmêler sans s'atténuer.
Dans le roman « Blindsight » de Peter Watts, les vaisseaux extraterrestres utilisent la turbulence comme arme et comme moyen de camouflage – un peu comme dans cette expérience où les tourbillons conservent la mémoire de la direction de l'attaque.