LA VIE
SCIENTIFIQUE
N O U V E L L E S D E L ' U N I V E R S . . .
La c o m è t e de Halley en vue
Les 16, 18 et 20 octobre 1982, les astronomes américains David C . Jewitt et G . Edward Danielson, utilisant le télescope géant du mont Palomar, dont le miroir a 5 mètres de diamètre, équipé d'un détecteur C C D , système de diodes ultrasensibles, ont pris des clichés sur lesquels a pu être repérée l'illustre voya- geuse, de retour vers nous après son périple elliptique de soixante- seize ans. Toute « chauve », sans chevelure ni longue queue, étant encore trop éloignée du Soleil pour redevenir sous les effets du vent solaire un astre magnifique.
Cette observation a représenté un bel exploit, étant donné qu'il s'agit d'un bloc de quelques kilomètres de diamètre seule- ment, gravitant alors au-delà de l'orbite de Saturne, à plus d'un milliard et demi de kilomètres, réflecteur exigu quant à la lumière reçue du Soleil.
Son éclat apparent, en octobre, était d'une magnitude très élevée, 24,2, donc extrêmement faible, à la limite de perception des plus puissants instruments. Et puis, avec l'accroissement de leur portée augmente le nombre des objets rendus visibles, de sorte que le minuscule noyau cométaire s'est trouvé, à 8" au nord-ouest de Procyon, dans la constellation du Petit Chien (Canis minor), au sein d'un fourmillement d'étoiles dont la plus proche (en perspective), S A O 1 5101, de huitième magnitude, était parti- culièrement gênante.
L a comète a été retrouvée très près de la position prévue et, par des clichés successifs, on a pu s'assurer qu'elle gravitait bien dans la direction voulue et à bonne vitesse.
L a comète de Halley a une longue histoire. Ce fut elle qui, en l'an 371, annonça, pour Diodore de Sicile, la ruine de Lacé- démone. E n 1066, elle apparut au moment même où Guillaume le Conquérant et ses Normands envahissaient l'Angleterre, guidés par la comète, assurent les chroniqueurs. Dans la tapisserie de Bayeux les artistes anglais l'ont représentée. E n 1456, trois ans après la prise de Constantinople par les Turcs, on crut que l'astre chevelu apparu alors annonçait pour l'Europe le danger d'une invasion musulmane, ce qui incita le pape Calixte III à instituer l'angélus de midi, dont Louis X I consacrera l'usage définitif en France. Quant au pape Clément V I I , non seulement il qualifia la comète, en 1532, de « crachat du diable », mais il fulmina son excommunication...
Ce fut après avoir étudié les apparitions des comètes ancien- nement signalées — il y en avait 24 sur lesquelles on possédait des observations assez précises — qu'Edmund Halley (1656-
1742) constata qu'une comète, vue en 1531, ainsi qu'une autre, apparue en 1607, avaient décrit à peu près l'orbite suivie par l'astre de 1680. Il supposa qu'il pouvait s'agir du même corps céleste, accomplissant sa révolution autour du Soleil en soixante- seize ans environ. E n tenant compte de l'action freinatrice des planètes (lesquelles, Jupiter en tête, peuvent aussi, d'ailleurs, exercer selon leur position une action inverse) et bien que l'orbite de Saturne marquât à l'époque la limite du système solaire, ce qui laissait hors du jeu Uranus, Neptune et Pluton, encore à découvrir, Halley put prédire que le retour de la comète en ques- tion se produirait en 1758 ou au début de 1759. C'était la pre- mière fois qu'on indiquait ainsi à l'avance le retour d'une comète.
Les longs calculs de Halley furent repris et perfectionnés par l'astronome Clairault, assisté de Lalande et de Mme Hortense Lepaute (la marraine de l'hortensia), et ce fut le triomphe, mal- heureusement posthume, de Halley : i l eut lieu dix-sept ans après sa mort. L a comète reparut, en effet, passant à son périhélie (point de l'orbite le plus voisin du Soleil) le 12 mars 1759, soit seule- ment une différence d'un mois par rapport à la date calculée en dernier lieu, laquelle était le milieu d'avril. Prévision admirable !
Dans un des plus superbes et torrentiels poèmes de la Légende des Siècles, Victor Hugo a célébré la gloire de Halley :
// avait dit : "Tel jour cet astre reviendra...'"
...Et l'Astre effrayant dit aux hommes: "Me voici!"
(Entre ces deux vers, le premier et le dernier de la pièce, il s'en intercale deux cent soixante et un.)
L a dernière apparition de la comète remonte à 1910. Elle déploya une queue de 110 millions de kilomètres. Elle sera de nouveau à son périhélie, avec le maximum d'éclat, le 9 février 1986.
La comète de Halley, en 1684
Les astronomes ont été fort aises de l'avoir retrouvée. Us n'étaient pas sans inquiétude, car bien des accidents peuvent se produire au cours d'un voyage de soixante-seize ans aux confins du système solaire. Nombre de comètes n'ont jamais été revues, telle celle de Biela, évanouie après le dédoublement de son noyau en 1945-1946. On s'était demandé si la brusque augmentation d'éclat que la comète de Halley avait présentée avant de dispa- raître en 1910 ne signifiait pas rupture du noyau. Et récemment, un groupe de l'observatoire de Meudon qui, dès la fin de 1981, avait essayé de la voir avec le télescope canadien-français-hawaiien de 3,60 m à Hawaii, muni d'une caméra électronique permettant à l'instrument d'atteindre la magnitude limite de 25,6 scruta en vain le ciel.
Les spécialistes ont donc été finalement rassurés. Et c'est de pied ferme que l'on prépare les grandes opérations prévues pour l'exploration de la comète : l'envoi de la sonde Giotto de l'Agence spatiale européenne et des deux sondes soviétiques Venera-Halley, à l'équipement scientifique desquelles la France a beaucoup contribué.
Un immense nuage d'hydrogène en direction du Lion Quatre astronomes américains de l'université Cornell (Etat de New Y o r k ) , Vervant Terzian, Stephen Schneider, Edwin Sal- peter et George Halou, procédaient, en janvier dernier, au réglage du radiotélescope d'Arecibo, le plus grand du monde, installé dans le cratère d'un volcan éteint de Porto Rico.
Pour cette opération, ils cherchaient une région du ciel vide. Us crurent la trouver dans la constellation du Lion. Or il en reçurent des signaux radio qui indiquaient l'existence, à envi- ron 30 millions d'années-lumière, d'un immense nuage d'hydro- gène neutre, plus étendu que notre galaxie, laquelle a 100 000 années-lumière de diamètre, et tournant autour de son centre à une vitesse telle que celle-ci devrait normalement, sous l'effet de la force centrifuge, entraîner sa dispersion.
Par quel noyau de matière invisible, puissamment gravita- tionnel — un trou noir, peut-être... — , ce nuage conserve-t-il sa cohérence ? Et ne représenterait-il pas une partie de la « masse manquante » de l'Univers apparaissant dans les évaluations des astrophysiciens ? Une découverte qui pose donc de profondes questions.
Un pulsar ultra-rapide
Les pulsars sont des étoiles à neutrons, donc d'une fabuleuse densité — de l'ordre de 500 000 millions de tonnes au centimè- tre cube ! — et dont le rayon ne doit pas dépasser une dizaine de kilomètres.
Le premier fut découvert en 1967 par le Britannique Anthony Hewish, ce qui lui valut le prix Nobel de physique en 1974. O n en a depuis dénombré quatre cents. Le plus célèbre
est celui de la nébuleuse du Crabe, qui résulta en 1054 de l'explosion d'une supernova.
Les pulsars doivent leur nom au fait, encore inexpliqué, qu'ils se manifestent par une pulsation électromagnétique à la façon des radiophares : animés d'une très grande vitesse de rota- tion, ils émettent un puissant faisceau d'ondes hertziennes en gira- tion perpétuelle.
Jusqu'ici, le pulsar du Crabe venait en tête quant à la vitesse de rotation, avec une période de 33 millisecondes. De telles vites- ses s'acquièrent progressivement, au fur et à mesure qu'une étoile va se contractant jusqu'à l'état d'étoile à neutrons, en vertu d'un principe de mécanique bien connu, celui de la conser- vation du moment angulaire qui fait qu'un patineur tourne plus vite sur lui-même quand i l abaisse les bras et freine ce mouve- ment sitôt qu'il les écarte de son corps.
E h bien, le fantastique record du pulsar du Crabe est large- ment battu par une autre étoile à neutrons : c'est, en effet, avec une période de 1,6 milliseconde que tournoie le radiophare 4 C 21.53 récemment repéré dans la constellation du Petit- Renard, à 5 000 années-lumière de la Terre, découverte due à une équipe américaine de radioastronomes conduite par Donald C. Baker et travaillant à l'observatoire d'Arecibo.
Les caractéristiques particulières de 4 C 21.53 retiennent toute l'attention des astrophysiciens, qui vont peut-être avoir à reconsidérer les théories actuellement admises concernant les pulsars.
D ' o ù v i e n n e n t les a n t i p r o t o n s « l e n t s » d u r a y o n n e - m e n t c o s m i q u e ?
Le rayonnement cosmique corpusculaire, qui nous parvient perpétuellement de toutes les directions de l'espace, est constitué surtout de protons, secondairement de noyaux d'hélium et, en moins grand nombre, de noyaux plus massifs.
E n 1979, l'équipe de R . Golden, de l'université du Nouveau Mexique, opérant au moyen d'un ballon gigantesque (180 mètres de haut), ayant emporté à 37 kilomètres d'altitude un système détecteur permettant d'identifier la charge et la masse des parti- cules reçues, décelait pour la première fois la présence, en faible proportion, d'antiprotons lancés avec une vitesse proche de celle de la lumière.
L a découverte, extrêmement intéressante, n'avait toutefois pas lieu de surprendre. Des collisions doivent, en effet, se pro- duire entre les particules atomiques du rayonnement cosmique et les noyaux du gaz intergalactique, principalement de l'hydro- gène, d'où la création par paires de nucléons et d'antinucléons dont un certain nombre se propagent longtemps sans annihilation étant donné la très faible densité de la matière dans l'espace cosmique.
Une observation plus récente (1981) faite par Buffington, Schindler et Pennypacker, de l'Institut de technologie de Califor- nie et de l'université de Berkeley, réalisée également au moyen d'un ballon stratosphérique, a révélé de même l'existence d'anti- protons, mais qui, cette fois, posent un problème aux astrophy- siciens parce que beaucoup moins rapides que ceux précédem- ment identifiés, leur vitesse n'étant que de la moitié aux deux tiers de la vitesse de la lumière. Or l'abondance relative de ces antiprotons « lents » est en flagrant désaccord avec le modèle de production par le rayonnement cosmique tel qu'il est admis quant aux antiprotons animés d'une très grande énergie cinétique.
Alors, on s'interroge... Viennent-ils d'antigalaxies, n'assem- blant que des astres constitués d'antimatière, des antiétoiles ?
Si l'Univers a une composition symétrique, d'un côté la matière, de l'autre l'antimatière, celle-ci ne saurait se distinguer de celle-là par l'observation des rayonnements électromagnéti- ques, le photon étant à lui-même sa propre antiparticule, de sorte que la lumière émise par l'antimatière ne diffère absolument en rien, quelle que soit sa longueur d'onde, de celle émise par la matière. Mais i l n'en va pas ainsi pour les particules nucléaires libérées : de la matière ne peuvent s'échapper que des protons tandis que l'antimatière ne peut expédier dans l'espace que des antiprotons. Ces derniers pourraient donc témoigner de l'exis- tence, jusqu'ici hypothétique, d'antigalaxies.
D'autres explications ont été proposées quant à l'origine des neutrons lents. Les théoriciens ont calculé que de mini-trous noirs de masse « faible » (relativement parlant : ne dépassant pas 101 4 grammes, soit 100 millions de tonnes au centimètre cube, au plus...) auraient pu émettre, de bonne heure dans l'évo- lution de l'Univers, des antiprotons, la diminution de leur vitesse originelle ayant dans ce cas résulté de l'expansion universelle.
Les chercheurs s'intéressent aussi beaucoup aux antinoyaux plus massifs, que la théorie prévoit abondants dans l'hypothèse de la symétrie métagalactique matière-antimatière. O n a mis au point un système nouveau de détecteurs d'une très grande sensi-
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bilité, capables d'enregistrer leurs traces. Si l'on parvenait à ce résultat, « ce serait, écrivent J . Demaret et J . Vandermeulen, une extraordinaire révélation, celle de l'existence d'antiétoiles et cela ouvrirait une nouvelle fenêtre sur l'exploration de l'espace extragalactique ».
Cette certitude serait acquise du fait que, dans un choc à haute énergie, la probabilité de production d'un corpuscule décroît vite quand sa masse augmente, si bien qu'il apparaît impossible que de tels antinoyaux proviennent d'une production secondaire, c'est-à-dire ayant pour siège non pas les sources du rayonnement cosmique mais le milieu interstellaire. Ils ne pour- raient avoir pour origine qu'une source, en l'occurrence des étoiles d'antimatière...
L'exploration du ciel dans l'infrarouge et dans l'ultra- violet
Si l'atmosphère laisse passer le rayonnement visible, elle est très absorbante pour l'ultraviolet vers les petites longueurs d'onde et pour l'infrarouge vers les grandes. Au-delà de cet écran, la fenêtre s'ouvre toute grande à ces rayonnements, d'où l'intérêt considérable des observations devenues permises dans l'espace.
Le 25 janvier, une fusée américaine Delta, tirée depuis la base de Vandenberg, a placé à 910 km d'altitude, sur une orbite circulaire héliosynchrone, le satellite I . R . A . S . (lnfra-Red- Astronomical Satellite) porteur d'un télescope à infrarouge.
L'instrument, dont le miroir en béryllium a 57 cm de dia- mètre, est contenu dans une enceinte isolante et refroidi à 2°K par évaporation d'hélium liquide, afin de le soustraire à réchauf- fement par le Soleil. D'autres précautions ont été prises pour assurer constamment une position telle que son axe ne se trouve jamais à moins de 60 degrés angulaires du Soleil, 20° de la Lune et 66° du bord de l'horizon terrestre, Terre et Lune étant sources de chaleur non négligeables. Cette attitude est assurée au moyen d'un système de senseurs couplés à des microfusées d'orienta- tion.
L a réserve d'hélium (475 litres) rend le télescope utilisable pendant dix mois, ce qui sera plus que suffisant pour permettre aux 62 détecteurs groupés au foyer optique de cartographier complètement le ciel dans les quatre bandes de l'infrarouge cor- respondant au maximum de sensibilité de ces détecteurs, centrées sur 12, 25, 60 et 100 microns de longueur d'onde.
Deux enregistreurs magnétiques stockent les données obte- nues pour les transmettre, à chaque passage, au centre de récep- tion de Chilton, près d'Oxford, d'où les signaux sont transmis pour traitement au Centre planétaire de la N . A . S . A . , en Cali- fornie.
Comme c'est par centaines de mille que de nouvelles sour- ces infrarouges vont se révéler, i l est probable que bien des sur- prises sont réservées aux astronomes, concernant le cœur mysté- rieux de notre galaxie, les étoiles en formation, les nuages moléculaires...
Les observations faites à l'autre extrémité du spectre pro- mettent d'être non moins fructueuses. L ' U n i o n soviétique a pro- cédé, le 23 mars, au lancement d'un satellite d'astronomie
« Astron », auquel a été confiée l'expérience franco-soviétique U . F . T . , qui a pour objet de recueillir de nouvelles données d'astrophysique dans le domaine de l'ultraviolet : formation des étoiles, évolution des noyaux des galaxies, pertes de masse... Cette expérience a été conçue par le Laboratoire d'astronomie spatiale (L.A.S.) du Centre national de la recherche scientifique de Mar- seille et l'observatoire de Crimée en U.R.S.S.
L a charge utile scientifique est constituée d'un télescope de 5 m de long et de 80 cm de diamètre, ayant une distance focale de 8 m, auquel est associé un spectromètre de fabrication fran- çaise à haute résolution spectrale (0,4 angstrôm) permettant l'observation des astres en ultraviolet lointain entre 1 150 et 3 500 angstrôms de longueur d'onde. L'ensemble instrumental, d'une masse de 450 kg, est monté sur un véhicule du type « Venera » de 3,5 tonnes, adapté à la mission.
L'orbite très elliptique du satellite présente l'avantage d'un temps d'observation important en dehors des perturbations ter- restres ou de celles provoquées par la ceinture de V a n Allen.
Ses paramètres : apogée, 200 000 km ; périgée, 2 000 km ; révo- lution, 4 jours et 2 heures ; inclinaison, 51,5".
En quête des extraterrestres...
Existe-t-il d'autres êtres vivants dans les profondeurs du Cosmos ? Pourquoi pas ? On a identifié dans les espaces inter- stellaires diverses molécules organiques et, sur des planètes réu- nissant, à bonne distance de leur soleil, des conditions analogues à celles dont bénéficie la nôtre, ces molécules, aptes à se complexi- fier, ont pu produire la gamme des acides aminés, constituants
fondamentaux des protéines, elles-mêmes substances caractéristi- ques de la matière vivante.
Or, des planètes propices, il ne doit pas en manquer dans l'Univers, étant donné les milliards d'étoiles fourmillant dans les galaxies et les innombrables systèmes planétaires possibles. O n peut donc supposer que d'éventuels extraterrestres, parvenus à un certain degré de civilisation, curieux comme nous-mêmes d'explorer le Grand Tout, envoient au loin, vers l'inconnu, des signaux se distinguant nettement des bruits hertziens naturels.
E n partant de cette hypothèse, Pastrophysicien américain Cari Sagan avait, dans les années soixante, lancé le projet O Z M A , programme d'écoute systématique des émissions radio venant de l'espace. Depuis lors, d'autres tentatives ont eu lieu, dont une effectuée avec le radiotélescope de Nançay, totalisant 5 000 heures d'écoute. Cela, sans résultats : aucun « message » n'a été capté...
Mais la partie n'est pas pour autant jugée perdue par plu- sieurs astrophysiciens qui considèrent que les progrès récents de la radioastronomie, de l'exploration spatiale et de la biologie doivent permettre de donner des bases à une bioastronomie encore toute conjecturale à l'heure actuelle.
Des conférences internationales se sont tenues sur le sujet en Arménie (1971), à Montréal (1979) et, dernière en date, à Pagras, en Grèce (1982), au cours de laquelle, sous l'impulsion de M . D . Papagiannis, professeur à l'université de Boston, l'Union astronomique internationale a créé une commission ayant pour principaux objectifs, outre la détection d'éventuels signaux radio extraterrestres, toutes recherches relatives aux planètes apparte- nant à d'autres systèmes solaires, demeurant invisibles parce que masquées par l'intense lumière qu'émet l'étoile centrale mais dont la présence peut néanmoins être révélée par les très faibles oscil- lations qu'elles y provoquent.
De la nouvelle commission font partie plus de deux cents astronomes de vingt-huit pays, dont sept Français. L ' u n de ceux-ci, Jean Heidmann, de l'observatoire de Paris-Meudon, nous donne les précisions suivantes.
Des moyens d'écoute radio plus performants sont en cours de développement en U.R.S.S., au Japon, aux U . S . A . Et l'on pense avoir vers 1987 des récepteurs ayant des millions de canaux simultanés pour écouter dans le « trou de l'eau », c'est-à-dire entre les raies de 18 et 20 centimètres de longueur d'onde de O H et H , recherche particulièrement intéressante, étant donné que l'eau est l'élément essentiel à la vie. U n émetteur de 1 kilowatt
deviendrait détectable à 100 années-lumière de distance. Des interféromètres sont également mis au point aux Etats-Unis pour rechercher des planètes géantes du genre Jupiter ou même moyennes, du genre Terre, autour des cent étoiles les plus pro- ches de nous.
Jean Heidmann se montre chaleureusement optimiste. « Les percées scientifiques et technologiques des années quatre-vingt, si elles sont soutenues financièrement, permettent, nous dit-il, d'espérer un futur passionnant pour cette entreprise difficile, la bioastronomie. Il y a là un problème majeur qu'il nous faut résoudre pour donner une dimension nouvelle à l'idée que nous avons de notre place dans l'Univers, aussi bien en espace et en temps qu'en intelligence, en conscience et en civilisation. »
F E R N A N D L O T
A L'ACADEMIE DES SCIENCES MORALES ET POLITIQUES 16 M A I :
M . Jacques Ruffïé, correspondant de l'Académie des sciences : Darwin, cent ans après.
30 M A I :
M . Henri Guitton, membre de l'Institut : Tendances actuelles de l'économie.
6 J U I N :
M . Georges Riond, président du Rayonnement français : te Rayonnement français.
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