L’Univers violent / Kumiko Kotera

Nous savons aujourd’hui que l’Univers est peuplé d’une grande diversité d’astres joyeux qui pulsent, explosent, jaillissent, pétillent, et brillent de toutes les couleurs. Ils nous offrent leur fabuleuse énergie non seulement sous forme de lumière, mais aussi en nous envoyant d’autres messagers tangibles : des particules de matière et des ondes déformant la toile de l’espace-temps – de quoi vivre le cinéma de l’Univers violent comme une expérience multisensorielle.

L’astrophysicienne Kumiko Kotera, directrice de l’Institut d’astrophysique de Paris (IAP), nous invite à explorer les récentes découvertes de sursauts lumineux dans l’Univers. Son livre compte quatorze chapitres.

[ 1 ] – Son et lumière – Le chapitre initial relate les péripéties époustouflantes de la détection fortuite de GW170817, le 17 août 2017 à 12 heures 41 minutes 4 secondes UTC. Cette détection de la fusion de deux étoiles à neutrons au sein de la galaxie NGC 4993, tant sous forme d'ondes gravitationnelles que sous forme lumineuse, marque le début de l’ère de la nouvelle astronomie multimessager. Cet événement est illustré sur l’image ci-dessus.

[ 2 ] – Invitation au voyage cosmique – Le chapitre porte sur la sonde Voyager I, les notions de champ magnétique et de plasma, les mesures de distance (année-lumière, parsec, kiloparsec, mégaparsec, gigaparsec; parallaxe), et les grands ensembles cosmiques (Système solaire, Voie lactée, Groupe local, Superamas local, filaments).

[ 3 ] – Une année dans l’Univers violent – Le voyage se déroule dans une boîte cubique de 300 mégaparsecs de côté [Univers local]. Plusieurs événements tumultueux surgissent au fil du temps : supernovae, pulsar, naines blanches, kilonova, disruption par effets de marée d’une étoile à proximité d’un trou noir, sursaut de blazar, trous noirs en coalescence, sursaut gamma. – Citation : «À chaque seconde de votre vie sur Terre, 50 à 100 mille milliards de neutrinos produits par le Soleil sillonnent votre corps, indifférents.»

[ 4 ] – Au cinéma de l’Univers – Le chapitre porte principalement sur le déroulement en plusieurs séquences d’une observation de la Nébuleuse du Crabe avec le télescope 120 de l’Observatoire de Haute-Provence. Plus sommairement sont présentés les observatoires Palomar (1928) et Vera Rubin (2027), ainsi que d’autres programmes d’observation du ciel transitoire. – Citation : «Le défi de nos jours est d’être capable d’effectuer le tri entre les alertes utiles ou non, à distribuer ou non dans le monde entier.»

[ 5 ] – Il pleut des particules – Dans une perspective historique, le chapitre porte sur l’origine et de la nature des rayons cosmiques d’ultrahaute énergie. L’auteure aborde aussi le choix de son sujet de thèse et ses rencontres avec James Cronin, prix Nobel de physique 1980.

[ 6 ] – L’Odyssée du ciel violent – Le destin des étoiles est fonction de leur masse : Soleil (→ naine blanche); étoile ayant 8 fois la masse du Soleil (→ géante rouge → étoile à neutrons); étoile ayant 30 à 40 fois la masse solaire (→ trou noir stellaire). Au cours du chapitre, la vie de Subrahmanyan Chandrasekhar est esquissée et sa contribution déterminante à la physique est soulignée : la masse de Chandrasekhar.

[ 7 ] – La mort des titans – Le sort des étoiles à neutrons est détaillé, dont l’éjecta de la supernovae et la formation des éléments lourds. Les phénomènes étudiés sont expliqués sous la forme d’une chevauchée fantastique d’un rayon cosmique.

[ 8 ] – La naissance des puissances – À Chicago, avec la chercheuse Angela Olinto, l’auteure effectue des recherches pour démontrer que les pulsars (des étoiles à neutrons pêchues) seraient les sources des particules les plus énergétiques connues. Elle commente ainsi l’aboutissement de ses calculs : «Avec les pulsars, j’ai appris l’émotion de la théorie qui tombe juste. Nantie d’un tel résultat, j’ai pu parcourir le monde et donner des présentations exaltées.»

[ 9 ] – Sursauts dansants – L’auteure et deux de ses collègues s’attardent sur l’aspect multimessager des sursauts gamma. À cette fin, la métaphore du couple de danseurs Lisa et Gwen, ainsi que l’observation d’une foule de piétons, est évoquée.

[ 10 ] – D’un bouclier noir aux horizons lumineux – Dans son récit menant à l’image du trou noir supermassif Sagittarius A*de la Voie lactée et de son horizon des événements, l’auteur explique les spéculations, les hypothèses et les découvertes des savants Karl Schwarzchild, Albert Einstein, Reinhard Genzel et Andrea M. Ghez.

[ 11 ] – La ballade de Lisa et Gwen – S’inspirant du roman Le Rivage des Syrtes, de Julien Gracq, l’auteure relate les prémisses théoriques et technologiques menant à la première détection des ondes gravitationnelles, le 14 septembre 2015 : GW150914. «Il s’agissait de l’explosion la plus énergétique jamais observée sur terre.»

[ 12 ] – Vous reprendrez bien un peu de neutrinos ? – Le chapitre porte sur la récupération de neutrinos de très haute énergie, la naissance de l’astrophysique des neutrinos, les expériences IceCube, Antares et KM3Net. La dernière partie aborde les prémisses du projet GRAND pour détecter des neutrinos de très haute énergie dans le désert de Gobi.

[ 13 ] – Du sable et de l’acier – C’est la description minutieuse du projet GRAND dédié à la radiodétection des astroparticules, en particulier l’installation d’antennes dans le désert de Gobi (Chine), à Malargüe (Argentine) et à Nançay (France). Les péripéties se déroulent sur une dizaine d’années (2014-2023).

[ 14 ] – Les grands rêves – L’exposé se termine en apothéose : la détection de neutrinos d’ultrahaute énergie et d’ondes gravitationnelles consécutive à une supernovae surgit de la galaxie Andromède, le 9 mai 2031 à 13 heures 03 minutes 17 secondes…

Appréciation

Un exposé de vulgarisation scientifique fascinant, agrémenté d’anecdotes personnelles, familiales, amicales et professionnelles. L’écriture est rythmée, dynamique, rayonnante d’ultrahaute énergie.

Référence

Kotera, Kumiko. – L’Univers violent. – Paris : Albin Michel, 2025. – 297 p. – ISBN 978-2-226-49714-7. – [Citations : p. 10, 59, 90, 151, 163, 229-230]. – BAnQ : 522.6862 K872u 2024.

Image

GW170817 : un événement astronomique mondial © El Sol Newspaper / GW170817: un evento astronómico global – Permitida su reproducción total o parcial citando la fuente [La reproduction totale ou partielle est autorisée avec citation de la source.]

Vidéos

GW170817 – LIGO Laboratory / California Institute of Technology (Caltech)

Livre numérique

Astronomie et astrophysique (répertoire de sites et recueil de recensions)

Sur la Toile

Projet GRAND (Giant Radio Array for Neutrino Detection)
Télescope de 120 cm (Observatoire de Haute-Provence)