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Découverte et incertitudes Sciences

Cartographie du Cosmos

A rebours des comptes rendus factuels de nos connaissances de l’Univers, voici un voyage poétique à travers le Cosmos dont le but n’est pas seulement de donner des dates et des tailles mais de souligner la beauté du Monde.

Suggestion musicale pour accompagner la lecture
YOM – Songs for the old man

Cartographie du Cosmos 

Comme les cartographes des temps anciens, partons à notre tour à la découverte de l’inconnu. Cette fois, ce ne sera pas à travers les flots et les tempêtes mais à travers les océans de vide de l’espace, à travers les champs d’astéroïdes gelés et les systèmes solaires exotiques et inexplorés de notre univers. Ici, plus de Kraken ou de Sirènes, les dangers sont identifiés bien que nimbés de mystère, ils s’appellent trous noirs et supernovæ. On ne craint plus d’atteindre le bord du monde, on cherche à repousser la limite de l’Univers connu. 

Voie lactée hd
Voie Lactée depuis la Terre

MAX PIXEL /CC0 DOMAINE PUBLIQUE

Embarquons pour notre quête. 

À mesure que nous nous éloignons du lieu de naissance de l’Humanité, ce petit rocher couvert d’océans, nous regardons une dernière fois, avec nostalgie, vers la Terre. Puis nous nous tournons vers l’inconnu et mettons le cap vers le centre de notre Galaxie, la Voie Lactée. Celle-ci a la forme d’une double spirale relativement aplatie. Nous nous trouvons sur l’un des bras de ces spirales, le bras d’Orion, situé dans la périphérie de la galaxie. À mesure que nous nous rapprochons du centre, la densité d’étoiles augmente. Ici le ciel étoilé ne ressemble pas à notre ciel nocturne. Les étoiles sont beaucoup plus rapprochées et nombreuses. Chaque étoile correspond à un système solaire avec une ou plusieurs planètes orbitant autour et il y a des centaines de milliards d’étoiles dans la Voie Lactée. 

ciel poésie
Plus on se rapproche du centre galactique, plus la densité d’étoile augmente

PHOTOGRAPHIE DE JEREMY THOMAS – UNSPLASH CC0

Nous sommes maintenant si proches du centre que dans n’importe quelle direction où l’on regarde, nous ne voyons qu’un amas de lumière, on ne peut même plus distinguer les étoiles individuellement. Vous vous rappelez cette traînée laiteuse que vous admiriez quand vous étiez sur Terre ? Vous êtes maintenant en plein dedans. Soudain, une tache sombre apparait droit devant. Elle s’agrandit à mesure que notre vaisseau se rapproche. Bientôt elle occupe tout notre champ de vision, elle est d’un noir profond, comme vous n’en avez jamais vu. 

Il s’agit du centre de notre Galaxie, le trou noir supermassif autour duquel toutes les étoiles de la Voie Lactée, y compris notre Soleil, gravitent inlassablement. Son nom est Sagittarius A*. Ce grand-père a peut-être connu les débuts de l’Univers. Contrairement aux trous noirs stellaires de masse plus petite et nés de l’effondrement d’une étoile en fin de vie, l’origine des trous noirs supermassifs est encore débattue, donc incertaine. Mais l’on ressent déjà les effets de marée causés par sa masse incroyable qui nous attire inexorablement tel Charybde, ce monstre marin de la mythologie grecque. Nous devons changer de cap avant de franchir l’horizon des évènements au-delà duquel aucun retour ne sera possible. Mieux vaut ne pas s’attarder, qui sait où se cache Scylla ? Nous prenons donc une direction perpendiculaire à l’axe équatorial de la Galaxie, nous pourrons alors l’observer « par le haut » même si cela n’a pas de sens dans l’espace. 

Représentation d’un trou noir comme Sagittarius A*

Nous sommes désormais au-dessus du disque galactique. Nous remarquons de nombreux amas stellaires très denses. Ce sont les amas globulaires où se trouvent certaines des étoiles les plus vieilles de la Galaxie. Notre regard se tourne notamment vers l’étoile HD 140283 aussi connue sous le nom d’Étoile-Mathusalem car ayant un âge estimé à 13.66 milliards d’années, cette grand-mère stellaire serait donc née presque immédiatement après la naissance de l’Univers (estimée à 13.8 milliards d’années). Elle a vu l’humanité naître et se développer. Elle sera sûrement encore là quand nous ne le serons plus. 

Représentation de la voie lactée

WIKIPEDIA – CREATION ARTISTIQUE PAR AKWA L’image a été crée à partir de plusieurs sources : Hubble2005-01-barred-spiral-galaxy-NGC1300.jpg, M101 hires STScI-PRC2006-10a.jpg, Milky Way 2010.jpg.

Nous sommes maintenant suffisamment loin « au-dessus » de la Voie Lactée pour pouvoir observer des galaxies satellites de la nôtre. Celles-ci sont naines et souvent de forme irrégulière. Elles ne possèdent que quelques milliards d’étoiles contre plusieurs centaines de milliards pour la Voie Lactée. Elles s’appellent Galaxies du Grand Chien, du Sagittaire, de la Petite Ourse, du Dragon, de la Carène, du Sextant, du Sculpteur et d’autres encore. On remarque également deux galaxies : le Petit et le Grand Nuages de Magellan. Ceux-ci tournent autour de notre Galaxie, et lui sont reliés par les courants magellaniques, des courants de matières provenant de ces galaxies satellites et que la Voie Lactée absorbe inlassablement.

représentation groupe local
Représentation du Groupe Local. Chaque point correspond à une galaxie. La Voie Lactée et la Galaxie d’Andromède étant les deux plus grandes.

CREATION D’ ANDREW Z. COLVIN (CC BY-SA 3.0) WIKIMEDIAS

Mais nous ne sommes pas seuls. Notre Galaxie a une rivale, ou une amante : la Galaxie d’Andromède. C’est la seule galaxie visible à l’œil nu depuis la Terre. Elle est visible dans la Constellation d’Andromède depuis l’hémisphère nord. D’ici nous pouvons la contempler à côté de la Voie Lactée. La Galaxie d’Andromède possède quelque mille milliards d’étoiles, elle est donc plus grande que notre Galaxie. Chacune possède plusieurs galaxies satellites qui leur tournent autour. Ces deux sous-groupes de galaxies forment le Groupe Local, un nom bien peu poétique pour désigner cet ensemble d’une soixantaine de galaxies. Il existe une grande rivalité ou histoire d’amour entre notre Voie Lactée et Andromède. Ces deux galaxies se foncent dessus à la vitesse de 120 kilomètres par secondes telles deux chevaliers lors d’une joute ou deux amants se retrouvant. Elles entreront en collision dans 4 milliards d’années, pour ne former qu’une seule galaxie géante. Heureusement, il y a tellement de vide entre les différentes étoiles de ces deux galaxies, que lors de leur rencontre, les étoiles se mélangeront presque sans collisions, les deux galaxies fusionnant en une seule. Notre système solaire se retrouverait projeté aux confins de cette nouvelle galaxie, bien plus en périphérie que notre situation actuelle dans la Voie Lactée. Mais hormis le ciel nocturne qui changera, nous ne nous percevrons rien de ce combat de titans. Tout comme une fourmilière ne remarque pas le combat entre deux guerriers au-dessus d’elle.

andromède galaxy 20h exposition
andromède galaxy 20h exposition

Nous prenons à nouveau du recul, laissant derrière nous ce combat titanesque. Nous pouvons maintenant contempler dans sa globalité le superamas de la Vierge. Le spectacle qui s’offre à nous est celui de plusieurs amas de galaxies, dont le Groupe Local où se trouve la Voie Lactée et la galaxie d’Andromède. Chaque amas est constitué de plusieurs galaxies de tailles et de formes différentes, et chacune possédant des milliards d’étoiles. En plus du Groupe Local, il y a l’amas de la Grande Ourse, des Chiens de Chasse, du Fourneau, du Lion, du Sculpteur et l’amas la Vierge qui, de par sa position centrale, donne son nom au superamas.

Superamas de la Vierge.
Représentation du Superamas de la Vierge. Chaque point lumineux représente un amas galactique comme le Groupe Local.

Mais notre voyage n’est pas terminé. Il nous reste encore une étape avant d’atteindre le bord du monde connu, une échelle de gigantisme à explorer. Cette étape, c’est Laniakea. « Paradis incommensurable » ou « horizon céleste immense » en hawaïen. C’est le nom que lui a donné Hélène Courtois, la géographe du cosmos qui a découvert son existence. Elle a choisi ce nom pour plusieurs raisons, une d’entre elles étant que le nom Laniakea est facilement prononçable dans presque toutes les langues. Ainsi tout être humain peut prononcer le nom de l’endroit où nous nous trouvons dans l’immensité de l’Univers. Laniakea est un ensemble galactique englobant le superamas de la Vierge et deux autres superamas. Et malgré sa taille gigantesque, ses milliers de Galaxies et les milliards de milliards d’étoiles qu’elle contient, Laniakea ne fait que 4% du diamètre de l’Univers observable. Et l’Univers observable n’est qu’une fraction de l’Univers réel. Imaginez les infinités de mondes existant là-bas, dans les étoiles.

laniakea
Représentation de Laniakea, on peut distinguer les trois superamas qui la constitue, celui de droite étant le Superamas de la Vierge. Notre position est indiquée par un point rouge.

Notre place dans l’Univers, notre position dans le formidable ballet cosmique est donc : planète Terre, troisième planète du Système Solaire, Bras d’Orion de la Voie Lactée, Groupe Local du Superamas de la Vierge, Laniakea. C’est sur cette planète unique que l’Humanité est apparue, et devant l’immensité de l’Univers, comment ne pas s’émerveiller devant la diversité infinie des mondes qui nous attendent par-delà les étoiles ?

“La Terre est le berceau de l’humanité mais on ne passe pas sa vie entière dans un berceau.”

Constantin Tsiolkovski, le père de la cosmonautique moderne.

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Compréhension et incompréhension Non classé Sciences

Passerelles entre des notions japonaises et des concepts scientifiques

En étudiant les sciences, il arrive souvent de se retrouver face à des concepts ou des paradoxes particulièrement difficiles à appréhender avec des mots ou à se représenter mentalement. On a alors recours à des images poétiques ou des expériences de pensée mais on remarque que nos lexiques occidentaux peuvent se révéler pauvres pour les décrire. Comme si notre modèle de pensée n’était pas adapté pour se représenter l’infini, pour imaginer la consistance d’un trou noir ou pour comprendre ce qu’est la matière noire. Il est alors intéressant de chercher d’autres modèles, d’autres lexiques, pour sortir de notre schéma de pensée habituel et parfois restreint. On peut essayer de faire cela avec des mots japonais qui n’existent pas en français. En s’appropriant ces notions, il devient plus facile de saisir le sens de certains problèmes scientifiques. L’objectif de cette réflexion est de faire des parallèles entre ces mots japonais et des concepts scientifiques et, par leurs rapprochements, tenter de mieux saisir les deux sans pour autant les placer dans des catégories.

Musubi et le cercle

Musubi l’union des contraires qui permet l’équilibre.

Le cercle parfait est un paradoxe. Il n’existe que par l’union de deux contraires : le fini et l’infini. En effet, le cercle est un objet fini, mais sa construction fait appel au nombre π (pi) qui a une infinité de décimales. Le périmètre d’un cercle de rayon R vaut 2πR.

Si on remplace les lettres par leur numéro dans l’alphabet (a=1, b=2…), alors tout mot apparaît dans les décimales de π car on est sûr de trouver n’importe quelle séquence de chiffres dans cette infinité de décimales. On peut aller encore plus loin, toute histoire codée de cette façon est lisible dans les décimales de π. L’histoire de l’Univers, si on voulait l’écrire, serait inscrite dans un cercle parfait. C’est là le musubi du cercle. Dans un objet en apparence simple et fini, que l’on rencontre dès l’enfance, se trouve toute la complexité et l’infini de l’Univers.

verdier

Ma et la matière noire

Ma un intervalle en rapport avec l’espace-temps.

Le ma est l’intervalle entre les choses. Par exemple les intervalles entre des notes de musique qui donnent vie à la mélodie.

La matière noire quant à elle représente 85% de la matière de l’Univers. Les 15% restant correspondant à la matière classique qui compose le monde que nous voyons et dans lequel nous évoluons. Cependant ce monde ne pourrait exister sans cette matière noire qui assure sa cohésion. Elle est indétectable et invisible, on ne peut que deviner son existence. La matière noire serait le ma de l’Univers tel que nous le concevons. C’est cet intervalle qui rend possible l’existence de l’Univers, tout comme c’est l’intervalle entre des notes de musique qui permet à une mélodie d’exister. Cet intervalle n’est pas palpable, il est simplement là, dans un espace qui lui est propre, et on ne peut que deviner sa présence.

pierre soulage matière noire
Pierre Soulages, Peinture, 9 mars 2014

Nagare et l’entropie

Nagare la culture de l’écoulement.

L’entropie est la grandeur physique qui décrit le désordre dans un système. Cette grandeur ne peut que croître dans un système fermé comme l’Univers. Elle s’écoule dans une seule direction, celle du chaos. On ne peut aller contre. Tout mise en ordre d’un système implique un échange avec l’extérieur, ce qui augmente le désordre total de l’Univers.

En arts martiaux, quand on fait chuter quelqu’un par exemple, on crée du désordre. Si c’est fait d’un mouvement fluide, qui s’écoule comme de l’eau, c’est l’adversaire qui ‘reçoit’ tout ce désordre : il chute et on n’a pas fait de mouvements parasites et désordonnés. Par contre si le mouvement n’est pas fluide, on ‘prend’ un peu de ce désordre pour nous en faisant des mouvements superflus, ce qui est moins efficace. Le désordre créé est le même mais l’adversaire en ‘reçoit’ moins.

nébuleuse du crabe
En 1054, des astronomes Chinois ont observé une étoile tellement brillante qu’elle pouvait être observé en plein jour, pendant plusieurs mois avant de disparaître. Ce n’est que 700 ans plus tard, avec l’amélioration des télescopes, que les astronomes ont observé une nébuleuse à la place de l’étoile disparue. C’est la nébuleuse du Crabe et on sait aujourd’hui que c’est le reste de cette étoile. C’est son explosion en supernova que les astronomes chinois ont pu observer, il y a 1000 ans. Les étoiles organisent la matière en formant des atomes de plus en plus lourds mais finissent inévitablement par exploser en supernova. Si celle-ci avait été située à 50 années lumière plutôt que 6 500, elle aurait anéanti toute vie sur Terre, NASA

Misogi et dualité onde-corpuscule

Misogi : la recherche de son propre point de contradiction qui va avec un état de conscience qui dépasse la dualité.

Pendant longtemps un débat a divisé la communauté scientifique. Celui concernant la nature de la lumière. Était-elle une onde, ou bien était-elle constituée de particules (corpuscules) ? Ce n’est qu’en 1909 qu’Einstein a tranché en disant… que tous avaient raison, la lumière est à la fois une onde et constituée de particules. On pourrait dire qu’il a alors atteint une sorte de misogi, dépassant la dualité. Avec l’essor de la physique quantique au XXème siècle, il a été montré que cette dualité onde-corpuscule se généralisait à tous les objets. Plus l’objet est petit, plus cela est notable. Un Homme est ainsi une onde aussi bien qu’un corps, l’effet de cette dualité n’est seulement pas aussi notable que pour de petits objets comme les protons ou les électrons.

freud musubi
Saurez-vous trouver la dualité dans cette peinture ?

| FREUD – OLEG SHUPLYAK

Ki et les 4 interactions fondamentales

Ki : principe formant et animant l’univers et la vie.

L’Univers tout entier n’est régi que par 4 interactions fondamentales : l’interaction gravitationnelle qui dit que deux objets massiques s’attirent, l’interaction électromagnétique qui dicte le comportement de la lumière et de tout phénomène électromagnétique, l’interaction nucléaire forte qui est responsable de la cohésion des noyaux nucléaires et l’interaction faible qui intervient dans les phénomènes radioactifs ou de fusion au centre des étoiles. De ces seules interactions découlent toutes les lois de la physique et de la vie. Ces 4 interactions prises ensemble peuvent être considérées comme l’expression du ki à l’origine de l’Univers et reliant les êtres et les choses entre eux.

Hubble Nasa nébuleuse carina chi ki
Image prise par le télescope Hubble de l’activité au sommet d’un pilier de gaz et de poussières de 3 années-lumière de long, lentement consommé par les étoiles naissante de la Nébuleuse de Carina, NASA

Hara et microbiote

Hara (ou tan tien en chinois) un des 3 centres énergétiques où réside notre force et notre volonté.

Le corps humain tel que nous le concevons habituellement est constitué de cellules humaines recelant notre ADN et dont l’ensemble forme nos organes. Cependant, la majorité des cellules de notre corps ne sont pas ces cellules humaines mais des cellules bactériennes (on compte 39 000 milliards de bactéries pour 30 000 milliards de cellules humaines). Ces bactéries se trouvent principalement dans nos intestins, mais aussi dans la bouche, sur la peau… On appelle l’ensemble de ces bactéries le microbiote. Nous vivons en symbiose avec elles mais il a été récemment montré que la santé du microbiote impacte la nôtre mais également nos humeurs. Le hara est associé à l’instinct, au courage et à la volonté, aussi bien en Orient qu’en Occident et il est intéressant de constater que le centre de cette volonté est là où se trouve la majorité de notre microbiote.

hara et microbiote
Le seppuku ou hara-kiri est une forme rituelle de suicide consistant à s’ouvrir le ventre, siège du courage et de la volonté pour les Japonais.

| IMAGE TIRÉE DU FILM HARA KIRI (1962) de MASAKI KOBAYASHI
microbiote et hara
Représentation du microbiote

| ILLSUTRATION DE JEANNE MACAIGNE

Ces rapprochements ne sont que des exemples, libre à chacun de lier ces mots japonais aux sciences comme il l’entend. L’important étant de sortir des incompréhensions en osant chercher des réponses d’une autre nature.

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Articles Interdépendance et interstices Sciences

La fascination pour l’ombre : de l’esthétique à l’astrophysique

monotype-camille-cosson
| MONOTYPE DE CAMILLE COSSON

Ce sont les nombreuse périodes d’incertitudes que nous traversons au cours de la vie, comme celle que nous vivons en ce moment avec les diverses crises à travers le monde, qui nous paraissent les plus sombres. En effet, le doute nous met dans une situation inconfortable, comme dans la pénombre. Pourtant, c’est de cette incertaine ombre qu’émèrgent la curiosité, l’intérêt, voire la fascination. Dans l’esthétisme japonais comme dans la science, c’est dans cet interstice entre lumière et ténèbres que réside le sublime.

Dans son essai Éloge de l’Ombre1 Éloge de l’Ombre, Junichirô Tanizaki – 1933, Junichirô Tanizaki nous dévoile sa fascination pour l’esthétique traditionnelle japonaise. A l’opposé du style occidental blanc, propre, lumineux voire aveuglant, l’esthétique japonaise est plutôt d’ombre, “un peu sale”. Les objets ayant accumulé avec le temps des marques de l’usage et de la crasse, “le lustre de la main”, gagnent une valeur très particulière. Pour Tanizaki, les objets d’époques, mais aussi le théâtre, tout ce qui participe du patrimoine traditionnel, sont faits pour être contemplés dans la pénombre. Nos nouveaux éclairages, nos nouveaux besoins d’immaculé rendent ces objets grossiers et tape-à-l’œil. Ils emportent toute la finesse de l’art traditionnel japonais.

C’est qu’il y a dans l’ombre tout ce que notre imagination veut bien créer. C’est un terrain de jeu pour l’esprit, où le mystère précède à la créativité puis redevient mystère. Ainsi l’ombre sublime les objets et les personnes (Tanizaki évoque dans ses ouvrages la figure de la “femme de l’ombre”, presque intégralement cachée par ses vêtements et recluse dans sa maison). L’apparition d’un détail à la lumière faible d’une bougie ou des rayons du soleil filtrés par les shôji sur un bol, un meuble submergé de ténèbres rend ce détail infiniment précieux. Notre imagination est lancée dans un voyage créatif pour tenter de deviner la partie ombragée de l’objet.

L’ombre, c’est aussi le noir dans la lumière. Elle se détache de la pleine lumière, mais elle n’est visible qu’à proximité d’une source lumineuse. C’est dans l’opposition des ténèbres à la lumière qu’elle existe, comme si elle cherchait à brouiller cette opposition, à la rendre plus subtile.

Mais les finesses et les mystères traditionnels sont menacés par nos néons, nos carrelages blancs, nos polissages. Aussi, il semble difficile aujourd’hui de réunir les conditions esthétiques optimales pour apprécier ces objets anciens. Pour qui résiste à la fascination de l’ombre, les objets de culture traditionnelle risquent de devenir vulgaires et sans intérêt. 

L’astrophysique ravive cependant cette dimension de l’esthétique japonaise. Le cosmos, c’est l’espace de l’imaginaire où il nous reste tant à découvrir. C’est l’espace de la matière noire, de l’énergie noire — que l’on se plaît à assombrir en français, par rapport aux termes anglais “dark matter” (matière sombre) et “dark energy” (énergie sombre). On retrouve toute notre fascination pour l’obscurité, que l’on avait peut-être oubliée à force de progrès. Et même si aujourd’hui on cherche activement à jeter la lumière sur ces mystères que sont la matière noire et l’énergie noire, la pénombre ne disparaîtra pas avec notre méconnaissance. Le ciel nocturne est toujours noir, même maintenant que la raison de cette noirceur nous est connue.

L’adjectif “noir” a été choisi pour désigner plusieurs objets de la physique2D’après Les Idées noires de la Physique, Roland Lehoucq et Vincent Bontems – 2016 : la matière et l’énergie comme on l’a déjà dit, mais également les corps noirs, les trous noirs… Il marque notre méconnaissance, mais aussi notre curiosité, notre fascination pour ces objets. Le qualificatif s’accole au nom commun pour le sublimer (du banal trou à l’insondable trou-noir). C’est l’admirable niger (“noir”, “noir brillant w” en latin), par rapport au noir ater (“noir mat”, qui donne le suffixe péjoratif -âtre). 

La tentation d’illuminer de nos connaissances ces ténèbres de l’univers persiste, mais ces concepts astrophysiques nous redonnent au moins la fascination perdue de l’ombre. Peut-être peut-on espérer un jour, par l’influence des sciences sur notre culture, retrouver dans la patine des couverts le noir sublime que nous louange Tanizaki, plutôt que l’ater dont nous tentons sans cesse de nous débarrasser. Peut-être saura-t-on apprécier à nouveau les objets traditionnels tels que les artisans les avaient fabriqués : dans l’ombre, et révélant tout leur beauté dans cette même ombre.

trou noir super massif Nasa
Le télescope Hubble a permis de découvrir un trou noir supermassif dans un galaxie naine extrêmement dense en étoiles.


| IMAGE NASA – 2017 

Références

1  Éloge de l’Ombre, Junichirô Tanizaki – 1933
2 D’après Les Idées noires de la Physique, Roland Lehoucq et Vincent Bontems – 2016