Aux premiers instants de l’Univers

Le livre de Dan Hooper, sous-titré Le mystère de la matière et de l’énergie noires, compte une douzaine de chapitres. Ils sont précédés des remerciements et d’un schéma sur le Big Bang.

Destiné au grand public, l’exposé est limpide et les notions scientifiques sont illustrées par des exemples concrets.

Aperçu

1. – Aux frontières du temps. – L’auteur rappelle que notre connaissance de la cosmologie est récente, à peine un siècle. Nos connaissances actuelles sur l’origine et l’évolution de l’Univers sont prometteuses, mais limitées et incomplètes.

2. – Un monde de temps et d’espace. – Un changement de paradigme : de la mécanique newtonienne à la théorie générale de la relativité d’Albert Einstein, de l’espace euclidien à l’espace-temps de la relativité générale.

3. – Un Univers qui n’aurait jamais commencé? – La géométrie de l’Univers se transforme : le débat entre un Univers statique et un Univers en évolution (expansion ou contraction). Les observations effectuées avec de puissants télescopes ont permis de trancher le débat : l’espace lui-même s’agrandit à mesure que le temps s’écoule. Le cosmos a une histoire.

4. – Aperçus du Big Bang. – Le contenu de ce chapitre est très dense. Il aborde notamment les découvertes de Edwin Hubble (expansion des galaxies) et de Georges Lemaître (événement primordial), la reconstitution de l’histoire de l’Univers, la découverte du fond diffus cosmologique par Arno Penzias et Robert Wilson, et deux questions ouvertes, la matière et l’énergie noires.

Citations :

«L’Univers n’a pas commencé dans un état de matière, mais de rayonnement.» (p. 67)

«Pour la cosmologie d’observation, la formation des premiers atomes constitue l’événement clé de l’histoire du cosmos.» (p. 71)

5. – L’Univers et l’accélérateur. – Le chapitre présente le Grand collisionneur de hadrons et la physique des particules. Il affiche un tableau des 17 formes de matière et d’énergie qui constituent le modèle standard de la physique des particules.

Citation :

«L’accélérateur de particules le plus puissant, le Grand collisionneur de hadrons – ou LHC – est certainement la dernière merveille du monde. […] Il s’agit tout simplement de la machine la plus grande et la plus complexe que l’humanité ait jamais construite. […] Aucune région de l’Univers n’est à la fois aussi froide et aussi vaste; le vide interstellaire lui-même est plus chaud en comparaison.» (p. 81, 81, 82)

6. – À l’origine de toute chose. – L’exposé se concentre sur une minuscule asymétrie primordiale entre la matière et l’antimatière dans l’Univers. Pour expliquer cet écart, les trois hypothèses d’Andrei Sakharov sont longuement exposées. Mais le mystère reste entier.

7. – Noir profond. – L’existence de la matière noire est généralement reconnue par les astronomes. Par contre, sa nature et sa composition restent inconnues. Le chapitre présente aussi l’hypothèse de la dynamique newtonienne modifiée (MOND), l’hypothèse des particules surnommées WIMPs, et le diagramme de Venn.

8. – Une lueur dans les ténèbres ? – L’auteur présente sa découverte personnelle d’«un étrange signal de rayons gamma en provenance du centre de la galaxie». (p. 145) Les articles sur cette découverte portant éventuellement sur la matière noire ont fait l’objet de plusieurs articles. Dans ce contexte, la mission du télescope Fermi est expliquée. Le chapitre est complété par une étude des pulsars (étoiles à neutrons).

9. – Une réinterprétation radicale de la matière noire. – Suite aux insuccès des recherches précédentes, de nouvelles études sont entreprises, en particulier sur le problème de la hiérarchie et les théories de la supersymétrie. Un grand nombre d’autres questions sont formulées sur la nature et la composition de la matière noire.

10. – Un éclair dans le temps. – Le chapitre porte sur l’épisode de l’inflation cosmique : sa découverte récente, la question de la courbure de l’Univers, l’uniformité du rayonnement cosmique, les modèles explicatifs / alternatifs, les ondes gravitationnelles, le projet LULA, l’expansion de l’Univers et l’énergie noire.

11. – Un cosmos de mondes infinis. – À partir d’indices et de spéculations, l’auteur élabore l’hypothèse de multivers. Dans ce contexte, selon la proposition de Steven Weinberg, le problème de l’énergie noire serait résolu. Par la suite, l’auteur cherche à démontrer que l’explication anthropique de l’énergie noire est vraie.

12. – À l’approche des frontières du temps. – Ce chapitre présente un bilan des récentes découvertes astrophysiques. Des perspectives circonscrites, mais encourageantes pour les prochaines recherches sont ensuite évoquées et discutées.

Liste des illustrations (chapitre, page)

Le Big Bang (11)
Exemples de surfaces (3, 41)
Expansion de l’espace : analogie (3, 56)
Temps depuis le Big Bang (4, 66)
Le LHC (5, 84)
Les 17 formes de matière et d’énergie (5, 90)
Diagramme de Venn (7, 127)
Vue d’artiste du télescope Fermi (8, 147)
Pulsar : étoile à neutrons (8, 159)
Horizon cosmique (10, 186)
Inflation et courbure de l’Univers (10, 188)

Complément

Ce livre de vulgarisation scientifique ne contient pas de bibliographie ni d’index. Toutefois, les crédits des citations insérées en début de chapitre complètent le volume.

Références

Livre

Hooper, Dan. – Aux premiers instants de l’Univers. Le mystère de la matière et de l’énergie noires. – Traduction par François Rothen. – Paris : Quanto, 2024. – 252 p. – ISBN 978-2-88915-619-1. – BAnQ : 523.1 H785a 2024.

Auteur (biographies)

Dan Hooper (Wikipedia)
Dan Hooper (University of Wisconsin-Madison)

Image

Tunnel du LHC avec le tube contenant les électroaimants supraconducteurs (Julian Herzog, Wikipédia – CC BY-SA 3.0)

Livres numériques

Astronomie et astrophysique – Ce livre contient deux types de ressources : un répertoire de sites documentaires et un recueil de recensions de livres scientifiques. – [Format ePub]

Astronomie et astrophysique – Ce livre contient deux types de ressources : un répertoire de sites documentaires et un recueil de recensions de livres scientifiques. – [Format PDF]

Sur la Toile

Grand collisionneur de hadrons (CERN)
Les particules élémentaires et les forces entre elles : bref état de nos connaissances actuelles (Culture sciences / Physique)

Le calcul à découvert / CNRS

Cet ouvrage explore l’histoire fascinante du calcul et de l’ordinateur, au travers d’articles accessibles retraçant leur évolution et évoquant les personnalités qui l’ont façonnée ou accompagnée. Toutes les disciplines scientifiques y sont convoquées, ainsi que les résultats emblématiques qui n’auraient pu être atteints sans la science informatique. Des questions cruciales telles que la consommation énergétique, la mutation des métiers, la protection de la vie privée et la sécurité y sont également abordées.

Le calcul à découvert, édité sous la direction de Mokrane Bouzeghoub, Michel Daydé et Christian Jutten, est préfacé par Antoine Petit, PDG du CNRS.

L’avant-propos, rédigé par Mokrane Bouzeghoub, Michel Daydé et Christian Jutten, présente un survol du contenu du livre et les buts du volume. Chacune des dix parties est introduite par Mokrane Bouzeghoub (4, 5, 10), Michel Daydé (3, 6, 8) ou Christian Jutten (1, 2, 7, 9). J’ai particulièrement aimé l’introduction intitulée Algorithmique et programmation, par Mokrane Bouzeghoub.

Près d’une centaine de scientifiques ont rédigé les soixante et un articles, dont deux en complément. Les articles, rédigés dans un style concis et limpide, sont illustrés et complétés par des références bibliographiques. J’ai surtout apprécié ces articles :

1 – Historique

○ – Sur les origines de la diversité des numérotations (Karine Chemia)
○ – Histoire et programmation des calculs en astronomie (Matthieu Husson)
○ – De la mesure des champs à celle de la Terre (Matthieu Husson et Céline Michel)

2 – Mécanisation du calcul

3 – Des premiers ordinateurs au calcul intensif

○ – L’apparition des premiers ordinateurs à grande vitesse (Liesbeth De Mol et Maarten Bullynck) [UNIVAC : premier ordinateur vendu commercialement aux États-Unis d’Amérique]
○ – Évolution des superordinateurs (Michel Daydé et Serge Petiton)

4 – Algorithmique et programmation

○ – L’algorithmique : vers la résolution concrète de problèmes (Claire Mathieu)
○ – Paradigmes et styles de programmation (Mokrane Bouzeghoub)
○ – Délocaliser les calculs en mémoire (Dominique Lavenier)
○ – Un ordinateur, ça ne calcule jamais juste (Jean-Marc Jézéquel et Mathieu Acher)

5 – Le calcul pour les Big Data [mégadonnées] et l’intelligence artificielle

○ – L’enjeu des données dans la course des superordinateurs vers l’exascale (Soraya Zertal et Philippe Couvée)
○ – Les superordinateurs et l’intelligence artificielle révèlent le monde moléculaire (Marc Baaden, Fabio Sterpone et Antoine Taly)
○ – Le mariage du calcul et de la musique, de Pythagore à l’intelligence artificielle (Jean-Louis Giavitto) [Premier mécanisme programmable répertorié dans l’histoire des techniques : l’automate musical programmable d’Isamail al-Jaziri, décrit dans son Livre de la connaissance des procédés mécaniques publié en 1206.]

6 – Le calcul en modélisation et simulation

○ – Les modèles couplés du climat au travers de l’évolution des technologies de calcul (Sylvie Joussaume, Olivier Boucher et David Salas y Melia)

7 – Impact du calcul sur les avancées scientifiques

○ – Génomique à grande échelle pour décoder les virus (Rayan Chikhi et Olivier Gascuel)
○ – Une toile informatique mondiale pour capturer le boson de Higgs (Sabine Crépé-Renaudin)

8 – Le calcul au service de l’ingénierie

9 – Nouvelles approches de calcul

○ – Stockage d’information sur ADN (Dominique Lavenier et Marc Antonini)
○ – Le calcul moléculaire : l’avenir du traitement d’informations ? (Anthony Genot)

10 – Enjeux et impacts sociétaux

○ – Le calcul, une histoire de femmes (Christine Solnon)
○ – Les mots de passe sont à bout de souffle (Gildas Avoine et Diane Leblanc-Albanel)
○ – Techniques de calcul renforçant la vie privée : un enjeu dans l’ère de la société de surveillance (Nicolas Anciaux et Benjamin Nguyen)

Le livre contient une table des matières détaillée, un glossaire exhaustif et une annexe sur les contributeurs (nom, domaine scientifique, fonction professionnelle, courriel).

Appréciation

La perspective historique permet de constater les origines lointaines des avancées intellectuelles et technologiques actuelles décrites dans le livre. Comme les articles de la partie initiale, les articles du Complément illustrent ce point de vue :

○ – Des bouliers aux microprocesseurs (Christian Jutten)
○ – Les superordinateurs (Michel Daydé)

Un ouvrage documentaire captivant, sur papier glacé, avec une mise en page remarquable.

Référence

Bouzeghoub, Mokrane; Daydé, Michel; Jutten, Christian; dir. – Le calcul à découvert. – Elsa Godet, suivi éditorial et conception graphique. – Paris : CNRS Éditions, 2025. – 299 p. – ISBN 978-2-2711-5373-9. – [Citation : 4e page de couverture]. – BAnQ : 004.09 C144 2025.

Image

Le supercalculateur Jean Zay (Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0) – Photo affichée dans Le calcul à découvert, p. 67; voir aussi des passages relatifs à ce superordinateur, p. 75 et 141.

Articles connexes

Une contre-histoire d’Internet
Contre-atlas de l’intelligence artificielle

Sur la Toile

Alliance de recherche numérique du Canada
Calcul Québec
Centre national de la recherche scientifique (CNRS)

Ajout

Rorqual : un superordinateur de pointe au service de la recherche (Camille Carrier Belleau, Université de Montréal nouvelles, 10 juillet 2025)

Instruments astronomiques contemporains

Jie Wang, un vulgarisateur scientifique chinois, présente 13 observatoires terrestres, 5 sondes et 9 télescopes spatiaux dans son livre intitulé Eye Beyond the Sky.

Les 27 chapitres peuvent être lus indépendamment les uns des autres.

Chaque chapitre, abondamment illustré, débute souvent par une conférence de presse pendant laquelle une découverte est présentée.

Le corps du reportage est constitué d’éléments biographiques sur les scientifiques impliqués et la conception, la fabrication et l’utilisation de l’instrument astronomique concerné.

La conclusion souligne les apports déterminants de cet instrument dans l’histoire de l’astronomie et de l’astrophysique.

Une bibliographie conséquente complète le chapitre. Cette bibliographie est aussi en libre accès sur le site de l’éditeur Springer.

Instruments terrestres

Hooker, Parkers, Big Ear, Very Large Telescope (VLT) et New Technology Telescope (NTT), Arecibo, CFHT et Subaru, RATAN-600, Karl G. Jansky Very Large Array, LAMOST, ALMA, FAST, LHAASO, Square Kilometre Array (SKA).

Citations

The origin of human civilzation’s comprehension of the universe can be traced back to Hubble’s epic tale at the Mount Wilson Observatory, and through it we gain a profound appreciation of how science speaks with evidence. (Ch. 1, Mount Wilson Observatory, p. 13)

The completion of one astronomical artifact after another on Chinese soil is gradually shifting the center of the world’s astronomical community from the West to the East. The new era of Chinese astronomy is approaching as the curtain of time’s transition opens. (Ch. 9, LAMOST, p. 142)

This journey from the unknown to the known, followed by the discovery of even more of the unknown, must be an amazing experience. As the creator of the SKA project and the backbone of its scientific study, the Chinese SKA team is ushering in a new epoch of astronomy right in our presence. (Ch. 13, Square Kilometer Array, p. 200)

Instruments spatiaux (sondes et télescopes)

a) sondes

Viking, Mars Explorer Rovers (MER), Voyager, Cassini-Huygens, Stardust.

Citation

While our bodies are weak and we may perish as a race, our minds are resilent and can maintain optimism even in the face of adversity. (Ch. 16, Voyager Program, p. 243)

b) télescopes

SOHO, Hipparcos, Spitzer, Chandra X-ray, Hubble, Cosmic Background Explorer (COBE) et Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), DArk Matter Particle Explorer (DAMPE), James Webb, Chinese H-alpha Solar Explorer (CHASE).

Citations

With its help [Chandra X-ray Observatory], a violent cosmos with great collisions, explosions, and radiation all the time has been revealed to humanity for the first time, showing mankind the other side of the deep and tranquil universe. (Ch. 22, Chandra X-ray Observatory, p. 316)

The Hubble Space Telescope represents the greatest concentration of human effort to date in its pursuit of knowledge about the universe’s remote past and distant future. (Ch, 23, Hubble Space Telescope, p. 342)

Science today has blossomed into a multitude of specialized branches, each a dedicated field of study. A scientist might spend a lifetime delving into just one narrow area, achieving significant breakthroughs. (Ch. 27, CHASE, p. 406)

Collection

À quelques reprises, Jie Wang invite ses jeunes compatriotes à s’intéresser à la science et à relever de nouveaux défis astronomiques. Le livre Eye Beyond the Sky est d’ailleurs publié dans la série Astronomer’s Universe, une collection d’ouvrages didactiques des Éditions Springer.

Appréciation

Une histoire passionnante des instruments astronomiques contemporains relatée par un vulgarisateur scientifique oriental.

Une présentation dégagée, illustrée et bien structurée.

Référence

Wang, Jie. – Eye Beyond the Sky. 27 Telescopes and Space Probes, from Hooker to JWST. – Traduction du chinois à l’anglais par Xiaoyan Huang. – Shanghai : Shanghai Educational Publishing House / Singapore : Springer, 2024. – viii, 409 p. – (Collection Astronomer’s Universe). – ISBN 978-9-8199-9817-3. – BAnQ : 512.1 W2464e 2024.

Image

LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope) – Source : Paul Hilscher, The LAMSOST telescope at Xinglong Station, 2008; Sheliak at English Wikipedia, CC BY-SA 3.0.

Livre numérique

Astronomie et astrophysique : répertoire de sites et recueil de recensions. – [Gratuit].

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)

Comprendre l’astrophysique

Au tournant des années 2024 / 2025, une nouvelle revue française de vulgarisation scientifique voit le jour : Comprendre les Sciences.

Le premier numéro est dédié à l’astrophysique. Richement illustré, il propose un grand nombre d’articles portant notamment sur ces volets scientifiques :

- Le guide complet de l’Univers (Giles Sparrow)
- La théorie du Big Bang (Andrew May)
- La création d’une galaxie
- Comment les trous noirs se forment-ils? (Giles Sparrow)
- Tout ce qu’il faut savoir sur le Système solaire
- Guide complet des exoplanètes (Robert Lea)
- Combien d’étoiles y a-t-il dans l’Univers? (Ailsa Harvey)
- D’ou vient la matière noire? (Kulvinder Singh Chadha)
- Quand les étoiles deviennent des supernovæ (Colin Stuart)
- Énergie noire : la force qui déchire l’espace (Kulvinder Singh Chadha)

D'autres articles présentent les hypothèses d’univers cycliques et de multivers envisagées par certains scientifiques:

- Que s’est-il passé avant le Big Bang? (Kulvinder Singh Chadha)
- Qu’est-ce qui a provoqué la naissance de l’Univers? (Gabriele Veneziano)
- Vivons-nous dans un multivers? (Giles Sparrow)

Exemple

J’ai particulièrement aimé l’article d’Andrew May sur la théorie du Big Bang. Deux raisons expliquent pourquoi cette théorie va au-delà de l’imagination pour visualiser l’évolution de l’Univers : la possibilité de voir dans le passé lointain (la lumière voyageant à la vitesse de la lumière), l’universalité des lois de la physique (offrant la possibilité d’étudier les principes de la physique dans des laboratoires terrestres).

L’auteur relate ensuite les péripéties de la formulation de la théorie du Big Bang, avec les savants Albert Einstein, Arthur Eddington, Fred Hoyle, Edwin Hubble, Robert Dicke (Arno Penzias et Robert Wilson). Dans ce contexte, les découvertes suivantes sont expliquées : l’expansion de l’Univers, le fond diffus cosmologique (FDC), la chronologie de l’Univers, l’accélération de l’expansion de l’Univers et l’énergie noire.

Deux questions sont formulées à la fin de l’article : Des univers bulles? et L’énergie noire est-elle réelle?

Référence

« Comprendre l’Astrophysique ». – Comprendre les Sciences, n° 01, nov-déc 2024 / jan 2025. – 100 p. – ISBN 978-2-38646-187-3.

Image

L'image de l’étoile Wolf-Rayet 124 est reproduite à la page 76 du numéro initial de la revue.

Description

« The luminous, hot star Wolf-Rayet 124 (WR 124) is prominent at the center of the James Webb Space Telescope’s composite image combining near-infrared and mid-infrared wavelengths of light from Webb’s Near-Infrared Camera and Mid-Infrared Instrument. » – Crédits: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team.

Livre connexe

Astronomie et astrophysique

Le grand récit des origines / Guido Tonelli

Le grand récit des origines vous donne la force de vous relever quand vous êtes à terre, la motivation pour affronter les épreuves les plus difficiles.

Le grand scientifique italien Guido Tonelli, physicien des particules, relate le grand récit des origines dans son livre intitulé Genèse. Son récit se déroule en sept jours, correspondant aux sept moments décisifs de l’histoire de l’Univers. Il est précédé par la préface de Carlo Rovelli, le prologue, l’introduction et le préambule. Plusieurs compléments suivent le récit : la conclusion, le glossaire, les remerciements, les notes, l’index et la table des matières. Cet ouvrage n’affiche pas de références bibliographiques, ni les crédits iconographiques.

Préliminaires

Dans la préface, le physicien-théoricien Carlo Rovelli relève trois excellents ingrédients contenus dans la Genèse de Guido Tonelli : l’extraordinaire quantité de données et d’idées colligées par la science moderne; la conscience du grand récit de notre passé; le caractère provisoire de notre connaissance.

Le prologue fait état de rencontres de l’auteur avec un industriel et chef d'entreprise italien naturalisé canadien, Sergio Marchionne, soucieux de connaître la naissance de l’Univers.

Le titre de l’introduction correspond au sous-titre du volume : Le grand récit des origines. Les thèmes y sont développés : les mythes fondateurs, de la préhistoire à l’avènement de la modernité; la révolution galiléenne, qui donne naissance à la modernité, et la méthode scientifique; la grande aventure de la science moderne et ses implications; les deux voix de la connaissance (l’exploration de l’infiniment petit et les supertélescopes); l’abandon de toute forme de préjugé, surtout celui de l’ordre.

Le préambule, intitulé Au commencement était le vide, aborde ces thèmes : les conceptions stationnaires de l’Univers, géocentrique et héliocentrique; la récente et nouvelle conception dynamique de l’Univers gigantesque en expansion; la théorie du Big Bang et l’hypothèse de l’origine du vide de l’Univers entier; la définition du vide et le principe d’indétermination; le sens originel du mot chaos (entendu comme le vide).

Histoire de l’Univers

Quelques thèmes majeurs expliqués au cours du récit des sept jours de l’histoire de l’Univers :

1 – La théorie de l’inflation cosmique
2 – La découverte du boson de Higgs
3 – La théorie de la Grande Unification
4 – Le fond diffus cosmique
5 – La formation, la vie et la mort des étoiles
6 – Les trous noirs supermassifs
7 – Le long processus de l’émergence de la vie.

La compréhension de ces données scientifiques requiert des connaissances poussées en physique. Par contre, les comparaisons formulées par l’auteur favorisent leur appréhension : par exemple la symétrie parfaire du tableau Narcisse (Caravage) et la symétrie brisée du Retable de Castelfranco (Giorgione / Giorgio Barbarelli).

Conclusion

Le chapitre conclusif, intitulé Ce qui fait de nous des humains, porte sur ces thèmes : l’émergence de la pensée symbolique chez Néandertaliens; le récit des origines; le pouvoir de l’imagination chez les humains.

Références

Tonelli, Guido. – Genèse. Le grand récit des origines. – Préface de Carlo Rovelli. – Traduction de l’italien par Sophie Lem. – Paris : Dunod, 2023. – 257 p. – (Collection Dunod Poche, Science & nature, n° 12). – ISBN 978-2-10-085179-9. – [Citation : p. 234]. – Bibliothèques de Montréal et BAnQ : 523.1 T664g 2022 et 523.1 T664g 2022.

Cette recension est affichée dans le livre numérique Astronomie et astrophysique.

Image

Cosmic Microwave Background – Crédit : ESA and the Planck Collaboration, sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Cette image du fond diffus cosmique par le satellite Planck est reproduite à la page 148 du livre de Guido Tonelli. « Le fond diffus cosmique, ou FDC, est notre source d’information la plus précieuse sur l’origine de l’univers et ses transformations. » (Citation : p. 146, dans Un récit très détaillé, p. 146-152)

Les dix mille et une nuits de l’Univers

L’astrophysicien français David Elbaz emprunte le titre de son ouvrage au recueil de contes arabes Les Milles et Une Nuits. Dans son préambule, il explique pourquoi : « Nuit après nuit, nous pointons nos télescopes en direction de ce vaste univers qui semble détenir le secret de l’éternité. Comme dans Les Milles et Une Nuits, il s’agit d’un récit sans auteur, riche de la plume de plusieurs personnes. » Il présente ensuite les quatre parties de son livre qui nous permettront de voir l’Univers grâce aux découvertes du dernier quart de siècle.

I – L’aube de l’Univers

L’auteur raconte les circonstances ayant mené à l’image du Champ profond de Hubble (1995). Il souligne son importance : « toute l’histoire de l’univers se trouve recroquevillée dans cette image ». Puis il décortique ses composantes. L’image du Premier champ profond de Webb (2022) est ensuite présentée et analysée, en insistant sur la rotation des galaxies : « Cette découverte récente renforce une idée centrale de notre récit : le rôle majeur de la danse des galaxies dans l’histoire de l’univers. » L’étude de la lointaine galaxie GN-z11, détectée par le télescope Hubble, et la recherche d’étoiles de Population III par le télescope James-Webb complètent cette partie initiale du livre.

II – Les étoiles naissent dans des rivières d’étoiles

Dans un premier temps, l’auteur relate la découverte de la nébuleuse sombre Barnard 86 par les astronomes Edward Barnard (1895) et William Hershel (1785). Grâce à l’observation en infrarouge par le télescope Herschel (2012), il explique ensuite comment un futur système solaire surgira de la nébuleuse sombre Barnard 68. Dans un second temps, l’auteur raconte comment le radiotélescope millimétrique ALMA permet l’exploration du système protoplanétaire de l’étoile TW Hydrae. Des sujets afférents sont abordés dans les derniers chapitres : la poussière interstellaire, les nébuleuses du Cocon et d’Orion, les filaments interstellaires, le débat sur la galaxie F10214+4724, le satellite ISO et l’observation en infrarouge.

III – Les galaxies naissent dans des fleuves cosmiques

« L’énigme de l’existence des oasis cosmiques que sont les galaxies, capables de former des étoiles dans le désert de l’espace, est l’un des grands mystères de l’univers. » Ainsi débute cette partie portant sur l’étude des réservoirs de matières interstellaires des galaxies lointaines. Une simulation effectuée en 2008, avec le superordinateur MareNostrum (Barcelone), permet la découverte de « fleuves cosmiques » qui coulent dans les galaxies et les nourrissent de matière intergalactique. L’auteur présente ensuite la toile cosmique dessinée par les galaxies, vue par le SDSS, puis celle de la simulation Millennium. Puis sont illustrées les plus récentes observations de la matière intergalactique aux rayons X (télescope Chandra) et des atomes d’hydrogène dans la matière intergalactique (spectrographe MUSE du VLT).

IV – Nous sommes les enfants de la danse des galaxies

« Le monde de la nuit est un monde sauvage. » Ces propos anthropomorphiques de l’auteur sont exemplifiés par les collusions vécues par ces galaxies : NGC2207 et IC2163, Souris, IC2006, Quintette de Stepha, et ESO 137-001. L’étude de la rotation des galaxies par Vera Rubin et Kent Ford, impliquant la matière noire, est ensuite relatée. Deux volets supplémentaires sont ajoutés : l’origine des bras spiraux des galaxies (galaxie du Tourbillon vue par Hubble); la naissance des étoiles dans l’écume des vagues cosmiques (exemple : image en infrarouge de la galaxie du Fantôme prise par le TSJW). Les derniers chapitres présentent un tableau synthèse portant sur les six échelles de la danse du cosmos, et la résilience des galaxies.

Compléments

Le volume est complété par une courte postface, un index, les crédits des illustrations, les remerciements et la table des matières.

Appréciation

La lecture de ce livre est instructive et fort agréable, avec ses explications claires, ses comparaisons ingénieuses, ses exemples anthropomorphiques, ses anecdotes personnelles, ses nombreuses figures légendées et ces encadrés thématiques (pages) :

20-21 – Comment les astrophysiciens rivalisent à coup de « lignes de la mort »
26-28 – Dans l’univers, voir loin dans l’espace, c’est aussi remonter dans le passé lointain
43-44 – L’intuition géniale du philosophe Emmanuel Kant sur la danse des galaxies

69-70 – Herschel, un satellite capable de voir dans l’invisible
76-77 – Un trou de serrure dans le ciel
83-85 – ALMA, un télescope capable de voir la naissance d’une Terre
92-97 – Comment sait-on que l’espace entre les étoiles n’est pas vide ?

139-142 – Les astrophysiciens mesurent les réservoirs des galaxies par la danse des molécules

205-207 – D’où viennent les bras spiraux des galaxies ?
216 – Tableau synthèse sur les six échelles de la danse du cosmos.

Conseils donnés aux étudiants

À l’occasion d’une conférence donnée par David Elbaz à l’Université de Montréal, les organisateurs ont demandé quels conseils il donnerait aux jeunes chercheurs qui étaient dans la salle. Vous trouverez la réponse du conférencier aux pages 109-110.

Référence

Elbaz, David. – Les dix mille et une nuits de l’Univers. La danse du cosmos. – Paris : Odile Jacob, 2022. – 240 p. – ISBN 978-2-7381-5479-8. – [Citations : p. 14, 30, 42, 132, 175]. – BAnQ : 523.1 E373d 2022.

Cette recension est affichée dans le livre numérique Astronomie et astrophysique.

Image

Quintette de Stephan (12 juillet 2022, TSJW). – Source : NASA/ESA/ASC/STScI. – « Cette image de plus de 150 millions de pixels a été composée à partir de près de 1000 images distinctes. » (ASC)

Cette image est affichée sur la page de couverture du livre de David Elbaz. Elle est aussi reproduite sur la page 183 et commentée aux pages 182-185.

Sur la Toile

The Herschel Space Telescope provides new findings on the birth of distant suns (MPG)
The Millennium Simulation Project (MPG)
Sloan Digital Sky Survey (SDSS)

Une histoire illustrée de l’astronomie

Les cartes du ciel sont aussi remplies de vie que n’importe quelle autre carte, et bien souvent d’une réalisation artistique sans égale.

L’introduction du livre d’Edward Brooke-Hitching, intitulée Une histoire du ciel, affiche d’abord une image du ciel nocturne publiée au 19e siècle, une citation de Ptolémée et cette question : Que savons-nous de la naissance de l’Univers ? Les diverses et successives conceptions de l’Univers sont ensuite succinctement présentées. Ce procédé littéraire nous introduit aux quatre parties de l’ouvrage : Le ciel de l’Antiquité, Le ciel du Moyen Âge, Le ciel et la science, Le ciel moderne. Comme l’ensemble du livre, l’introduction est richement illustrée.

Aperçu

Chaque partie commence par une introduction. Celle de la première partie présente ainsi le sujet du chapitre initial : « L’archéoastronomie désigne ce domaine d’études et doit être clairement différenciée des traditions savantes de l’astronomie antique qui suivirent. » Avant d’aborder l’Antiquité, l’auteur s’attarde à de récentes découvertes d’œuvres datant de la préhistoire : la salle des Taureaux (grotte de Lascaux) [1940], le monument de Warren Field (Écosse) [2004], le site de Stonehenge (Angleterre); le disque de Nebra (Allemagne) [1999]. Les interprétations hypothétiques de ces artefacts sont fascinantes.

Les chapitres suivants rapportent les mythes et connaissances astronomiques de plusieurs civilisations antiques. Au cours de l’exposé, les découvertes récentes de documents dans ces pays sont signalées et décrites : Mésopotamie, Chine, Égypte, Grèce, Inde. Quelques exemples : les journaux astronomiques Enuma Anu Elish [1849], dont la tablette de Vénus [1880], en Mésopotamie; le journal astronomique illustrée Manuscrit de soie [1973] et le plus ancien atlas céleste intitulé La carte de Dunhuang [1900], en Chine; le poème astronomique Phaenomena d’Aratus de Soles [adapté des écrits d’Eudoxe de Cnide], les commentaires d’Hipparque sur ce poème et l’Almageste de Claude Ptolémée, en Grèce; le Saṁgrahaṇīratna par Śrīcandra, en Inde.

La deuxième partie, Le ciel du Moyen Âge, porte sur l’astronomie islamique, européenne et méso-américaine à l’époque médiévale. La troisième partie, Le ciel et la science, présente la révolution copernicienne (conception héliocentrique de l’Univers) et ses suites au cours de la Renaissance, avec Tycho Brahe, Johannes Kepler, Galilée, René Descartes, Johannes Hevelius, Isaac Newton et Edmond Haley. La dernière partie, Le ciel moderne, est consacrée à la période contemporaine et l’avènement de l’astrophysique. L’exposé de l’auteur signale en particulier ces personnes célèbres, avec de multiples illustrations : William et Caroline Herschell, John Herschell, Urbain Le Verrier, Percival Lowell, Annie Jump Cannon, Cecilia Payne-Gaposchkin, Alberet Einstein, Georges Lemaître, Edwin Hubble et Vera Robi.

La table des matières est insérée au début de l’ouvrage. Celui-ci est complété par un épilogue, une bibliographie sélective (ouvrages en français), un index (6 pages), les remerciements, les crédits images et cartes, la notice bibliothéconomique.

Appréciation

Ce livre encyclopédique se distingue par sa richesse iconographique et son exposé synthétique sur l’histoire de l’astronomie, depuis la préhistoire jusqu’à nos jours. Par ailleurs, les légendes des illustrations (dont un très grand nombre de cartes) sont remarquables.

En terminant, citons un extrait de la conclusion de l’auteur : « L’histoire du ciel continue de se développer. Pour nous, qui vivons sans doute l’ère la plus gratifiante de notre espèce d’explorateurs, impossible de ne pas nous laisser embarquer par l’élan du progrès scientifique et l’exaltation de possibilités infinies. »

Références

Brooke-Hitching, Edward. – Une histoire du ciel. Une histoire illustrée de l’astronomie : cartes, mythes et découvertes de l’Univers. – Traduction par Fanny Bouilly. – Paris : Delachaux et Niéstlé, 2021. – 256 p. – ISBN 978-2-603-02842-1. – [Citations : p. 12, 19, 247]. – Bibliothèques de Montréal : 520.9 BRO.

Cette recension est affichée dans le livre numérique Astronomie et astrophysique.

Brooke-Hitching, Edward. – The Sky Atlas: The Greatest Maps, Myths and Discoveries of the Universe. – San Francisco : Chronicle Books, 2020. – 255 p. – ISBN 978-1-7972-0118-4. – BAnQ : 520.9 B8722s 2020.

Image

1661 – Harmonia macrocosmica – Andreas Cellarius (Gallica / BnF).

L’édition de 1660 de cette carte de l’Univers est reproduite aux pages 154-155; extrait de la légende : « cet ouvrage est communément reconnu comme le plus bel atlas céleste jamais réalisé. »

Sur la Toile

La plus ancienne carte d’étoiles connue (IRFU-CEA)

Les cartes du ciel du VIIe siècle de la dynastie Tang (Jean-Marc Bonnet-Bidaud, CEA)

Trente balades pour observer le ciel à l’œil nu

L’objectif du livre est de faire en sorte que l’astronome débutant puisse, par lui-même et grâce à ses observations, comprendre des phénomènes complexes qui se cachent sous la simplicité apparente de la nature.

Un livre pratique pour s’initier à observer le ciel à l’œil nu. Plus précisément, l’auteur Rémi Collin propose 30 observations pour découvrir le ciel.

La structure livre, sur papier glacé, est remarquable : préambule, trois parties, annexes.

Préambule

Le préambule présente l’objectif du livre, cité ci-dessus, et la classification des niveaux (facile, intermédiaire, difficile) des balades célestes proposées.

Balades

Les 30 balades sont réparties également entre les trois parties du guide : La Terre et son environnement, Les étoiles et les galaxies, Le ciel et l’humanité.

Les balades sont ainsi présentées : numéro, titre, tableau introductif (période de l’année, durée, distance parcourue, niveau de difficulté), exposé (sous forme de questions-réponses), nombreuses illustrations légendées (surtout des photos). Plusieurs balades sont complétées par un encadré thématique.

Citons quelques exemples :

La Terre et son environnement

Balade 1 – Admirer un coucher de Soleil. – Questions : De quelle couleur est le ciel à l’ouest ? D’où viennent les couleurs du cocher de Soleil ? Qu’est-ce que la diffusion atmosphérique ? Qu’observe-t-on à l’opposé du coucher de Soleil, vers l’est ? Quels sont les premiers astres visibles ? À partir de quelle heure considère-t-on qu’il fait nuit ? Chaque question est bien sûr suivie d’une réponse limpide. L’encadré intitulé porte sur le phénomène de la propagation des rayons lumineux. Trois photos légendées accompagnent les explications.

Les étoiles et les galaxies

Balade 11 – Repérer la position des étoiles dans le ciel. – Questions : Quelle unité de mesure utiliser pour se repérer dans le ciel ? Qu’est-ce que la distance angulaire ? Comment mesure-t-on la distance entre les étoiles dans le ciel ? Avec quel outil allons-nous mesurer les angles ? Comment réaliser une carte du ciel avec cette méthode ? Un graphique, un dessin et des photos illustrent l’exposé.

Le ciel et l’humanité

Balade 30 – La pollution lumineuse. – Qu’est-ce que la pollution lumineuse ? Quel est l’impact de la pollution lumineuse sur la biodiversité animale ? Quel est l’impact de la lumière sur l’être humain ? Comment prendre conscience de la pollution lumineuse de son lieu d’observation ? Deux photos légendées illustrent les réponses à ces questions.

Annexes

Les 13 annexes sont aussi captivantes. Elles portent sur ces thèmes : astronomie et arts, instruments d’optique, planification d’une soirée astronomique, histoire de l’astronomie (Antiquité, Moyen Âge et Renaissance, Époque moderne, 19e siècle, 20e siècle à nos jours), métiers du ciel, cartes du ciel, glossaire, événements célestes à venir, bibliographie. À l’exception des derniers thèmes, ces annexes sont illustrées.

Les compléments : sommaire (p. 2-3); crédits pour les illustrations, notice bibliographique du livre (p. 136).

Référence

Collin, Rémi. – Balades célestes : 30 observations pour découvrir le ciel à l’œil nu et en toute saison. – Paris : Delchaux et Niestlé, 2024. – 136 p. – ISBN 978-2-6030-3094-3. – [Citation : Préambule, p. 4]. – BAnQ : 522 C6999b 2024.

Cette recension est affichée dans le livre numérique Astronomie et astrophysique.

Image

Coloriage du ciel © 2013, Élodie Boéwé, Le monde en images, CCDMD. – [Voir la première balade pour l’interprétation des couleurs du ciel figurant sur cette photo prise à Jonquière par la collégienne Élodie Boéwé, le 1er juillet 2013, à 21:09:04].

Histoire du télescope / Yaël Nazé

Machines célestes, la contemplation de l’Univers d’hier à aujourd’hui. – Ces pages vous plongeront tout d’abord dans les balbutiements de ces instruments, démontant au passage certaines idées reçues. Elles vous emmèneront ensuite côtoyer les premiers géants, puis tâter des révolutions en marche. À chaque étape, un encadré technique permet aux plus curieux de comprendre en profondeur le fonctionnement de ces instruments aux pouvoirs quasi magiques.

Le volume de l’astrophysicienne belge Yaël Nazé comporte cinq chapitres : Le pouvoir du verre; Miroir, mon beau miroir; Plus grand; La révolution du XXe siècle; Au-delà de l’ordinaire. Un encadré technique complète chacun des quatre premiers chapitres. Précédé d’une introduction, ces chapitres sont complétés par une conclusion, les remerciements et une bibliographie (livres, articles, sites). Le livre ne contient pas d’index.

Exposé fluide et captivant, accompagné de nombreuses photos.
Explications techniques limpides, illustrées par des graphiques.
Mise en page remarquable de l’ensemble du volume.

Le chapitre initial porte sur les propriétés du verre, l’utilisation ancestrale des lunettes, l’invention controversée du télescope au début du 17e siècle et les premières grandes découvertes (notamment les observations astronomiques de la Lune, de Jupiter, du Soleil, de Saturne et de Vénus par Galilée). [L’autrice démystifie une idée reçue au sujet de Galilée.] Les améliorations techniques apportées par Johannes Kepler, Christoph Scheiner, Johannes Hevelius, Christian Huygens, les Cassini, et William Gascoigne sont ensuite exposées.

L’encadré technique porte sur la loi de la réfraction, les lentilles (convergentes, divergentes), les aberrations (chromatique, sphérique, de coma, astigmatisme, courbure de champ, distorsion), et le champ de vue (angles, résolution angulaire, grossissement).

Le chapitre 2 relate les grandes étapes de l’invention du télescope en soulignant les innovations successives de ces initiateurs : Niccolò Zucchi (1616), Marin Mersenne (1636), James Gregory (1663, 1674), Isaac Newton (1672), John Hadley (1721), Laurent Cassegrain (1672, 1775, 1835). [L’autrice démystifie des idées reçues au sujet de Newton.] L’étape suivante est racontée avec moult détails concernant le coulage des miroirs métalliques et le maniement des instruments : les télescopes géants fabriqués par William Herschel (1774, 1776, 1778, 1783), et de William Parsons, 3e comte de Rosse (1839, 1845). Les observations effectuées avec ces télescopes ont mené à de grandes découvertes au-delà du Système solaire. Une dernière étape décrit la réussite du télescope maltais (1861) de William Lassell, puis l’échec ultérieur de son télescope de Melbourne (Australie).

L’encadré technique porte sur la technologie dernière les découvertes : la réflexion, les miroirs, le télescope, les montures (altazimutale, équatoriale, autres), les foyers et le barillet.

Le chapitre 3 compte deux parties. La première partie, intitulée La lunette contre-attaque, présente l’amélioration de la fabrication du verre pour l’observation astronomique par Pierre-Louis Guinand, Leonhard Euler et John Dollond, puis les lunettes géantes de James Lick (au mont Hamilton), de Charles Taylor Yerkes (à l’initiative de George Ellery Hale), et celle de l’Exposition universelle de 1900 à Paris.

La seconde partie, intitulée Le retour du télescope, est beaucoup plus longue. L’autrice rappelle d’abord les inconvénients de la lunette en verre : instabilité de l’instrument, la moisson photonique et le polissage. Elle explique ensuite les avantages du télescope ayant d’abord un miroir en bronze, puis en verre recouvert sur sa face par une couche argentée et plus tard par une couche d’aluminium. « Le premier grand télescope avec un miroir recouvert d’aluminium est celui de l’observatoire de Victoria (Canada), mis en service en 1943. » À l’instigation de George Ellery Hale, deux autres télescopes géants sont fabriqués : le télescope du Mont Wilson (1917) et celui du Mont Palomar (1948). Les péripéties relatives à ces derniers télescopes sont relatées, ainsi que les travaux d’ingénierie effectués au cours de plusieurs années.

L’encadré technique porte sur la technologie dernière les découvertes : l’importance de tester les miroirs, les premiers tests (observer une étoile, observer à distance une page imprimée; tests de John Mudge, John Hadley et John Edwards), le test de Foucault (1859), le test de Ronchi (1923), le test d’Hartmann (vers 1970) et le récent test interférométrique.

Le chapitre 4 est consacré à la révolution du 20e siècle sous cinq thèmes : Détecter la lumière, Accueillir le télescope, Collecter la lumière, Soutenir le miroir et Vaincre l’atmosphère. L’autrice compare successivement les particularités de l’œil, de la photographie (première photographie par Joseph Nicéphore Niepce, vers 1824; première photo de la Lune par John Draper, en 1840) et des détecteurs électroniques (CCD, vers 1970) pour détecter la lumière.

Les choix de types de montures et de coupoles sont ensuite étudiés. À titre d’exemple, le premier télescope à monture altazimutale, sous une coupole classique : BTA (1975).

Le troisième volet est dédié à la fabrication des miroirs (exemples) : miroirs alvéolés (Miror Lab), miroirs-ménisques (NTT, VLT; Subaru, Gemini), miroirs segmentés (Keck, SALT, MMT, GMT). Les différents processus de fabrication sont détaillés.

L’étude des supports des miroirs porte sur l’optique active (Léon Foucault, André Couder, Ray Wilson) et le NTT (1989), le télescope des nouvelles technologies (actuateurs).

Le dernier thème de ce chapitre aborde les problèmes liés à l’atmosphère : sensibilité et résolution, paramètre de Fried, optique adaptative. Le VLT est cité en exemple  : conception, fabrication des miroirs, localisation sur la montagne Cerro Paranal (désert d’Atacama, Chili), finition (1998-2000).

L’encadré technique porte sur la technologie dernière les découvertes : les instruments auxiliaires (photométrie, spectroscopie, polarimétrie, dangers, coûts). Le point sur les coûts évoque les retombées économiques, sociales et culturelles de la recherche astronomique.

Le chapitre 5 présente des télescopes atypiques et leur contexte respectif, par rapport aux instruments traditionnels étudiés dans les chapitres précédents : l’observation de la lumière invisible (ondes radio, infrarouge, ultraviolet, rayons X, rayons gamma); la localisation des télescopes dédiés à ces domaines particuliers (montagnes, Antarctique, espace); l’imagerie interférométrique (exemples : VLA, VLBA, VLBI, HALCA, VLTI, CHARA); le télescope à miroir liquide (Robert Wood, 1908, États-Unis d’Amérique; Ermanno Borra, 1982, Université Laval, Québec; V.P. Vasilev, 1985, URSS).

En écho à l’introduction du livre, la conclusion célèbre les prodigieuses découvertes de l’Univers grâce au perfectionnement des instruments astronomiques depuis quatre siècles.

Référence

Nazé, Yaël. – Histoire du télescope. La contemplation de l’Univers des premiers instruments aux actuelles machines célestes. – Paris : Vuibert, 2009. – vi, 150 p. – ISBN 978-2-7117-2501-4. – [Citation : Introduction, pp. 1-2, 59]. – BAnQ : 522.209 N335h 2009.

Cette recension est affichée dans le livre numérique Astronomie et astrophysique.

Image

Very Large Telescope Interferometer (VLTI). – Paranal observing platform with AT1 and AT2 (14 mars 2005) – The impressive ensemble at the summit of Paranal. From left to right, the enclosure of VLT Antu, Kueyen and Melipal, AT1, the VLT Survey Telescope (VST) in the background, AT2 and VLT Yepun. – Crédit : ESO.

Documentation complémentaire

Very Large Telescope (VLT) – Dossier et image en direct (ESO)
The Very Large Telescope Interferometer (VLTI) – Dossier (ESO)
Expanding the Frontiers of Space Astronomy (STScI)
Hubble (ESA)
Miroir du télescope spatial James-Webb

Cartes célestes : histoire, art et cartographie

Since the launch of Sputnik I, the world’s first artificial satellite, on October 4, 1957, I have been hooked on space.

Le livre de Nick Kanas intitulé Star Maps : History, Artistry, and Cartography présente une histoire des cartes célestes, de l’Antiquité à nos jours. Une œuvre encyclopédique !

Aperçu

Le volume compte onze chapitres. Le chapitre initial porte sur la nature et le contenu des cartes célestes. Les quatre chapitres suivants présentent les atlas et les cartes célestes depuis l’Antiquité jusqu’à la fin de la Renaissance. Les chapitres 6 et 7 sont consacrés à l’âge d’or des cartes célestes européennes, aux 17e et 18e siècles. Les chapitres suivants portent sur des thématiques particulières (globes, télescopes, cartes à jouer), la cartographie des cartes célestes aux États-Unis d’Amérique, et la transition vers la cartographie non figurative, aux 19e, 20e et 21e siècle. Chacun de ces chapitres est complété par une bibliographie. Le dernier chapitre contient les planches couleur de 91 figures insérées en noir et blanc dans les chapitres précédents.

Le corps de l’ouvrage est précédé par ces préliminaires : table des matières, préface de la seconde édition, avant-propos de la première édition par Norman J. W Thower, préface de la première édition, remerciements, liste des figures, liste des tableaux, liste des abréviations et acronymes. Cinq annexes et un index complètent ce livre de référence.

Les notions de base

From 1600 to 1800, a number of beautiful star atlases were printed that depicted the constellations according to ancient myths ans tales. […] But there was a second kind of image that was found in these celestial atlases as well. These images consisted of diagrams of heavenly bodies or of the entire solar system that reflected both comtemporaty and ancient cosmological systems.

C’est ainsi que débute le chapitre initial du livre du collectionneur américain Nick Kanas. Les thèmes suivants sont abordés dans ce chapitre : la distinction entre les cartes de constellations et les cartes cosmologiques, la définition du terme carte selon le professeur de géographie Norman J. W Thower, les cercles célestes (orientation Soleil-Terre, sphère armillaire), les systèmes de coordonnées célestes (écliptique, équatorial), les types de projections des cartes (azimutale, cylindrique, conique), les cartes manuscrites et imprimées (xylographie, gravure en taille-douce, planographie).

Histoire des cartes célestes

Première étape

Le chapitre 2 présente une rétrospective des représentations du ciel en Chine, en Mésopotamie, en Égypte et en Inde.

Les chapitres 3 et 4 portent sur les conceptions cosmologiques en Europe et l’évolution des représentations des constellations. Ces chapitres contiennent plusieurs biographies de savants, dont celles de Pythagore, Platon, Eudoxus, Aristote, Ératosthène, Appolinius, Hipparque, Claudius Ptolémée, Sacrobosco, Gutenberg, Peurbch, Regiomontanus, Scheldel, Apian, Copernic, Brahe, Galilée, Descartes, Kepler. Les grandes productions de l’époque sont aussi étudiées, dont celles d’Aratus, Ératosthène, Hipparque, Geminos, Pythagore, Hyginus, Al-Sufi, Vespucci, Corsali, Planius, Keyser, De Houtman, Halley, Lacaille, Herrschel, Vopel, Hevetius.

Le chapitre 5 est dédié aux cartes du 16e siècle illustrant les constellations, dont les productions d’Aratus, Dürer, Honter, Piccolomini, Gallucci, Hood.

Dans l’ensemble, ces chapitres traitent de l’évolution des conceptions cosmologiques, depuis les conceptions mythiques et géocentriques du monde jusqu’à la conception héliocentrique du monde. Les apports des civilisations grecque et islamique sont particulièrement soulignés.

Deuxième étape

Les chapitres 6 et 7 sont consacrés à l’âge d’or des cartes célestes européennes, aux 17e et 18e siècles. Au début du chapitre 6, l’auteur détaille les informations descriptives des cartes reproduites dans cette partie et les parties suivantes de l’ouvrage : source, édition, titre, année, espace, orientation, projection, dimensions et autres informations.

Au chapitre 6, la vie, l’époque et les œuvres de quatre grands cartographes sont présentées, suivies des œuvres dérivées par d’autres auteurs : Uranometria de Johann Bayer (œuvres dérivées par Julius Schiller, Aegidius Strauch, Ignace-Gaston Pardies, Augustin Royer, John Bevis, Philippe de La Hire); Selenographia, Machinae Coelestis, et Prodomus Astronomiae de Johannes Hevelius (œuvres dérivées par Johann Zahn, Petrus Schenck, Georg Christoph Eimmart, Johann Leonhard Rost, Mattheus Seutter, Christoph Semler, Tobias Conrad Lotter, Johann Doppelmayr et Antonio Zatta); Historiae Coelestis Britannicae et Atlas Coelestis de John Flamsteed (œuvres dérivées par John Hill, Jean Fortin, Johann Bode, Maximilian Hell, Kornelius Reissig, Society for the Diffusion of Useful Knowledge); Astronomical Year Book, Instruction for the Knowledge of the Starry Heavens et Uranographia de Johann Bode (œuvres dérivées par Christian Friedrich Goldbach, Alexander Jamieson, Elijah H. Burritt, M.C.G. Riedig, Joseph J. von Littrow, G. Rubie, Kornelius Reissig, Karl Friedrich Vollrath Hoffmann).

Au chapitre 7, la vie, l’époque et les œuvres de plusieurs autres cartographes sont présentées : Andreas Cellarius, Athanasius Kircher, Alain Maneson Mallet, Vincenzo Maria Coronelli, John Seller, John Senex, Corbinianus Thomas, Johann Gabriel Doppelmayr, Antonio Zatta, Samuel Dunn, Antoine et Nicolas de Fer, Philippe de La Hire, Pierre-Charles Le Monnier, famille Cassini (Jean Dominique, Jacques, César François, Jean Dominique), Giovani Maria Cassini. À cet égard, les commentaires de l’auteur sont dithyrambiques envers l’atlas Harmonia Macrocosmica d’Andreas Cellarius (p. 191-194).

La troisième étape

Le chapitre 8 relate l’histoire et les usages de plusieurs outils : 1° les globes célestes (exemples; fuseaux, principaux producteurs, volvelles, planisphères portatifs); 2° les instruments précédant l’invention du télescope : machine d’Anticythère, astrolabe, nocturlabe, arbalestrille, octant, sextant, quadrant; publications : Astronomiae Instauratae Mechanica de Tycho Brahe, Machinae Coelestris de Johannes Hevelius; 3° les télescopes. Les sujets suivants sont abordés dans la seconde partie du chapitre : objets non stellaires, cartes à jouer, frontispices et pages de titre des livres astronomiques.

Le chapitre 9 présente des œuvres astronomiques produites aux États-Unis d’Amérique avant 1800. Les biographies et contributions de Elijah H. Burritt, Ormbsy MacKnight Mitchel et Hannah Mary Bouvier sont mises en évidence.

Le chapitre 10 porte sur la période transitoire allant de la cartographie figurative à la cartographie non figurative, du 19e au 21e siècle. L’auteur cite quatre facteurs favorisant cette transition : des télescopes plus grands et plus précis, des outils de mesure plus perfectionnés, le développement de l’astrophysique et le rejet des anciennes représentations symboliques non scientifiques.

19e siècle. – Les atlas et cartes célestes populaires des auteurs suivants, avec des allusions plus ou moins prononcées aux constellations, sont décrits : Francis Wollaston, Adolf Stieler, Joseph Johann von Littrow, Charles Diem, Nicolas Camille Flammarion, Richard Antony Proctor et Robert Stawell Ball. Les productions suivantes sont ensuite décrites : New General Catalog de John Louis Emil Dreyer, et le projet international Carte du Ciel (1885-1970).

20e siècle. – Après avoir souligné la classification des étoiles par Annie Jump Cannon [1911] et les nouvelles dénominations et nombre de constellations par l’Union internationale d’astronomie, en 1922, les principaux atlas de ces auteurs sont présentés : Arthur Philip Norton, Antonin Becvar, Wil Tirion, Roger W. Sinnott et Michael A.C. Perryman.

21e siècle. – Les deux derniers paragraphes du chapitre évoquent les bases de données et les applications disponibles pour les télescopes amateurs et les appareils mobiles (cellulaires, tablettes).

Annexes

Les annexes sont particulièrement destinées aux collectionneurs, sauf le glossaire pouvant être utile à toutes les lectrices et tous les lecteurs de l’ouvrage.

Référence

Kanas, Nick. – Star Maps. History, Artistry, and Cartography. – 2e édition. – New York : Springer, 2012. – xxxvi, 528 p. – ISBN 978-1-4614-0916-8. – [Citations : p. xx, 1]. – [3e édition en 2019]. – BAnQ : 523.8 K1617s 2012.

Cette recension est affichée dans le livre numérique Astronomie et astrophysique.

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1742 – Systema solare et planetarium / Atlas coelestis (Johann Gabriel Doppelmayr) – Source : Courtesy of The Linda Hall Library of Science, Engineering & Technology.

Sur la Toile

Atlas céleste de Flamsteed (2e édition par Jean-Baptiste Fortin, 1776) (Gallica / BnF)
Carte du Ciel (PSL)
The History of Cartography (Collectif, University of Chicago Press)
Le monde en sphères (BnF)

Astronomie et astrophysique

Livre numérique
Ce livre contient deux types de ressources : un répertoire de sites documentaires et un recueil de recensions de livres scientifiques.

Le répertoire de sites compte six parties : Actualités, Observatoires terrestres, Télescopes spatiaux, Atlas et bases de données, Ressources éducatives, Vocabulaire. La première partie référence des sites de nouvelles quotidiennes ou récentes. Les trois suivantes portent notamment sur les instruments des observatoires et télescopes et sur les images et données produites par ces outils scientifiques. La cinquième partie liste des ressources éducatives. La sixième partie regroupe des ressources terminologiques. Sauf exception, les sites référencés sont des sites institutionnels.

Ce répertoire est suivi, dans la septième partie du livre, par des recensions de livres scientifiques portant sur l’astronomie, l’astrophysique et la cosmologie : Recensions de livres spécialisés. Tous les livres recensés ont été publiés au vingt-et-unième siècle. Ils portent sur les connaissances, les découvertes et les enjeux de l’astronomie et de l’astrophysique.

Référence

Astronomie et astrophysique (Claude Trudel, CCDMD)

Les instruments de l’astronomie ancienne

Lorsque, pour mieux les comprendre, on recherche l’origine et les principes des instruments astronomiques anciens, on se frotte inévitablement à l’histoire des idées et à celle des civilisations.

Philippe Dutarte, dans son livre Les instruments de l’astronomie ancienne, de l’Antiquité à la Renaissance, relate l’histoire des plus célèbres instruments astronomiques de l’Antiquité et du Moyen-Âge : la sphère armillaire, les anneaux astronomiques, les astrolabes planisphériques, nautiques et universels, les quadrants, la naviculata, le cadran universel de Regiomontanus, le nocturlabe.

La dimension pédagogique

La table des matières, la préface, l’avant-propos et les remerciements de l’auteur précèdent le chapitre initial dédié au Traité de la Sphère écrit par Jean de Sacrobosco vers 1230-1231.

La préface d’Ahmed Djebbar, professeur d’histoire des mathématiques, Université des sciences et des technologies de Lille, résume l’ouvrage d’une façon admirable.

L’auteur, dans son avant-propos, souligne la démarche pédagogique utilisée par une équipe de professeurs auprès d’élèves du Lycée Édouard-Branly depuis nombre d’années : « Nos élèves, qui construisent ces instruments [anciens] avec des moyens technologiques modernes, sont amenés à de fréquents allers-retours entre théorie et pratique, investissant les domaines variés du savoir, habituellement cloisonnés dans chacune des disciplines scolaires. […] C’est cette expérience professionnelle que nous mettrons au service de cet ouvrage. »

Innovations technologiques et contexte culturel

Chacun de ces instruments est décrit d’après des auteurs contemporains : les documents de première source sont abondamment cités. Les biographies de ces savants, ainsi que de nombreuses illustrations de leur époque respectivement, accompagnent l’exposé.

Des encadrés mathématiques de plusieurs pages complètent les chapitres : Épicycles et épicycloïdes, Deux problèmes résolus par la sphère armillaire, Construction de la graduation de l’axe du Monde dans l’anneau d’Oughtred, Calcul de l’araignée et d’un tympan d’astrolabe, Détermination de la latitude à partir de la hauteur du Soleil, Calcul de correction du « règlement de la Polaire », Principe et construction du quadrant ancien, Arc de l’obliquité de l’écliptique, L’analemme d’Hipparque et de Ptolémée / Justification de la formule.

Des photos d’instruments fabriqués par des élèves du Lycée Édouard-Branly (Créteil) sont insérées dans le volume : Anneau astronomique (p. 94), Astrolabe (p. 110), Cadran de Regiomontanus (p. 247), Nocturlabe (p. 263). Des dessins de Gérard Delaforge, collègue de l’auteur, sont aussi insérés dans le livre : Araignée contemporaine (p. 160), Tympan pour la latitude de Paris (p. 162), Tracé d’un cadran de Regiomontanus (p. 249), Matrice de nocturlabe (p. 280).

Un livre d’une grande richesse historique, documentaire, scientifique et pédagogique.

Référence

Dutarte, Philippe. – Les instruments de l’astronomie ancienne, de l’Antiquité à la Renaissance. – Préface d’Ahmed Djebbar. – Paris : Vuibert, 2006. – viii, 294 p. – ISBN 978-2-7117-7164-4. – [Citations : Avant-propos, p. 2]. – BAnQ : 522.209 D975i 2006.

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Situs Terrae Circulis Coelestibus Circundatea (Situation de la Terre circonscrite par les cercles célestes) – (réimpression en 1708, atlas édité en 1660) – Stanford University Libraries. – [Cette planche de l’atlas céleste Harmonia Macrocosmica d’Andreas Cellarius est reproduite à la page 26 du livre de Philippe Dutarte].

Sur la Toile

Le dernier chapitre du livre présente des instruments astronomiques exposés dans ces musées :

France

Musée des Arts et Métiers (Paris)
Institut du monde arabe (Paris)
Musée du Louvre (Paris)
Musée national de la Marine (Paris)
Observatoire de Paris
Musée national de la Renaissance (Écouen)
Musée de l’optique (Biesheim)

Suisse

Musée d’histoire des sciences (Genève)

Italie

Museo Galileo (Florence)
Museo Poldi Pezzoli (Milan)

Angleterre

History of Science Museum (Oxford)
Science Museum (Londres)
Royal Museums Greenwich (Londres)
Whipple Museum of the History of Science (Cambridge)

Allemagne

Germanisches Nationalmuseum (Nuremberg)
Staatliche Kunstsammlungen (Dresde)
Deutsche Museum (Munich)

Belgique

Musée Plantin-Moretus (Anvers)

Pays-Bas

Rijksmuseum Boerhaave (Leyde)
National Maritime Museum (Amsterdam)

République tchèque

Národní technické muzeum (Prague)

États-Unis d’Amérique

Alder Planetarium (Chicago)

Photographier le ciel avec son cellulaire

Lorsque l’on regarde le ciel, on ne voit rien du temps présent. On observe toujours le passé de notre Univers et plus on regarde loin, plus on remonte dans le temps.

Cette observation est tirée du chapitre initial du livre Photographier le ciel avec un smartphone, un guide d’initiation composé par Patrick Lécureuil. L’ouvrage compte un avant-propos, sept chapitres, un glossaire et une bibliographie (livres, applications, sites).

Le chapitre initial constitue une introduction à l’astronomie. D’une façon succinite, mais claire, l’auteur présente l’histoire et la structure de l’Univers : chronologie (tableau), galaxies, Soleil, distances, types et évolution des étoiles (diagramme). Comme dans les autres chapitres, de nombreuses photos légendées illustrent les propos de l’auteur.

Le chapitre 2 présente les astres qui peuvent être vus à l’œil nu, compte tenu des conditions atmosphériques, du lieu et du moment d’observation : planètes, Lune, Voie lactée, objets profonds au-delà du Système solaire (amas d’étoiles, nébuleuses, galaxies), étoiles filantes; et avions, satellites, Station orbitale internationale. Les changements du ciel (cartes du ciel) et la luminosité des étoiles (tableau) font l’objet d’explications spécifiques.

Le chapitre 3 explique quelques notions en photographie et des recommandations pour la photographie de nuit avec un cellulaire : objectif, focale et ouverture; sensibilité; temps d’exposition; bruit et signal, lissage.

Le chapitre 4 détaille les caractéristiques les plus souhaitables pour l’astrophotographie avec un téléphone intelligent : capteur (dimensions, taille, nombre de photosites), format (RAW plutôt que JPEG), sensibilité au rouge et à l’infrarouge (donnée importante pour la photo de nébuleuses). Un tableau synthèse présente les recommandations de l’auteur.

Le chapitre 5 insiste sur l’importance d’un trépied et d’un adaptateur pour fixer le cellulaire sur le trépied. Plusieurs applications pratiques sont ensuite suggérées : Stellarium, Carte du Ciel, Star Walk 2, Daff Lune, ISS Detector (Station orbitale internationale); AstroCam, DeepSkyCamera, NightCap Camera.

Le chapitre 6 est le plus volumineux : Photographier le ciel. Avant d’aborder les sujets à photographier, l’auteur indique comment régler son cellulaire en tenant compte de certains désagréments (pollution lumineuse, satellites, avions et nuages).

Les sujets à photographier : levers et couchers du Soleil, rencontres planétaires, Lune, constellations (cartes du ciel et des constellations téléchargeables; utilisation du gratuiciel Sequator), Voie lactée, étoiles filantes (tableau sur les principaux essaims de météores), filés d’étoiles et circumpolaires, paysages sous les étoiles (utilisation du gratuiciel ICE), aurores boréales.

Ces sujets sont présentés sous quatre volets : description et contexte, prise de vue, exemples de photos légendées, tableau synthèse (mode, format d’image, objectifs, sensibilité, temps d’exposition, accessoires, techniques).

Le chapitre 7 explique comment traiter ses images prises au format RAW avec le gratuiciel Darktable.

Un livre remarquable à plusieurs égards : contenu didactique, mise en page, structure du livre, images exemplaires, papier glacé, format pratique.

Référence

Lécureuil, Patrick. – Photographier le ciel avec un smartphone. Guide d’initiation. – Louvain-la-Neuve (Belgique) : De Boeck Supérieur, 2024. – 128 p. – ISBN 978-2-8073-5915-4. – [Citation : p. 15].

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Lune en plein jour et Stade olympique.
Photo prise depuis le Jardin botanique de Montréal.
© 2018, Claude Trudel, Le monde en images, CCDMD.

Sur la Toile

L’Appel des étoiles (Site de l’auteur)
Entre Ciel et Terre (Site de l’auteur)
Patrick Lécureuil (Biographie)

Histoire de la Carte du ciel d’Hipparcos

Our Universe is large and complex. To contribute to its understanding a satellite was launched by the European Space Agency in 1989 with a unique if prosaic brief : to chart the positions and motions of the stars. History’s greatest star map was the result. Since its completion in 1997, astronomers worldwide have devoured and pondered its content.

Ce sont les premières phrases de la préface du livre The Making of History’s Greatest Star Map de Michael Perryman, astronome britannique. Découvrons la grandiose mission Hipparcos sous ces thèmes : Le lancement du satellite, Le contexte, La mesure des distances, Le satellite, Les catalogue et atlas des données astrométriques, La nouvelle vision de l’Univers.

Le lancement du satellite

Dans son prologue, l’auteur relate les moments palpitants du lancement du satellite européen Hipparcos à Kourou, en Guyane française, le 8 août 1989. Un événement marquant dans l’histoire de l’astronomie. Une réussite spectaculaire résultant d’une longue et minutieuse préparation. Une collaboration exemplaire de scientifiques de l’Agence spatiale européenne, d’ingénieurs de l’entreprise Aérospatiale et de politiciens de plusieurs pays européens.

Le contexte

Le chapitre 1 porte sur notre place dans le cosmos. En guide d’introduction, l’auteur cite les trois raisons motivant les missions spatiales : le prestige national et international, le développement de technologies d’avant-garde et la recherche scientifique pure. Il poursuit son exposé en abordant les thèmes suivants : l’importance de mesurer la distance des étoiles, les connaissances traditionnelles du ciel avant notre époque, la constitution du savoir scientifique, les caractéristiques du Soleil, de la Voie lactée et de l’Univers, l’évolution depuis le Big Bang et l’émergence de la vie.

La mesure des distances

Le chapitre 2 explique des unités de mesure utilisées dans le domaine astronomique : l’ascension droite (longitude sur Terre) et la déclinaison (latitude sur Terre), la seconde d’arc, l’angle d’arc, l’angle de la parallaxe, l’année-lumière, le parsec.

Le chapitre 3 relate l’histoire de l’astrométrie (évaluation de la position et du mouvement des astres) depuis l’Antiquité jusqu’à la première mesure de distance précise d’une étoile en 1838, la parallaxe de 61 Cygni, par Frederich Bessel.

Le chapitre 4 relate les développements de la période 1850-1980 selon trois axes de recherche : la détermination de plus de parallaxes avec une meilleure précision relative des distances (utilisation de la photographie); l’observation visant des mesures ayant une plus grande précision absolue pour établir un meilleur cadre de référence (catalogues d’étoiles FK); la réalisation de grands relevés pour élucider la structure et les propriétés de la Voie lactée à partir du positionnement et du mouvement des étoiles (catalogue d’étoiles Durchmusterung). L’utilisation de la photographie et la production de catalogues numériques, au cours des décennies 1970 et 1980, constituent un tournant dans l’histoire de l’astronomie. La deuxième partie du chapitre aborde les sujets suivants : le débat sur la structure de la Voie lactée, l’apport du télescope Schmidt, le projet de la Carte du Ciel (1887-1970) et le Catalogue astrographique, la théorie de la gravitation universelle de Newton, la théorie de la relativité générale d’Einstein; l’importance du Catalogue Hippercos publié en 1997.

Le satellite

Le chapitre 5 retrace le long cheminement du projet Hipparcos : les lacunes des observations astronomiques antérieures, les avantages d’un télescope spatial proposé en 1967 par Pierre Lacroute (surmonter le filtre atmosphérique, observation de l’ensemble du ciel, le calcul précis des distances des étoiles), l’européanisation du projet (ELDO et ESRO en 1962, ESA en 1973), le remodelage du projet en 1975, le processus complexe d’admissibilité du projet au sein de l’ESA (finalisé en 1980).

Le chapitre 6 explique les différentes étapes du processus menant au lancement du satellite Hypparcos : les concepts de base pour la mesure des distances des étoiles, la nomination des responsables (dont l’auteur, en janvier 1980) et la constitution des équipes, adoption du design général en 1984, la construction de prototypes et du satellite au cours des trois années suivantes. Au sein du comité scientifique qu’il a constitué, l’auteur souligne son leadership et détaille les tâches assignées aux participants. Les principaux défis à relever sont ensuite exposés : les miroirs du télescope et les autres composants du satellite, l’assemblage des pièces, les tests ultimes, le transport du satellite à Kourou pour son lancement le 8 août 1989.

Le chapitre 7 porte sur la position géostationnaire visée pour le satellite Hipparcos, les étapes planifiées pour fixer ce positionnement et les échecs répétés pour réussir ce processus.

Les catalogue et atlas des données astrométriques

Le chapitre 8 présente le Centre de contrôle des opérations situé à Darmstadt (Allemagne) et le réseau de communication (antennes) autour de la Terre. Le 29 août 1989, suite aux échecs répétés de mise en marche du moteur d’allumage, un plan alternatif est adopté : tirer le meilleur parti de la situation jusqu’à la mort inéluctable du satellite (survenue au début de 1993). L’auteur raconte ensuite les péripéties de l’incroyable performance collective de sauvetage du projet.

Le chapitre 9 explique comment le catalogue a été élaboré au cours des années précédant le lancement d’Hipparcos : la sélection minutieuse des étoiles à observer et la notation des données (double objectif), la constitution du catalogue initial sous le leadership de Catherine Turon, réception des suggestions de la communauté scientifique (à l’ère pré-Internet), le tri et l’agencement des propositions; le défi du traitement mathématique des données (rétrospective historique, du 16e siècle à l’ordinateur EDSAC), la solution formulée par l’analyste Lennart Lindegren, le processus indépendant de vérification des données, la constitution d’un second catalogue dénommé Tycho, la réussite de la transmission des données astrométriques jusqu’au 15 août 1993; publication finale des catalogues Hipparcos et Tycho (versions papier et électronique sur DC).

Le chapitre 10 porte sur le peaufinage des données astronomiques et leur diffusion  : la constitution du catalogue Tycho 2 et l’intégration des relevés du Catalogue astrographique, la production de l’Atlas des étoiles du millénaire [Millennium Star Atlas] (provenant des catalogues Hipparcos et Tycho; uranographie, science qui a pour objet la description du ciel), projection du ciel en 3D (août 2000), quelques célèbres utilisations scientifiques des catalogues (lune Dactyl en 1992, comète Shoemaker-Levy en 1994), la présentation des catalogues à un symposium international tenu à Venise (mai 1997); un contexte technologique rapidement désuet (exemples mécanographiques : rubans magnétiques et cartes perforées); les réflexions de l’auteur sur l’héritage du projet Hipparcos et le contexte requis pour l’émergence des avancées scientifiques.

La nouvelle vision de l’Univers

Une toute nouvelle image de l’Univers découle des observations du satellite Hipparcos. Les trois derniers chapitres du livre témoignent de cette nouvelle vision de l’Univers.

Le chapitre 11 décrit la Voie lactée : une structure dynamique (en perpétuel mouvement) similaire à celle de la galaxie d’Andromède, la distance entre le Soleil et le centre de la Galaxie, la rotation galactique selon Jacobus Kapteyn (1851-1922), Bertil Lindblad (1895-1965) et Jan Hendrik Oort (1900-1992), la complexité et les connaissances actuelles sur la rotation galactique et celle du Système solaire; le mouvement ascendant et descendant régulier du Soleil par rapport au plan de la Galaxie; la classification des étoiles et les particularités des très anciennes étoiles du halo (exemples : Groombridge 1830, Kapteyn, Barnard; amas globulaire Omega Centauri).

Le chapitre 12 étudie les étoiles : la fusion nucléaire, la théorie du Big Bang, la nucléosynthèse, l’origine des éléments, le diagramme Hertzprung-Russell et l’évolution du Soleil, la grande diversité des étoiles, l’importance des étoiles variables (Céphéides et RR Lyrae), les naines blanches, les étoiles binaires, les étoiles en fuite, les étoiles hypervéloces, les amas ouverts (Hyades, Pléiades).

Le chapitre 13 porte sur le Système solaire et l’habitabilité : la formation des objets sur Système solaire (Soleil, planètes, lunes, comètes, astéroïdes); les observations d’Hipparcos (exemple : changement climatique sur Pluton); les cycles de Milankovitch (précession, nutation, oscillation de l'axe terrestre), les variations des taches solaires, les impacts climatiques de la rotation du Soleil autour de la Galaxie (périodes glaciaires), les impacts majeurs de certains météorites; la découverte d’exoplanètes, la détection de planètes et leur habitabilité en utilisant le Catalogue Hipparcos (astrobiologie, Institut SETI, sursauts gamma); les questions laissées en suspens (origine de l’Univers, émergence de la vie).

L’auteur termine ainsi son histoire de la plus grande carte du ciel : « If there is one particular mystery that the study of the Universe brings home to me it is the one that sits midway between its origin, and the emergence of life. […] Astronomy confronts the remarkable spectacle of what happened in between. »

Le projet Gaia

Le chapitre 14 est intitulé The Future. – La prochaine mission astrométrique, adoptée par l’ASE en 2000, sera réalisée par le satellite Gaia. L’auteur décrit les objectifs de ce projet auquel il est associé depuis 2005. – [Les internautes désireux d’en connaître davantage sur le successeur d’Hipparcos pourront consulter le site Gaia – ESA’s billion star surveyor.]

Les compléments

Dans l’épilogue, Michael Perryman souligne le succès du projet Hipparcos qui a dépassé les attentes. Il souligne quelques-unes des figures marquantes de cette grande réalisation scientifique : Pierre Lacroute (initiateur du projet astrométrique), Franco Emiliani, Hamid Hassan, Catherine Turon, Jean Kovalevsky, Lennart Lindegrem, Eric Høg, Roger-Maurice Bonnet.

À la fin du livre : les références aux 53 notes infrapaginales, des vues en stéréoscopie des amas ouverts Hyades et Pléiades, les remerciements et l’index. Par ailleurs, le sommaire du livre est inséré entre la préface et le prologue, à la page xi.

Quelques remarques sur les citations et les illustrations. Une citation est insérée sous le titre du prologue et les différents titres de chapitres (auteurs des citations) : Fred Hoyle, Thomas Carlyle, William Shakespeare, Confucius, David Gill, Thomas Jefferson, Hermann Bondi, Freeman Dyson, Rensis Likert, Willem Frederik Hermans, Vincent Van Goht, Carl Sagan, Arthur Eddington, Samuel Johnson et Friedrich Nietzsche.

Le volume est illustré par de nombreuses photographies et dessins. Les portraits de plusieurs dizaines de scientifiques ayant contribué au projet Hipparcos sont insérés tout au long de l’exposé. Un grand nombre de photos de groupes et d’instruments scientifiques sont aussi affichées.

Parmi les dessins accompagnant les propos de l’auteur, soulignons ceux-ci : angle d’une seconde d’arc (31), parallaxe (41), mouvements apparents des planètes (45), précession de l'orbite de Mercure (80), ceintures de radiations de Van Allen (126), positionnement sur une orbite géostationnaire (127), disque galactique NGC 4565 (188), vues de la Voie lactée (195), schéma de la Galaxie illustrant le mouvement ascendant et descendant régulier des étoiles (196), diagramme Hertzprung-Russell (210), précession et nutation de la Terre (237), inclination de la Terre (238), oscillation de l'axe terrestre (239), déplacement du Soleil dans la Galaxie (243). Des reproductions d’images tirées du Catalogue Hipparcos et de l’Atlas des étoiles du millénaire [Millennium Star Atlas] : page sur l’étoile Sirius (168); amas des Pléiades (172), déplacement de Groombridge 1830 (199).

Références

Perryman, Michael. – The Making of History’s Greatest Star Map. – Londres / New York : Springer, 2010. – xii, 282 p. – ISBN 978-3-642-11601-8. – [Citations : pp. vii, 255]. – BAnQ : 523.8 P465m 2010. – [Sur le site Archive].

Sinnott, Roger W.; Perryman, Michael A. C. – Millennium Star Atlas : An All-sky Atlas Comprising One Million Stars to Visual Magnitude Eleven from the Hipparcos and Tycho Catalogues and Ten Thousand Nonstellar Objects. – Cambridge (Massachusetts) : Sky Publ. Corp., 1997. – 3 v. XXV-1-516 + IX-517-1032 + IX-1033-1548 p. – ISBN : 0933346840. – [Université de Montréal, Centre de conservation, 101, boul. Marcel-Laurin].

Image

Hipparcos result – typical accuracy of stellar distances (2 juillet 2002) – [Avril 1997 – Crédit : ESA-SP 1200 (Volume 1) – Catalogues Hypparcos et Tycho].

Auteur

Michael Perryman (Site de l’auteur)
Michael Perryman awarded prestigious Tycho Brahe Prize (European Astronomical Society)

Sur la Toile

Hipparcos, une troisième dimension pour la Carte du Ciel (Frédéric Arenou et Catherine Turon – GÉPI / Observatoire de Paris, CNRS UMR 8111)
The Hipparcos Space Astrometry Mission (ESA)
Hipparcos testing (ESA)
Millennium Star Atlas (ESA)

Le projet de la Carte du Ciel (1887-1970)

Gaia dresse le catalogue le plus complet des étoiles de notre galaxie et d’au-delà (ESA)