masse terrestre

Les astronomes capturent les planètes lointaines en observant le tremblement de leurs étoiles : un compagnon invisible tire l'étoile tantôt vers nous, tantôt nous la fuyons, et sa lumière change légèrement de teinte. Mais ce tremblement ne révèle que la moitié de la vérité.

L'eau n'est pas toujours la même. Elle peut être douce ou salée, mais aussi « lourde » — si dans sa molécule, au lieu de l'hydrogène ordinaire, se trouve le deutérium, son cousin plus massif. On appelle cette eau HDO, et c'est un véritable passeport cosmique : la quantité de deutérium dans l'eau révèle où et quand cette eau est née.

Dans un même système stellaire, deux équipes de planètes gravitent. Les unes suivent des orbites régulières, comme des patineurs sur une patinoire, évitant les collisions. Les autres se regroupent, leurs trajectoires se croisent, et tôt ou tard, un accident cosmique se produit — un impact géant.

Lorsqu'une planète lointaine passe devant son étoile, elle masque brièvement une partie de la lumière. Les astronomes appellent cela la méthode du transit et, grâce à la profondeur de la baisse de luminosité, ils en déduisent la taille de la planète. Mais la lumière a une propriété : un corps massif agit comme une lentille.

La matière noire — l'architecte invisible de l'Univers, qui empêche les galaxies de se disperser. Grâce à Fritz Zwicky et Vera Rubin, nous savons que la matière ordinaire dans le cosmos n'est qu'une infime impureté. Mais que se cache-t-il derrière cette matière noire ?

Un projecteur éclaire droit dans les yeux, et à quelques pas de là, une minuscule luciole scintille. C'est à peu près à cela que ressemble la chasse à une planète de type terrestre autour d'une étoile voisine : la planète est de cent millions à dix milliards de fois plus faible que son étoile, et dans le ciel, elles se confondent presque en un seul point.

Les danses gravitationnelles des corps célestes sont longtemps restées muettes pour les astronomes. Nous avons appris à attraper les ombres des planètes devant leurs étoiles par la méthode du transit — une percée offerte par des milliers de mondes grâce à William Borucki et son télescope Kepler.

Un marathonien cosmique sur courte distance – c'est ainsi que l'on pourrait décrire la planète GJ 367 b. Elle fait le tour de son étoile en 7,7 heures. C'est un monde exoplanète à peine plus petit que la Terre, mais avec du caractère : on le croyait autrefois presque une boule de fer pur.

Aux confins du système solaire se dissimulent des milliers d'objets de la taille d'une exoplanète. Parfois, leurs trajectoires croisent l'orbite de la Terre. Pas besoin de collision : même en passant à proximité, une telle masse peut semer le chaos.

Une personne sur une vieille photo se tient dans une foule tout en tournant sur elle-même — deviner son âge est presque impossible. C'est à peu près ainsi que les astronomes déterminent l'âge et la masse des étoiles lointaines, et ils se trompent souvent.

Les habitants de Perth le savent : quand la chaleur du jour devient insupportable, le salut vient de l'océan – une brise fraîche qu'ils appellent affectueusement Freo Doctor. Un vent semblable, mais à l'échelle planétaire, décide du sort des messagers cosmiques qui pénètrent dans l'atmosphère. La chute d'une météorite est un spectacle en deux actes.

Dans le silence du laboratoire, un pétale de graphite plane au-dessus d'une grille magnétique. Ce n'est pas seulement une démonstration de la magie du diamagnétisme, c'est une écoute de l'Univers. Comme une araignée qui déploie sa toile pour capter les vibrations du monde invisible, cette feuille est devenue une toile gravitationnelle.

Parmi les blocs de glace qui filent dans le vide, il y a des voyageurs particuliers : les comètes interstellaires. Elles sont nées autour d'étoiles lointaines et ont accidentellement fait irruption dans notre voisinage. L'une d'elles, 3I/ATLAS, s'est retrouvée dans le viseur des télescopes alors qu'elle s'approchait du Soleil.

Aux confins du Système solaire, là où le Soleil n'est guère plus brillant que les autres étoiles, des blocs de glace tournoient : ce sont les objets transneptuniens. Leurs orbites évoquent des cerceaux jetés au hasard. Mais regardez de plus près : douze de ces cerceaux ne flottent pas au hasard dans le vide.

L'hydrogène est l'élément le plus abondant. Ses atomes sont comme des antennes : ils émettent et absorbent la lumière à des fréquences bien précises. Einstein avait prédit que l'espace-temps pouvait onduler — ce sont les ondes gravitationnelles.

Lorsque deux trous noirs supermassifs tournent l'un autour de l'autre avant de fusionner, ils secouent l'espace lui-même — comme un bateau à moteur qui laisse des vagues derrière lui sur un lac. Ces vagues sont appelées ondes gravitationnelles. Elles traversent l'Univers et tout ce qui s'y trouve, même la Terre.

Aux confins du système solaire, bien au-delà de l'orbite de Neptune, quelque chose dévie les blocs de glace. Leurs orbites sont allongées et inclinées de la même manière, comme si une main invisible les avait disposées selon un même schéma.

La nuit, un lampadaire lointain semble immobile, mais si l'on s'approche et que l'on regarde attentivement, on peut remarquer qu'il oscille légèrement dans le vent. C'est à peu près ainsi que les astronomes cherchent des planètes autour d'autres étoiles : ils mesurent comment l'étoile se déplace imperceptiblement sous l'attraction de ses compagnons invisibles.

Autour de l'étoile Epsilon Indi, visible à l'œil nu depuis l'hémisphère sud, gravite une planète de la taille de Jupiter. Sa température ? Celle d'un bon congélateur : moins 200 degrés Celsius. Le télescope James Webb l'a photographiée directement pour la première fois et a mesuré la lumière qu'elle émet dans l'infrarouge thermique.

La surface martienne est aujourd'hui une demeure froide et presque sans air. Beaucoup rêvent de la reconstruire entièrement : réchauffer la planète, la remplir d'air à partir de dioxyde de carbone et d'azote.

Le télescope spatial TESS surveille des milliers d'étoiles et capture le moment où une planète passe devant le disque de son étoile — la lumière de l'étoile diminue alors légèrement. C'est ainsi que les astronomes ont repéré deux planètes autour d'étoiles semblables à notre Soleil.

La planète HIP 67522 b est toute jeune : elle n'a que 17 millions d'années, alors que la Terre en a 4,5 milliards. C'est un Jupiter chaud — une géante gazeuse qui orbite très près de son étoile, ce qui rend son atmosphère brûlante et gonflée.

Des scientifiques ont construit un modèle de la Terre d'où l'on a retiré tous les organismes vivants — des bactéries aux arbres. Sur des milliards d'années, cette « maison vide » ne s'est pas transformée en désert glacé. Les volcans, telles des fournaises, rejettent du dioxyde de carbone, tandis que l'altération des roches, comme un thermostat, l'absorbe.

La Terre est comme une pâte préparée selon une recette précise : deux parts d'eau pour une part de terre. Trop d'eau, et la planète devient un océan sans fin, où l'intelligence n'a rien à quoi se raccrocher. Trop de terre, et l'eau s'enfonce dans les profondeurs, laissant place à un désert.

Le lucane cerf-volant, haut comme un ongle, se tient au sol avec ses pattes écartées plus larges que sa propre hauteur. L'éléphant, haut comme une pièce, s'élève au contraire au-dessus du sol comme une tour. Pourquoi donc ? Les deux animaux marchent sur la même terre, mais ils la voient différemment. Pour le lucane, chaque caillou est un rocher, tandis que pour l'éléphant, c'est un grain de sable.

L'orbite d'une planète, c'est sa trajectoire autour de son étoile. Si la trajectoire est parfaitement circulaire, la planète se trouve toujours à la même distance de son astre. Mais pour beaucoup de planètes, la trajectoire est légèrement allongée, comme une piste de course dans un stade.

Depuis que Vera Rubin a démontré de manière convaincante que les galaxies sont entourées d'une substance invisible, la quête de la nature de la matière noire reste l'un des défis majeurs de la physique.

La jeune étoile TOI-451 vacille légèrement lorsque ses trois planètes tournent autour d'elle. Chaque balancement est comme le frémissement d'une toile d'araignée quand une petite araignée y rampe. Les astronomes ont capté ces frémissements pour déterminer le poids des planètes. Ils ont observé l'étoile pendant plusieurs mois avec des télescopes au sol.

Des astronomes ont découvert une paire rapprochée d'étoiles dont la danse orbitale s'accélère d'année en année. Ce sont des naines blanches — des restes refroidis et hyperdenses d'étoiles, de taille comparable à la Terre, où la matière est comprimée à l'état dégénéré.

Grâce au télescope Keck et à la méthode de spectroscopie (analyse de la lumière qui révèle la vitesse de rotation), des astronomes ont mesuré 32 objets : des planètes géantes aux naines brunes — des corps plus lourds que les planètes mais plus légers que les étoiles, qui ne se sont jamais allumés.

Les horaires de bus dérivent : si on ne les vérifie pas, on rate le bus. Les planètes d'autres étoiles ont le même problème : leurs passages devant le disque se décalent progressivement. Le projet ExoClock a combiné 30 000 observations depuis la Terre et l'espace pour affiner l'horaire de 620 mondes lointains.

Des astronomes ont découvert dans l'Univers un objet invisible pesant à peine un million de soleils — une broutille à l'échelle cosmique, cent fois plus léger que tout ce qu'on avait pu « peser » à de telles distances. L'objet lui-même n'émet aucune lumière, mais il s'est trahi en courbant la lumière d'une galaxie encore plus lointaine.

Un vent soufflant à contre-rotation de la planète attise la forge de carbone. Voilà à quoi ressemble l'atmosphère de l'objet PSR J2322-2650b, un compagnon de type jovien d'un pulsar milliseconde.