Hubble

Un réseau de radiotélescopes dispersés sur toute la planète capte le murmure d'un trou noir lointain. Chaque antenne enregistre un signal, mais comment combiner ces enregistrements si les horloges des stations ne battent pas à la même vitesse et si l'atmosphère déforme les ondes qui arrivent ?

Au cœur d'une vieille ville se dresse une tour avec une horloge que l'on n'a jamais remise à l'heure depuis sa construction. En mesurant son retard, on peut calculer à quel point le temps s'est étiré depuis.

Une lampe est cachée derrière un grand aquarium rempli d'eau. Vous ne voyez pas une seule source de lumière, mais plusieurs de ses reflets et réfractions — l'eau courbe le trajet des rayons.

Six coureurs sprintent sur la piste, et les juges mesurent leur vitesse sans remarquer le vent arrière. Le vent souffle dans leur dos, et les chronomètres affichent un meilleur résultat que la réalité.

Six coureurs sprintent sur la piste, et les juges mesurent leur vitesse sans remarquer le vent arrière. Le vent souffle dans leur dos, et les chronomètres affichent un meilleur résultat que la réalité.

Bételgeuse, la supergéante rouge que beaucoup connaissent à l'épaule d'Orion, continue de surprendre. Après le mystérieux Grand Assombrissement de 2019-2020, lorsque l'étoile a soudainement perdu de sa luminosité, elle ne s'est pas simplement rétablie : elle a changé ses habitudes.

Mesurer les distances dans l'Univers n'est pas une mince affaire. Presque toutes les méthodes reposent sur la lumière, or celle-ci peut être absorbée par la poussière, diffusée ou déformée sur le chemin. C'est un peu comme essayer de distinguer un phare lointain à travers le brouillard et la brume. Les neutrinos, eux, sont tout autre chose.

Dans une galaxie lointaine, à environ 290 millions d'années-lumière de nous, se cache l'objet HLX-1. Autrefois, il brillait plus fort que des centaines de milliards de soleils ; aujourd'hui, il s'est tu. De 2018 à 2022, les télescopes spatiaux Hubble, Chandra et Swift ont observé son déclin.

Le bord du projecteur. Dès qu'on masque l'éclat aveuglant de l'étoile centrale, un théâtre d'ombres apparaît. Le coronographe de James Webb, tel un rideau épais, a occulté l'étoile TW Hydrae – et sur une scène de 120 unités astronomiques (quatre fois la distance jusqu'à Neptune), son disque d'accrétion entre en jeu.

L'étoile Tabby, phare dans la mer cosmique, déroute les astronomes depuis 2015. Sa lumière ne scintillait pas au rythme des planètes, mais comme dispersée par une tempête — des chutes profondes, des sursauts brusques. Mais au milieu de ce chaos, une chute régulière, presque parfaite, a été découverte. L'œil du cyclone.

Le modèle standard de la cosmologie, qui s'appuie sur les équations d'Einstein proposées par Albert Einstein, décrit l'Univers comme un cocktail de matière noire (découverte grâce à Vera Rubin) et d'énergie noire dans…

Depuis près d'un siècle, la sismologie reste le principal « rayon X » de la planète, sondant les profondeurs par le biais des ondes élastiques. Mais les neutrinos — ces particules fantômes prédites par Wolfgang Pauli — offrent un autre regard.

Le modèle cosmologique standard ΛCDM, où la matière noire et l'énergie noire jouent les architectes en chef de l'Univers, prédit depuis des décennies les données astronomiques avec la précision d'un chronomètre suisse. Trois génies en ont posé les fondations.

L'orchestre cosmologique ne s'accorde pas sur un seul diapason. Il y a deux groupes d'instruments : les uns écoutent le bourdonnement du jeune univers — le fond diffus cosmologique, les autres lisent les notes sur les galaxies matures et les supernovae.

L'image du monde que nous connaissons par les manuels d'Einstein est une toile lisse à quatre dimensions. Mais la théorie des cordes ajoute un cadre de dimensions supplémentaires — invisible, mais sensible à la gravité.

Pendant tout le siècle dernier, la cosmologie a mesuré la vitesse d'expansion de l'Univers grâce aux supernovae, aux décalages vers le rouge et au rayonnement fossile.

L'Univers primordial a connu une expansion fulgurante : l'inflation. En une fraction infinitésimale de seconde, d'infimes fluctuations quantiques se sont étirées jusqu'à atteindre la taille des galaxies, devenant les germes de toute la structure à grande échelle.

La planète WASP-121 b est une géante gazeuse chauffée à 2500°C. Elle fait toujours face à son étoile, comme un globe figé sous une lampe. Mais lorsqu'elle passe devant le disque de l'étoile, sa rotation nous révèle différentes facettes — comme si l'on faisait lentement pivoter ce globe pour en explorer chaque recoin.

Une planète géante encore bébé continue d'attirer à elle les restes de matériaux de construction du nuage qui l'entoure. C'est exactement ce qu'a capturé le télescope spatial Hubble en pointant ses caméras vers l'objet catalogué SR 12 c.

La cosmologie ressemble à une salle d'audience où deux témoins font des dépositions irréconciliables. Le premier — l'analyse du Fond diffus cosmologique par le satellite Planck — affirme que l'expansion de l'univers se fait à une vitesse de 67 (km/s)/Mpc.

Un projecteur éclaire une salle obscure. Entre la lampe et le mur, une lentille invisible passe — et la tache de lumière devient un instant plus brillante, se déplace légèrement.

Vers le trou noir le plus proche — une région de l'espace-temps dont la gravité ne laisse même pas échapper la lumière — on envisage d'envoyer une sonde scientifique.

La querelle cosmologique évoque deux artisans qui mesurent la même pièce avec des mètres différents. L'un, en observant les galaxies lointaines, obtient un certain nombre. L'autre, en scrutant la lueur ancienne — le rayonnement fossile, la lumière refroidie du Big Bang —, en obtient un autre, plus petit. Cet écart est appelé tension de Hubble.

Des cosmologistes ont mesuré la vitesse à laquelle les galaxies lointaines s'éloignent dans différentes parties du ciel. Pour cela, ils ont utilisé deux types de « règles cosmiques » : les amas de galaxies et les explosions de supernovae d'un certain type.

L'Univers est en expansion, mais à quelle vitesse ? Depuis des décennies, les astronomes débattent de la valeur exacte de la constante de Hubble. Deux méthodes classiques donnent des résultats légèrement différents. Voici qu'une troisième approche émerge, fondée sur de mystérieux sursauts radio.

Les superbulles sont des géantes cosmiques, comparables à des bulles de savon, mais au lieu d'un film de savon, elles contiennent du gaz raréfié entre les étoiles, et elles ne sont pas gonflées par un souffle, mais par une série d'explosions de supernovae.

Si l'on regarde une carte des galaxies lointaines, elle n'est pas parfaitement uniforme : d'un côté du ciel, il y en a un peu plus, de l'autre, un peu moins. Ce déséquilibre a été remarqué dans plusieurs relevés du ciel, et il ne ressemble pas à un hasard.

À trois parsecs et demi du Soleil, parmi les étoiles faibles du ciel austral, se cache un monde que les astronomes observent depuis trente ans. Epsilon Indi Ab est un géant gazeux, froid comme une nuit d'hiver : sa température avoisine les 275 kelvins, à peine au-dessus du point de congélation de l'eau.

On pensait autrefois que seules les galaxies de forme elliptique pouvaient engendrer d'immenses jets d'émission radio — des jets radio provenant des trous noirs supermassifs centraux. Une nouvelle étude a prouvé le contraire : parmi les galaxies spirales, on trouve aussi de puissantes fontaines radio.

La lumière d'une étoile met des millions d'années à nous parvenir, mais dans un télescope, elle apparaît toujours comme un point — trop loin. Pour voir la surface d'une étoile, il faudrait un instrument de la taille d'une ville. Au Chili, un tel géant est déjà en construction : ELT, avec un miroir de 39 mètres, assemblé à partir de 798 segments hexagonaux.

Au centre de notre Galaxie se cache un trou noir supermassif, Sagittarius A* — un poids lourd qui maintient les étoiles en orbite autour de lui. Les astronomes rêvent d'y trouver des pulsars : ces balises cosmiques émettent des impulsions radio avec la précision d'horloges atomiques.

Dans les galaxies lointaines vivent de vieilles étoiles qui se gonflent et rougissent. Parmi elles, deux groupes ressemblent à des phares : les unes viennent tout juste d'allumer la combustion de l'hélium, les autres brûlent déjà du carbone et de l'oxygène.

La lumière d'un lampadaire qui traverse des stores vénitiens scintille : les bandes bougent, et la luminosité augmente puis diminue. À ce rythme, on peut deviner la largeur du lampadaire lui-même.

La fusion de deux étoiles à neutrons, c'est comme un coup de gong : un frémissement de l'espace se propage à travers l'Univers, une onde gravitationnelle. Les détecteurs sur Terre captent ce frémissement et, grâce à son intensité, calculent la distance de la source.

Deux trous noirs tournent l'un autour de l'autre, et leur danse ne ressemble pas toujours à une valse régulière. Si les trous noirs tournent sur leur axe, leur orbite peut commencer à culbuter — comme une toupie qu'on pousse et qui penche sur le côté tout en continuant à tourner.

La fusion de trous noirs engendre une onde gravitationnelle. Parfois, sur son chemin, elle rencontre une galaxie ou un amas de matière noire, prédite par Fritz Zwicky et découverte par Vera Rubin.

Bételgeuse est une étoile géante prête à exploser en supernova. Mais elle n'est probablement pas seule : une petite étoile compagne, Sivarkha, orbite tout près. Tous les 2000 jours, elle traverse les couches externes de Bételgeuse, telle une barque fendant l'eau, laissant des vagues de gaz incandescent.

Imaginez une étoile qui semble danser une valse avec un partenaire invisible : ses oscillations rythmiques, provoquées par la gravité d'un compagnon, sont enregistrées par les instruments, mais le partenaire lui-même échappe à toute observation.

Les supernovae de type Ia sont comme des lampes de même puissance : plus la lumière est faible, plus la source est lointaine. Ces supernovae servent à mesurer les distances des galaxies lointaines. Mais la poussière cosmique, telle une vitre sale, atténue et teinte la lumière, ce qui fausse les calculs précis.

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.