photosphère

Dans une casserole sur la cuisinière, l'eau commence à bouillonner par le bas, bien avant que toute la masse ne soit en ébullition. Les bulles de vapeur montent du fond, alors que la plaque n'est pas encore rouge.

Le Soleil respire, et cette respiration a un rythme magnétique. Tous les 27 jours, la surface visible de l'étoile effectue une rotation complète, entraînant avec elle son champ magnétique, telle une bande invisible qui enveloppe l'astre.

Un rayon de lumière, en passant près d'un corps massif, change légèrement de direction — comme un jet d'eau qui contourne une pierre dans un ruisseau. Dans le Système solaire, il y a beaucoup de ces « pierres » : les planètes, leurs satellites, les astéroïdes.

Le bord du Soleil ressemble à une frange duveteuse : de fines gerbes de gaz incandescent — les spicules — s'en élèvent vers le haut. Elles ne vivent que quelques minutes et changent constamment.

Le vent solaire est un flux de particules chargées qui s'échappe en permanence de la surface du Soleil et remplit tout le système solaire. Il ne ressemble pas à une brise régulière : il contient des tourbillons, des rafales et des zones de calme.

Les rayons cosmiques ne sont pas des rayons au sens habituel, mais des particules rapides qui bombardent la Terre de toutes parts. Ce sont principalement des protons et des noyaux atomiques. Leur énergie varie : de modeste à fantastiquement énorme.

Au plus profond de la glace du pôle Sud, à près de deux kilomètres et demi sous la surface, un télescope pas comme les autres est en activité. Il n'est pas pointé vers le ciel, mais à travers la Terre. Sa proie : les neutrinos, ces particules quasi insaisissables qui traversent les planètes et les étoiles de part en part sans interagir avec rien.

Cent quarante parsecs – la distance que la lumière parcourt en quatre siècles et demi – nous séparent du nuage moléculaire du Taureau. Dans ses profondeurs se cachent des condensations sombres : les cœurs préstellaires, où le gaz et la poussière cosmique se compriment lentement sous leur propre poids.

Dans une immense salle, des boules de billard sont éparpillées. Au début, elles sont clairsemées, chacune de son côté. Puis quelqu'un en ajoute d'autres — et soudain, les boules se compriment en îlots denses. C'est cela, la transition de phase — le moment où la matière change brusquement d'état.

La Lune est une sphère sans air faite d'une croûte rocheuse dense appelée régolithe. Lorsque des particules rapides venues de l'espace la percutent, des muons naissent dans le sol : des cousins instables des électrons, environ deux cents fois plus lourds. La plupart filent vers le bas et s'éteignent dans l'épaisseur.

Imaginez un artiste dont la toile est une planète entière et la palette, des molécules qui boivent la lumière des étoiles. Son pinceau : des milliards d'années d'évolution ; son tableau : un portrait spectral visible même depuis un autre système stellaire.

Pendant des années, le Soleil a taquiné les astrophysiciens. Dans son atmosphère, les éléments réfractaires — comme des épices dans une recette de base — étaient légèrement moins abondants que chez des étoiles jumelles presque identiques. Un soupçon a émergé : notre étoile ferait-elle la fine bouche, refusant le « dessert » planétaire que d'autres engloutissent avec appétit ?

Une planète glisse devant le disque de son étoile — et devient un instant une lampe de poche. Elle masque une minuscule portion de la surface, révélant des détails qui, autrement, échappent au regard. C'est ainsi que des astronomes ont plongé au cœur des taches sombres de l'étoile V1298 Tauri, un jeune jumeau de notre Soleil.

Un trou noir est un endroit où la gravité est si forte que même la lumière ne peut s'en échapper. Mais autour de lui, il y a un anneau lumineux de gaz, et au centre, une dépression sombre que l'on appelle l'ombre. La taille de cette ombre dépend de la courbure de l'espace-temps.

Quelques instants avant une éclipse totale, de rapides bandes d'ombre glissent sur le sol, comme des rides à la surface de l'eau. Ce phénomène a défié les scientifiques pendant des siècles. Il s'avère que tout est une question de nature ondulatoire de la lumière. Le Soleil n'est pas une lampe ponctuelle, mais un disque immense.

L'atmosphère de Titan, découverte par Christiaan Huygens, est opaque aux télescopes ordinaires. Mais la spectroscopie révèle des « fenêtres » de transparence — d'étroites zones où le brouillard se dissipe.

La lumière qui passe près d'un trou noir se tord, comme l'eau qui tourbillonne autour du drain d'une baignoire. Le plus intéressant, c'est l'anneau fin où les rayons peuvent tourner indéfiniment, sans tomber à l'intérieur ni s'échapper. C'est la sphère de photons — une frontière invisible qui dessine l'ombre du trou dans le ciel.

Deux feuilles blanches sont posées au soleil – l'une rugueuse, l'autre lisse. Laquelle chauffera le moins ? La rugueuse diffuse davantage la lumière, et on pourrait penser qu'elle restera plus fraîche. Mais si le revêtement est composé de nombreuses billes de verre transparentes, la logique change.

Les étoiles à neutrons sont des sphères ultra-denses formées des restes d'étoiles explosées. Certaines d'entre elles sont observées comme des pulsars — des phares cosmiques émettant des sursauts radio. Ce qui se trouve à l'intérieur est longtemps resté une énigme.

L'ionosphère, à 70 kilomètres d'altitude, agit comme un miroir géant pour les ondes radio. Les antennes terrestres y envoient en permanence un signal et écoutent la réflexion.

La lumière a besoin d'espace. L'objectif d'un appareil photo est à plusieurs centimètres du capteur pour que les rayons aient le temps de se focaliser. Et maintenant, cet espace a été réduit à l'épaisseur d'une feuille de papier — et la lumière se comporte pourtant comme si elle avait parcouru ses centimètres légitimes.

Dans la couronne solaire surchauffée, où la température dépasse le million de degrés, flottent des nuages froids et denses : les protubérances solaires. Elles restent suspendues pendant des semaines, sans tomber ni se dissoudre, comme des icebergs dans un océan bouillant. Comment sont-elles arrivées là ?

Le vent solaire — un flux de particules chargées venant du Soleil — percute le gaz ténu qui remplit l'espace entre les étoiles. De cette collision naît une faible émission de rayons X. Pour les astronomes, c'est comme un brouillard devant les phares : il empêche de distinguer les objets lointains.

La luminescence d'un « sandwich » ultramince composé de deux couches semi-conductrices – du séléniure de molybdène et du séléniure de tungstène – ressemble à une partition complexe : de nombreuses fines raies colorées se fondent dans un arrière-plan commun. Démêler l'origine de chaque raie est presque impossible.

Après le Big Bang, l'Univers était rempli d'un gaz froid – principalement de l'hydrogène et de l'hélium neutres. Ce gaz enveloppait le cosmos comme un brouillard matinal, imperméable à la lumière. Les âges sombres commencèrent.

Une poêle brûlante sur la cuisinière luit dans l'obscurité, mais si on la couvre d'un couvercle, la chaleur s'échappe plus lentement et la surface semble moins brillante. C'est à peu près ainsi que fonctionne la planète HD 3167 b : elle est toujours tournée vers son étoile, et son côté jour est chauffé à une température à laquelle les roches fondent.

À la périphérie de notre Galaxie, bien au-delà du disque d'étoiles familier, le télescope Subaru a aperçu quelque chose d'inattendu : un nuage d'étoiles dispersé, s'étendant sur une surface de cent degrés carrés dans le ciel.

Un sursaut gamma est une brève mais extrêmement puissante éruption de lumière, comme celles qui naissent lors de la fusion d'étoiles à neutrons ou de l'effondrement d'une étoile massive.

La matière noire est cette substance invisible qui empêche les galaxies de s'éparpiller. Si ses particules se désintègrent parfois près du Soleil, elles éjectent des flux de particules rapides – comme des marteaux invisibles qui frappent la lumière.

La nuit, dans une pièce sombre, le corps humain émet une lueur à peine perceptible. Cette lumière est si faible que seuls des instruments très sensibles peuvent la capter. Certains scientifiques ont pensé qu'une telle lueur émanant de la tête pourrait révéler le fonctionnement du cerveau — sans tomographes ni fils. Mais la vérification a montré autre chose.

Une goutte d'eau sur une feuille sous le soleil disparaît plus vite que ne le prévoient les calculs thermiques. Il y a quelques années, une hypothèse a émergé : la lumière, par elle-même, sans chauffer, pourrait arracher les molécules d'eau de la surface. On a appelé cela l'effet photomoléculaire.

La couronne du Soleil ressemble à un pissenlit ébouriffé : de brillantes boucles en forme de pétales retiennent le gaz chaud près de la surface, et entre elles, de longs jets ténus s'échappent dans l'espace. Ces jets – la couche de courant héliosphérique – s'étendent à travers tout le système solaire.

Si l'on construisait une couverture géante autour d'une étoile, on obtiendrait une sphère de Dyson. Elle absorberait tout le rayonnement et s'illuminerait dans les rayons thermiques invisibles. Jusqu'à présent, aucune sphère de ce type n'a été observée, mais les astronomes savent qu'il faut la chercher grâce à cette lueur thermique.

Pour la photosynthèse qui libère de l'oxygène, il faut décomposer l'eau. C'est comme une roue à aubes : pour qu'elle tourne, il faut un fort courant. La lumière joue le rôle du courant, et les particules de lumière sont ses jets.

Au fond des cratères lunaires où le Soleil ne regarde jamais, règne un froid éternel — environ moins 240 degrés Celsius. Dans ces poches de glace, appelées régions en permanence à l'ombre, on envisage d'installer un résonateur à miroirs en silicium monolithique.

Une éruption solaire, c'est comme une explosion dans l'atmosphère de l'étoile : en quelques minutes, une énergie comparable à des milliards de bombes nucléaires est libérée. Le 4 mai 2022, le radiotélescope RT-7.5 à Moscou suivait une éruption de classe M5.7.

Lorsque la lumière frappe une plaque transparente, une partie se réfléchit à sa surface. Pour les astronomes, c'est une perte de précieux photons provenant d'étoiles lointaines.

La nuit, le ciel n'est jamais absolument noir. Même loin des villes, les couches supérieures de l'atmosphère émettent une faible lueur : la lumière du soleil fait émettre aux atomes d'hydrogène une lueur rougeâtre que les astronomes appellent émission géocoronale.

Dans le désert d'Atacama, au Chili, à près de cinq kilomètres d'altitude, se dresse un radiotélescope qui capte les ondes millimétriques venues des profondeurs de l'espace.

La lumière des étoiles les plus chaudes et les plus jeunes ne peut généralement pas quitter sa galaxie : elle est absorbée par l'hydrogène, comme un rideau épais arrête un rayon de soleil. Mais parfois, le rideau s'entrouvre et des photons ultraviolets s'échappent dans l'espace intergalactique.