MARC LACHIÈZE REY : SON BLOG SUR LES SATELLITES
PLANÉTAIRES. (19/12/2012)
M
Lachièze Rey est un de nos plus éminents astrophysiciens, il tient un blog
que vous pouvez
accéder ICI.
Une
de ses dernières interventions concerne la formation des satellites planétaires
que je reprends ci après :
A
toutes les échelles cosmiques, les astronomes observent de nombreux objets:
étoiles et galaxies; plus près de nous planètes, satellites, astéroïdes,
comètes... Une grande partie de la communauté des astrophysiciens se
consacre à comprendre quand et comment ces objets se sont formés.
Le
problème est particulièrement intéressant pour les planètes et satellites
de notre Système Solaire. Ils sont suffisamment proches pour que les
observations nous apportent de nombreux indices concrets. Et ils concernent
directement la question de l'origine de la vie... Le plus étonnant tient à
leur très grande diversité, alors que l'on estime que c'est un processus général
qui a présidé à leur formation.
Notre
Système Solaire s'est formé il y a 4.5 milliards d'années, à partir de
la condensation (sous son propre poids) d'un gigantesque nuage gazeux, la Nébuleuse Protosolaire.
Les
planètes auraient pris naissance en même temps que le Soleil lui-même,
même si leur apparence initiale n'était pas celle d'aujourd'hui.
Immédiatement
après sa formation, le
jeune Soleil était entouré d'un nuage de gaz (hélium et
hydrogène principalement) parsemé de poussières en suspension.
Ce
nuage a pris la forme d'un disque, ou d'un anneau, en rotation autour
de l'étoile centrale.
L'accumulation
progressive de poussières a conduit d'abord à la formation de corps
de petites dimensions comme des cailloux puis, grâce à la gravité, en
corps kilométriques (appelés planétésimaux).
Ceux-ci,
en se rencontrant et en s'agglomérant, ont fini par atteindre la taille
d'une planète.
Mais comment ce
processus général a-t-il pu engendrer une telle diversité: planètes
petites ou grandes; gazeuses ou rocheuses,...
Et quid des
satellites? Pourquoi la terre n'en n'a qu'un (la Lune) alors
que Saturne en possède presque 60?
Même
si aujourd'hui seule Saturne est entourée de grands anneaux massifs, il
n'est pas impossible que dans le passé, les anneaux aient été présents
autour de toutes les planètes du Système Solaire.
L'idée
leur est venue en analysant les données
de la mission Cassini qui, depuis 2002, étudie de près
la planète Saturne, et notamment ses anneaux. Bien que d'apparence
paisible, il sont le siège d'une intense activité, notamment des échanges
continus (de matière) avec les satellites.
En
particulier, les images de Cassini ont révélées que des
"grumeaux" de glace se forment au voisinage du bord des anneaux.
Ces grumeaux sont des précurseurs de satellites.
En
modélisant ensuite ce processus à l'aide de simulations numériques, les
astrophysiciens ont découvert que les anneaux engendraient des
satellites: satellites de glace car les anneaux sont de très fins disques
constitués de petits morceaux de glace.
Ils
ont vérifié comment la dynamique des échanges de matière dans les
anneaux pouvait déplacer les petits corps ainsi formés: après
s'être détachés et éloignés, ils deviennent des satellites en
orbite autour de la planète.
Prédiction
du modèle: les plus petits des satellites de Saturne (telles que
Janus ou Pandore) auraient pu se former beaucoup plus tard que le
système solaire lui-même, peut-être -suggèrent-ils- il y
a moins de 10 millions d'années seulement.
Le
modèle tient compte du fait que, une fois formés, les satellites se déplacent
sous l'influence combinée de la planète, des autres satellites et de la
matière des anneaux.
Malgré
des conditions très différentes, la Lune aurait pu se former
selon le même processus.
La
Terre, à la suite d'une collision, aurait été entourée d'un nuage
de débris.
Ce
dernier se serait organisé pour former un anneau massif autour de
notre planète qui aurait, de la même manière, donné naissance à notre satellite.
Pourquoi
un seul et non pas une multitude? Pourquoi ici plutôt que là?
Le
modèle semble pouvoir expliquer toutes ces caractéristiques.
En
effet, quand un disque est massif (comparativement à sa planète), comme le
disque protolunaire, il s'étale très rapidement et le matériau s'accumule
rapidement dans un unique corps qui consomme tout l'anneau.
Quand
l'anneau est de faible masse comparativement à sa planète, comme les
anneaux de Saturne, il s'écoule très lentement et une myriade de petits
satellites naissent à son bord et s'éloignent rapidement en raisons des
effets de marées avec la planète.
Ainsi,
la différence entre
les myriades de satellites des planètes géantes et le satellite unique de
la Terre tiendrait juste à la masse initiale du disque qui les a engendrés.
Cette
théorie semble bien s'appliquer également aux satellites des planètes
géantes Uranus et Neptune qui sont organisés selon la même architecture.
Les deux planètes auraient eu de grands anneaux, comme Saturne, dans un
passé lointain!
Ceci
n'est encore qu'un modèle hypothétique, et non pas une théorie admise.
Mais il semble capable de fournir des explications à plusieurs questions. Pourquoi,
par exemple, les satellites les plus gros sont les plus éloignés de
la planète. Il prévoit aussi la présence d'une accumulation
de satellites près de leur lieu de leur naissance, sur le bord externe des
anneaux (limite de Roche) en accord avec le système planétaire de
Saturne.
La
répartition et la taille des satellites des quatre planètes géantes
(Jupiter, Saturne, Neptune, Uranus).
Crédits
SAp/Animea
Toutes les planètes auraient autrefois
possédé des anneaux, éventuellement perdus par la suite en raison,
précisément, de la formation de satellites.
L'idée,
si elle se confirme, pourrait apporter un éclairage nouveau sur
l'origine de la vie; et sur la possibilité d'une vie ailleurs dans le Système
Solaire: si les planètes ne semblent pas capables de l'accepter,
les satellites le peuvent peut-être davantage.
Ceux
de Jupiter regorgent de glace. Pourrait-elle, en fondant sous l'effet de l'énergie
des marées ou du rayonnement solaire, engendrer un environnement
habitable? Et n'oublions pas que, depuis quinze ans, près d'un millier
d'exoplanètes ont été découvertes hors du Système Solaire,
dans notre galaxie: en orbite autour d'une étoile centrale, comme notre
Terre autour du Soleil.
ATOMES ET PHOTONS :VIDÉO DE LA CONF DE CCT À L’ACADÉMIE DES SCIENCES (19/12/2012)
Le
20 Novembre 2012 a eu lieu une séance publique de l’Académie
des Sciences à Paris, à cette occasion Claude Cohen-Tannoudji, Membre
de l'Académie des sciences, Prix Nobel de physique, a donné une conférence
sur le thème « atomes et photons »./
En
voici le résumé :
Au
cours des dernières décennies, des avancées spectaculaires ont été réalisées
dans notre compréhension des processus fondamentaux d'interaction matière-rayonnement et dans notre maîtrise des atomes et des sources lumineuses.
De
nouveaux domaines de recherche sont apparus, comme le pompage optique,
l'optique quantique, les processus multi-photoniques, les atomes ultrafroids,
la condensation de Bose Einstein, les gaz de Fermi dégénérés.
De
nombreuses applications de ces travaux ont vu le jour, comme les lasers, les
horloges atomiques, l'imagerie par résonance magnétique. Un dialogue
fructueux s'établit entre la physique atomique et d'autres domaines comme
la physique statistique et la physique de la matière condensée.
L'exposé
passera en revue un certain nombre de ces développements et essaiera d'en
tirer quelques leçons pour l'avenir.
On
voit les différentes couches bien découpées un peu comme des plaques de
gypse ou d'ardoise qui se détachent.
La
zone couverte par cette image : 90 cm.
La
Chemcam a été utilisée à cet endroit ainsi que l’analyseur SAM.
Curiosity
est maintenant en train de descendre vers le lieu baptisé Yellowknife.
Où
se trouve Curiosity ? Voir la photo ci-contre.
Arrivé
à Yellowknife Bay, Curiosity devrait utiliser sa foreuse pour la première
fois.
Revenons
un peu en arrière, avant de quitter Rocknest, Curiosity a procédé à des
analyses avec CheMin et SAM, en octobre et novembre 2012. La caméra MAHLI a
photographié la variété des grains du sol martien à cet endroit.
Photo
de gauche : du 4 Oct 2012, couvre une zone de 2x2,2 cm et montre la
variété des grains de sable de cette portion de Rocknets.
On
remarque des grains qui peuvent être translucides ou même gris ou blanc.
On remarque même des sphérules bleu-gris.
On
pense que ces sphérules se forment lors d’impact comme sur Terre, ce sont probablement
des genres de tectites. La plus grande fait 650 microns.
Photo
de droite : du 20 Oct 2012, représente une vue zoom d’une partie de
petits grains examinés par Curiosity après passage dans un filtre à
l’entrée de CHIMRA.
Sa
vitesse de rotation sur lui-même : de l’ordre de 3 ou 4 jours.
Prochain
passage plus près en 2488 ; 5,8 millions de km !
Un
vieil ami est aussi repassé ces
jours-ci : Toutatis qui nous a aussi frôlé le 12 Décembre 2012
(le 12.12.12!!) d’une distance de 7 millions de km.
Il
est un peu plus gros que le précédent, 5km de dimension. Son passage près
de la Terre a aussi permis une étude photographique complète et même un
film a été tourné.
Toutatis
est bien connu, il repasse tous les 4 ans. Il a été découvert en 1989.
On
pense qu’il pourrait être un assemblage de plusieurs astéroïdes.
Il
ne présente aucun danger pour la Terre.
Il
est intéressant de noter la façon dont Toutatis tourne sur lui-même, ce
que vous pouvez voir sur le
film ci-après.
Le
télescope spatial vient de découvrir 7 nouvelles galaxies primitives qui
se sont formées avant 13 milliards d’années, donc très proches du Big
Bang.
Une
de ces galaxies aurait un redshift de 11,9 soit vieille de 13,3 milliards d’années.
On
rappelle que l’Univers actuel est âgé de 13,7 Milliards d’années.
Ces
observations semblent indiquer que le nombre de galaxies augmente avec le
temps et qu’elles se seraient formées progressivement et non pas
soudainement en une sorte d’explosion de naissances galactiques.
Elles
sont aussi beaucoup plus denses que les galaxies actuelles.
Les
temps d’exposition ont été beaucoup plus longs que les fois précédentes.
Bien
entendu les nouveaux filtres de Hubble ont été aussi mis à contribution.
Je
commence à vraiment m’inquiéter : que deviendrons nous quand Hubble
tombera en panne ???
Je
signale que la présentation que j'ai donnée sur les 20 ans en orbite de
Hubble (ppt avec animations video) est disponible au téléchargement sur
ma liaison ftp et s'appelle. 20 ANS HUBBLE.zip elle
est dans le dossier CONFÉRENCES JPM, choisir avant l'étiquette
planetastronomy.com)
Ceux
qui n'ont pas les mots de passe ou qui ne s’en souviennent pas, doivent me
contacter avant.
En
observant avec le Très Grand Télescope de l’ESO, le VLT, et le télescope
Canada-France-Hawaï, le CFHT, des astronomes ont identifié un corps qui
est très probablement une planète sans étoile, errant dans l’espace.
C’est
ce que l’on appelle une planète « orpheline », en anglais on
utilise plutôt le terme de rogue planet, c’est à dire solitaire (rogue a
aussi un autre sens : filou, escroc, bandit).
Une planète solitaire est une planète qui ne tourne
autour d’aucune étoile.
Celle-ci
est particulièrement intéressante car elle est proche de nous, une
centaine d’années lumière.
Sa
proximité relative et l’absence d’étoile brillante dans ses environs
ont permis à l’équipe d’étudier son atmosphère de manière très détaillée.
Cet objet a également permis aux astronomes d’avoir « un premier regard
» sur les exoplanètes qu’il sera possible de photographier autour d’étoiles
autres que notre Soleil avec les futurs instruments.
Les
planètes errantes sont des objets de masse planétaire vagabondant dans
l'espace sans aucun lien avec une étoile. Des exemples possibles d'objets
de ce type ont été découverts précédemment, mais sans pouvoir connaître
leur âge, il n'était pas possible de savoir s'il s'agissait de planètes ou de naines brunes – des étoiles ratées
qui n'ont pas assez de masse pour déclencher les réactions qui font
briller les étoiles.
Mais
les astronomes viennent de découvrir un objet nommé CFBDSIR2149 (Canada-France
Brown Dwarfs Survey), qui semble faire partie d'un courant de jeunes étoiles
proches connu sous le nom de groupe stellaire en mouvement AB Doradus.
Les
chercheurs ont trouvé cet objet en observant avec le Télescope Canada
France Hawaï (CFHT) et ont eu recours à la puissance du VLT de l'ESO pour
étudier ses propriétés.
Le
groupe stellaire en mouvement AB Doradus est le groupe de ce type le plus
proche du Système Solaire. Ses étoiles se déplacent en même temps dans
l'espace et l'on suppose qu'elles se sont formées à la même période. Si
l'objet est associé à ce groupe en mouvement – et par conséquent il
s'agit d'un petit objet – il est possible de déduire bien plus
d'informations sur lui, dont sa température, sa masse ainsi que la
composition de son atmosphère : 4 à 7 fois la masse de Jupiter et une
température de 430°C.
Il
subsiste toutefois une petite probabilité pour que cette association avec
ce groupe en mouvement soit due au hasard.
Le
lien entre ce nouvel objet et le groupe en mouvement est l'élément clé
qui permet aux astronomes de trouver l'âge de cet objet :Âge de 50 à 120 millions d’années.
Il s'agit du premier objet de
masse planétaire isolé jamais identifié au sein d'un groupe stellaire en
mouvement et son association avec ce groupe en fait la planète errante
potentielle la plus intéressante identifiée jusqu'à présent.
«
Chercher à voir des planètes autour de leur étoile, c'est comme vouloir
étudier une luciole située à un centimètre d'un puissant phare de
voiture relativement éloigné, » explique Philippe Delorme (Institut
de planétologie et d'astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph
Fourier, France), premier auteur de cette nouvelle étude. « Cet objet
errant se trouvant à une relative proximité de la Terre nous offre
l'opportunité d'étudier « la luciole » de manière détaillée,
affranchi de la lumière aveuglante de la voiture. »
Les
objets errant librement comme CFBDSIR2149 sont supposés se former soit
comme une planète normale qui aurait ensuite été éjectée de son système,
soit comme des objets isolés tels que les plus petites étoiles ou les
naines brunes.
Dans
les deux cas, ces objets attisent la curiosité – en tant que planète
sans étoile ou en tant qu'objets les plus minuscules possible dans une
gamme allant des étoiles les plus massives aux plus petites naines brunes.
«
Ces objets sont importants car ils peuvent nous aider à mieux comprendre
comment des planètes peuvent être éjectées de leur système planétaire,
ou comment des objets très légers peuvent résulter du processus de
formation stellaire, » précise Philippe Delorme. « Si ce petit objet est
une planète qui a été éjectée de son système natif, il évoque de manière
évidente l'image de ces mondes orphelins, dérivant dans le vide intersidéral.
»
Ces
mondes pourraient être courants – peut-être aussi nombreux que les étoiles
normales. Si CFBSIR2149 n'est pas associé au groupe en mouvement AB Doradus,
il est plus difficile d'être sûr de sa nature et de ses propriétés et il
pourrait plutôt être caractérisé en tant que petite naine brune. Les
deux scénarios représentent d'importantes questions sur la manière de se
former et d'évoluer des planètes et des étoiles.
«
Des travaux futurs pourraient confirmer que CFBSIR2149 est une planète
errante, » conclut Philippe Delorme. « Cet objet pourrait être utilisé
comme point de référence pour comprendre la physique des toutes les
exoplanètes similaires qui seront découvertes par les futurs systèmes spéciaux
d'imagerie à haut contraste tel que l'instrument SPHERE qui sera installé
sur le VLT. »
VLT :
L’ESO VIENT D’INSTALLER UN NOUVEL INSTRUMENT : LE KMOS. (19/12/2012)
Un
nouvel instrument très puissant, appelé KMOS, vient
tout juste d’être testé avec succès sur le très grand télescope,
le VLT, de l’ESO à l’Observatoire de Paranal au Chili.
Voici
ce qu’en dit l’ESO :
KMOS
est exceptionnel, car il sera capable d’observer non pas un, mais
vingt-quatre objets en même temps dans l’infrarouge et il étudiera
leur structure interne simultanément.
Il
fournira des données cruciales pour nous aider à comprendre comment les
galaxies se sont développées et ont évolué dans l’Univers primordial
– et le fera beaucoup plus vite que cela n’a été possible jusqu’à
maintenant.
KMOS a été construit par un consortium
d’Universités et d’Instituts au Royaume-Uni et en Allemagne en
collaboration avec l’ESO.
KMOS (K-band Multi-Object Spectrograph –
spectrographe multiobjet dans la bande K), installé au foyer du Télescope
Unitaire 1 du VLT à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili, a réalisé
sa première lumière avec succès.
Durant quatre mois à partir du mois d'août,
cet instrument de 2,5 tonnes a été amené d'Europe, réassemblé, testé
et installé au fil des mois suivant un planning strict. Ces moments
constituaient le résultat de plusieurs années de conception et de
construction par des équipes au Royaume-Uni et en Allemagne ainsi qu'à
l'ESO.
KMOS est le second des instruments de
seconde génération à être installé sur le VLT de l'ESO (le premier a été
X-shooter – voir eso0920).
« KMOS enrichira de capacités nouvelles très
intéressantes la série d'instruments du VLT de l'ESO.
Son succès initial rend hommage au dévouement
de l'importante équipe d'ingénieurs et de scientifiques.
L'équipe espère de nombreuses futures découvertes
scientifiques avec KMOS, une fois que l'instrument aura passé tous les
tests de qualification, » explique Ray Sharples (University of Durham,
Royaume-Uni), un des co-PI (un des chercheurs principaux) de KMOS.
Pour étudier les premières années de vie
des galaxies, les astronomes ont besoin de trois choses,
·observer
dans l'infrarouge (à cause du décalage vers le rouge des
objets lointains),
·observer
beaucoup d'objets à la fois et,
·pour
chacun de ces objets, préciser comment leurs propriétés varient en
fonction de leur localisation (Cette technique, connue sous le nom de spectroscopie intégrale
de champ, permet d'étudier simultanément les propriétés de différentes
parties d'un objet comme une galaxie, afin d'étudier sa rotation et de
mesurer sa masse. Elle permet aussi de déterminer la composition chimique
ainsi que d'autres propriétés physiques dans différentes parties de
l'objet.)
KMOS peut faire toutes ces choses en même
temps. Jusqu'à maintenant, les astronomes pouvaient observer beaucoup
d'objets en même temps ou étudier en détail un seul objet. Avec KMOS, en
étudiant les propriétés de beaucoup d'objets simultanément, une telle étude
peut maintenant être faite en quelques mois.
KMOS
a des bras robotisés qui peuvent être positionnés de manière indépendante
à la bonne place pour saisir la lumière de 24 galaxies lointaines,
ou d'autres objets, simultanément.
Chaque bras positionne une grille de 14 par
14 pixels sur un objet et chacun de ces 196 points collecte la lumière
provenant de différentes parties de la galaxie et la décompose dans les
différentes couleurs du spectre.
Ces faibles signaux sont enregistrés par de
très sensibles détecteurs infrarouges.
Cet instrument remarquablement complexe a
plus d'un millier de surfaces optiques qui ont dû être fabriquées avec
une grande précision et soigneusement alignées
Photo crédit : ESO/G. Lombardi
« Je me souviens, il y a huit ans, quand le
projet a commencé, combien j'étais sceptique à propos de la complexité
de KMOS.
Mais aujourd'hui nous observons et
l'instrument fonctionne à merveille, » explique Jeff Pirard, le membre de
l'ESO responsable de l'instrument. « De plus, ça a été un réel plaisir
de travailler ensemble avec l'équipe KMOS.
Ils sont vraiment professionnels et nous
avons passé de bons moments en travaillant ensemble. »
KMOS a été conçu et fabriqué par un
consortium d'Instituts travaillant en collaboration avec l'ESO.
Il s'agit des Instituts suivants : Centre
for Advanced Instrumentation, Department of Physics, Durham University,
Durham, Royaume Uni, Universitätssternwarte München, München, Allemagne,
the Science and Technology Facilities Council's UK Astronomy Technology
Centre, Royal Observatory, Edinburgh, Royaume Uni, Max-Planck-Institut für
Extraterrestrische Physik, Garching, Allemagne, Sub-Department of
Astrophysics, University of Oxford, Oxford, Royaume Uni.
Je suis très enthousiaste concernant les
fantastiques opportunités qu'offre KMOS pour étudier les galaxies
lointaines. La possibilité d'observer 24 galaxies simultanément nous
permettra de construire un échantillon de galaxies d'une taille et d'une
qualité sans précédent. La collaboration entre tous les partenaires et
l'ESO n'aurait pas pu être meilleure et je suis très reconnaissant envers
toutes les personnes qui ont contribuées à KMOS, » conclut Ralf Bender (Universitätssternwarte
München, Allemagne), un des co-PI.
GRAIL
:.FIN DE MISSION PERCUTANTE. (19/12/2012)
Image credit: NASA/GSFC/MIT/Caltech/IPGP
Les deux sondes ont parfaitement exécuté leur
mission, la détermination exacte de la gravité lunaire.
Elles ont atteint leur durée de fonctionnement
et on les a dirigé ce 17 décembre 2012 vers un sommet lunaire pour un
impact.
Ce site dont on voit la représentation
ci-contre a été baptisé Sally Ride en l’honneur de l’astronaute des
missions navette qui est morte récemment d’un cancer.
Ce site se trouve près du Pôle N de la Lune,
une montagne de 2500m de haut.
Les sondes ont percuté cette montagne à la
vitesse de 1,7km/s.
Maria Zuber du MIT (photo ci-contre) PI de
cette mission est particulièrement contente de la réussite complète de
cette mission et du fait d’avoir choisi ce nom de Sally Ride pour cet
endroit de la Lune, qui sera maintenant baptisé ainsi pour l’éternité.
En parallèle avec sa mission scientifique de
mesure de la gravité, ces sondes emportaient une caméra (la MoonKAM) qui a
pris plus de 115.000 photos à destination du public, les cibles photographiées
étaient proposées par les écoles et particuliers.
La taille des cratères d’impact devrait être
déterminée par LRO dans les semaines qui viennent.
Voici la nouvelle carte de la gravité lunaire
(voir aussi la vidéo plus bas).
On y voit des détails jamais détectés
auparavant : structures tectoniques, bassins volcaniques, cratères etc…
D’après Maria Zuber, le champ de gravité
lunaire préserve le bombardement qui s’est produit dans le passé, en révélant
l’intérieur même jusqu’à la croûte profonde.
Ces mesures ont permis de déterminer l’épaisseur
moyenne de la Lune : entre 34 et 43 km, 10 à 20km de moins que ce que
l’on pensait.
Une telle valeur rend la composition de la Lune
similaire à celle de la Terre et confirme la théorie du grand impact.
Vidéo de la gravité lunaire.
Quelques détails supplémentaires :
Carte
des anomalies gravitationnelles de
type « Bouguer » (d’après Pierre Bouguer), c’est à dire ce
qui reste de la gravitéquand
les attractions dues à la topographie de surface ont été supprimées.
Elles représentent les anomalies de masseà l’intérieur de la Lune, probablement dues aux variations d’épaisseur
de la croûte.
Les zones rouges ont un champ gravitationnel
plus fort que les zones bleues.
Sur
ces cartes on représente la densité de la croûte lunaire de la face
visible (en anglais near side) et celle cachée (à droite, en anglais far side).
Le rouge correspond à des valeurs supérieures
à la densité moyenne et le bleu à des valeurs inférieures.
La densité moyenne de la croûte est de 2,55,
valeur un peu plus faible (de 12%) que ce que l’on croyait.
Le plus grand bassin se trouve au Pôle Sud de
la face cachée, c’est le bassin Aitken, il a une densité plus importante
qu’ailleurs car il contient du Fer.
On
peut voir sur la
carte suivante la représentation des bassins les plus typiques à
l’aide de grands cercles noirs.
HERSCHEL:.L’UNIVERS
INVISIBLE À NOTRE PORTÉE. (19/12/2012)
(crédit photo ) :
ESA/Herschel/SPIRE)
En combinant les observations du télescope
spatial Herschel et du Keck à Hawai; les
astronomes ont mis au jour de nouvelles galaxies à flambées d’étoiles
(starburst galaxies en anglais) qui étaient jusque-là inconnues. Celles-ci
ont révélé un taux extrêmement important de formation d’étoiles (SFR :
star formation rate).
Cette illustration représente la distribution
de près de 300 galaxies au cours de l’histoire de l’Univers. Elle est
basée sur les observations d’Herschel, les redshifts étant mesurés par
le Keck. La lumière de ces galaxies a été émise au cours des 10 derniers
milliards d’années, certaines même au delà de ces 10 milliards d’années,
lorsque l’Univers était très jeune. Pour information 5 galaxies repères
(prises par Hubble) sont représentées dans la partie supérieure de
l’image.
Copyright:
ESA - C. Carreau/C. Casey (University of Hawai'i); COSMOS field:
ESA/Herschel/SPIRE/HerMES Key Programme; Hubble images: NASA, ESA
Les galaxies à flambées d’étoiles donnent
naissance à des centaines d’étoiles de type solaire tous les ans, par
comparaison, notre propre Galaxie ne produit qu’une étoile solaire par
an!
Ces galaxies génèrent tellement de lumière
qu’elles devraient dépasser la nôtre en luminosité, mais ce n’est pas
le cas, car une énorme quantité de gaz et de poussières est produite qui
obscurcit la vue dans le domaine visible.
Heureusement cette poussière est chauffée par
les étoiles chaudes en formation, et réémettent de la lumière dans le
domaine Infra Rouge qu’Herschel peut détecter, donnant ainsi accès à la
température et à la luminosité de ces galaxies entourées de poussière.
De ces mesures on peut en déduire le taux de
formation d’étoiles.
On se demande quel est le mécanisme qui déclenche
de telles galaxies.
Il y a deux scénarios possibles pour le moment :
·Soit une collision violente entre galaxies
·Soit une accrétion régulière de gaz du milieu inter
galactique, gaz qui existait en grande quantité à l’époque.
On pense à sa fin prochaine en Mars 2013 (plus
d’Hélium).
Herschel étant en orbite autour du second
point de Lagrange (L2) du système Terre-Soleil - un point d'équilibre
(instable) accompagnant la rotation de la Terre autour du Soleil, la
question du parking d'Herschel sur une trajectoire sûre se posait.
En effet l'orbite d'Herschel est instable et nécessite
des repositionnements réguliers. Il
fallait donc trouver une orbite stable, où Herschel serait placé sans
assistance nécessaire.
Finalement, Herschel sera mis sur une orbite héliocentrique
(autour du Soleil) stable, et pour toujours !
Voici
une vue de l’Europe et de l’Afrique la nuit.
L’imageur
VIIRS est sensible dans l’IR, c’est la raison pour laquelle de fins détails
peuvent être détectés la nuit. (feux, aurores, lumière des villes etc..)
La
NASA produit même une animation vidéo des faces terrestres plongées dans
le noir.
LES
MATHÉMATIQUES DE L'ASTRONOMIE PAR B LELARD (19/12/2012)
Voici une nouvelle rubrique dans vos Astronews,
suite à une demande forte, notre ami Bernard Lelard, Président de
l'Association d'astronomie VEGA de Plaisir (Yvelines) se propose de nous
faire découvrir la genèse des mathématiques qui ont été utiles à
l'Astronomie dans cette rubrique qui comportera de nombreuses parties.
L’astrophysicien
new yorkais Brian Greene
revisite en ce moment à la télévision sur ARTE l’énergie quantique du
vide alors que « la
nature a horreur du vide « disait Blaise Pascal du haut
des 53 mètres de la tour Saint Jacques à Paris en essayant de répéter
ses expériences au Puy de Dôme sur la pression atmosphérique.
En pesant les
colonnes d’air il avait inventé le vide mais rata l’expérience en
raison d’une trop faible hauteur.
Cependant
on immortalisa l’essai en 1856 par une statue du prêtre mathématicien.
La tour en question
est le seul vestige de la destruction del’Église Saint Jacques de la Boucherie par les révolutionnaires
de l’an V.
L’étude de la
pression atmosphérique, la formulation des coniques et l’approche des
touchantes (tangentes) étaient les grands sujets du moment qu’étudiaient
Pascal, Roberval, Cavalleri, Wallis, Gassendi, Huygens et Torricelli.
Roberval (1602,
1675), qui s’appelait Gilles Personier (ou même Personne), était né à
Roberval dans l’Oise en plein champ tandis que sa mère moissonnait. Le
curé de Rhuis, par ailleurs aumônier de la reine Marie de Médicis, lui découvrant
une exceptionnelle curiosité, le dote d’un solide enseignement en mathématiques.
Ainsi Gilles Personne, se faisant appeler Roberval, devint pendant 10 ans
professeur ambulant –statut inexistant de nos jours- en mathématiques,
grec et géographie. Il servit souvent d’intermédiaire entre Fermat et
Mersenne et deviendra ainsi l’un des 7 fondateurs de l’Académie des
Sciences. En 1634 il conquit la chaire de mathématiques au Collège de
France. Cette chaire étant remise au concours tous les 3 mois, Roberval,
pour conserver son poste, ne divulguait ses découvertes que le jour du
concours et tint ainsi 40 ans. Parmi les découvertes qu’il publiait lors
des concours : le calcul des aires des paraboles et des hyperboles en
utilisant la méthode des indivisibles du prêtre astronome Cavalieri
qu’il s’appropria. Il s’agissait de considérer que les volumes et les
surfaces étaient en fait des agrégats de lignes et de feuillets
indivisibles afin de ne pas recourir aux sommations tendant vers des
limites. Kepler en avait d’ailleurs eu le premier l’idée en calculant
la contenance des barriques de vin de sa cave.
Ainsi l’origine
du calcul infinitésimal se trouve simplement dans l’observation des
lamelles des tonneaux cerclés de fer de la cave à vin de Kepler, mais la
version officielle, là encore, est plus docte. Torricelli puis Wallisvont améliorer la méthode et préparer ainsi les publications de
Newton, de Leibniz et de leurs renommées sur l’invention du calcul différentiel
et intégral.
Roberval doit
surtout sa célébrité à sa balance devenue nom commun et dont un
gigantesque modèle trône sur le rond point du village de Roberval, rond
point digne du concours ronds points aussi coûteux qu’impensables de Jean
Pierre Pernaut (Combien ça coûte ?).
Roberval, en
distillant au fil des ans ses découvertes afin de conserver son poste au
Collège de France, calcula l’aire de la parabole et celle de l’hyberbole.
Et étudiera aussila sinusoïde
et la « ptéroïde » (strophoïde) puis la « trochoïde »
(cycloïde) que Pascal appellera « roulette. La cycloïde sera très
utile à Huygens lorsqu’il voudra construire une sorte de pendule propre
à donner l’heure locale aux marins privaient de longitude. Ceux ci
devront encore attendre un sièclele
chronomètre d’Harisson et affronter les naufrages.
Cavalieri (Milan
1598, Bologne 1647), jésuite astronome, publia donc sa méthode de calcul
des surfaces en lamellesen
1635 dansGeometria
indivisibilibus continuorum nova quadam ratione promota.Dans une autre publication, Directorium Generale Uranometricum on
trouve, pour la première fois la manière d’utiliser les logarithmes pour
les calculs astronomiques. Ce précurseur affina le calcul des distances
focales des lentilles et imagina un télescope à miroir dans une autre
publication : Trattato della ruota planetaria perpetua en 1646. Précédant
Newton dans bien des domaines et Roberval dans la formulation des coniques
il étudia aussi les travaux de Galilée sur le mouvement et devint son
confident (ils échangèrent 112 lettres). Galilée lui fit obtenir une
chaire de mathématiques à l’université de Bologne.
Cavalieri réussit
à démontrer l’important théorème
de Guldin (juif allemand converti au catholicisme puis mathématicien jésuite)
sur le rôle du centre de gravité d’aires en mouvement : si D désigne
un domaine plan d’aire A, de centre de gravité G, le volume engendré par
la rotation de D autour d’un axe situé dans son plan, ne le coupant pas
est :
2PAx GH ce qui servira pour les astéroïdes patatoïdes
Graphes de S.Melh.
Le théorème de
Guldin est généralisé en calcul de volume de patatoïdes coupés par 2
plans z
Ce théorème
permettra, entre autres, de calculer les volumes de tores bien utiles en électrostatique
et donc en astrophysique.
Aux époques de
Descartes, Roberval, Cavalieri et les autres, la guerre de Trente Ans n’en
finissait pas. A l’origine le roi catholique de Bohème et de Hongrie
Ferdinand II de Habsburg, faisant office d’empereur (Imperaotr Romanorum
et donc se voulant être le nouveau Charlemagne bien que « Primus
inter pares ») d’une Allemagne encore mosaïque de multiples
principautés indépendantes s’appelant pourtant « Saint Empire
Germanique », voulut soumettre les Luthériens et les Calvinistes d’Autriche
et pour cela aussi interdire les coutumes des Tchèques auxquels il envoya
des ministres pour les convaincre et les annexer.
Les Tchèques du
roi Matthias en réponse les jetèrent par les fenêtres d’où ils
atterrirent sans dommage sur un tas d’ordures (défenestrations de Prague
1617, ce qui est aussi une coutume tchèque puisqu’il y en eut aussi de
plus tragiques en 1415 et en 1948 seulement en partie résolue en 2004).
Ferdinand entra alors en guerre en 1620 et projetait de devenir un roi
empereur des Allemagnes à l’égal des rois de France ou d’Angleterre.
Richelieu, ne
voulant pas d’une Allemagne trop forte donc dangereuse pour la France (les
XIX et XX ièmes siècles lui donneront hélas raison en 3 guerres), incita
le roi de Suède, Gustave Adolphe, a déclarer lui même la guerre au Saint
Empire pour des motifs religieux et géopolitique (Gustave rêvait d’un
Grand Lac scandinave : une Europe unifiée autour de la Baltique, lui
en étant le souverain). Le Suédois y perdit la vie dès la première
bataille mais ses soldats ravagèrent l’Allemagne (1618, 1648).
Richelieu, agissant
en sous main et désignant la tolérante Autriche comme véritable ennemie
de la France depuis 100 ans, se contenta de faire occuper une vallée
alpine, la Valteline passage des Alpes au nord est de l’Italie, avec les
Suisses et les Lombards, pour bloquer la route empruntée par les Habsbourg
pour aller d’Autriche en Espagne –alors parties de l’empireconsolidé par Charles Quint- . Le génial et cynique Cardinal entra
cependant en guerre ouverte en 1635 où il fit battre les Espagnols à
Rocroi en 1635 avec le grand Condé et les Autrichiens en Alsace avec
Turenne dont la carcasse ne tremblait pas encore.
On comprend mieux
pourquoi l’Union Européenne reçut le prix Nobel de la Paix en 2012.
S’ensuivirent le
traité de Wesphalie (1648) et le traité des Pyrénées (1659) négocié
par une autre richissime cardinal.
La réplique en
France futla « Guerre
des Lorrains » qui deviendra les Frondes (aristocrates bafoués par la
guerre de 30 ans, juges parlementaires aux jugements cassés par le Cabinet
du Roi, populaire car, le climat limitant les moissons, la famine régnait)
qui feront fuir le jeune roi Louis, avec sa mère la régente Anne d’Autriche
et son ami très cher premier ministre Mazarin au château de Saint Germain
en Laye (tout près de la gare RER !).
Ils coucheront même
sur la paille (5 janvier 1649 à 3 H du matin) et Louis XIV n’oubliera
jamais cette fuite.
De là viendra
l’aversion de Louis XIV pour Paris et pour les nobles comploteurs qu’il
concentrera à Versailles d’où il fera le centre de la monarchie pour
mieux les contrôler.
Du haut de
l’escalier du Midi entre les palmiers de l’Orangerieil surveillera mieux les nobles frondeurs.
En Angleterre la
Fronde des parlementaires et de certains nobles conduira à décapiter le
roi Charles Ier à la hache (9 février 1649) et Cromwell proclamera la république
pudiquement appelée « Commonwealth Anglais », nom qui restera
alors que la république ne survivra pas au dictateur mais permettra des réformes
dont la Grande Bretagne bénéficie encore aujourd’hui. Le prince de
Galles actuel, en souvenir,s’appelle
justement Charles pour régner peut être un jour en Charles III afin
d’oublier cette funeste période.
A Rome le pape
Urbain VIII, qui protégeait Galilée meurt (1644) un an après celui ci et
son successeur Giambattista Pamphili, Innocent X, reconnaîtra très tôt la
bêtise du procès Galilée sans pour autant pouvoir casser un jugement de
l’Inquisition.
Dans le même temps
les Français fondaient Montréal (1642) capitale de leur Canada, les
Espagnols entassaient à Séville tout l’or des Incas, Chongzen
l’empereur de Chine, dernier des Mings,se suicidait (1644) offrant le pouvoiraux Mandchous (les Qings) jusqu’à Tseu Hi en 1911 et au Mali les
Bambaras fondaient le royaume de Segou tandis que les Iroquois réattaquaient
les Hurons.
Ce XVII ième siècle
de guerres, de Louis XIV et de découvertes fut alors dans ses nombreux
temps de paix le siècle d’or pourl’astronomie
(Galilée, Huygens, Newton, les Cassini, la construction de l’Observatoire
de Paris – premier observatoire du monde, encore sans télescope (1672),
mais déjà doté de lentilles taillées par Campini et Davini, sans tuyau,
pour JD Cassini avec lesquelles il découvrira les ombres de Io sur Jupiter
et 2 satellites de Saturne en 1671, Titan étant découvert par Huygens dès
1655 avec un montage de lentilles toujours sans tuyau où il tenait
l’objectif à la main -).
Un tel montage de
lentilles fut inauguré en 2004 lors des 80 ans d’Audouin Dollfus au Parc
aux étoiles de Triel dans les Yvelines
Il
fallut attendre le perfectionnement du télescope de Newton par
l’allongement du tuyau à l’observatoire de Greenwich (1675) pour
commencer sur place des observations fixes avec les premiers vrais télescopes,
la coupole Arago n’étant opérationnelle qu’en 1855 pour les étoiles
doubles avec sa lunette de 38 cm.
Il faut toujours
inlassablementrappeler que
l’Observatoire de Paris fut construit de par et d’autre d’un tracé au
sol du méridien de Paris le jour du solstice d’été, tracé effectué
par les académiciens eux mêmes.
Cette ligne sera méridien
longitude zéro jusqu’en 1884 date à laquelle le méridien de Greenwich
remplira ce prestigieux rôle mondial en échange d’une promesse non tenue
d’adopter par les Britannique le système métrique des révolutionnaires
français qui n’ont pas bonne réputation outre Manche et du traité de
Washington bêtement validé et voté par les députés français.
En fait l’Observatoire de
Paris et celui de Greenwich furent édifier d’abord pour trouver un moyen
céleste de calculer la longitude,
donnée nécessaire aux navigateurs qui s’abîmaient souvent sur des récifs
connus mais dont la position pouvait aussi être celle de leur navire. Le
travail dans ces premiers observatoires consistait donc à déterminer le
mouvement de la Lune qui, en l’absence de chronomètres inventés par
Harrison en 1741 donnait une approximation de la longitude à comparer avec
la position du Soleil au plus haut (midi).
Le
XVII sièclefut aussi le siècle
d’or des mathématiques, formidable illustration du concept « astromath ».
L’Académie Royale des Sciences de Paris regroupait 7 mathématiciens
astronomes et 6 physiciens.
Ils siègent à
l’Observatoire non encore pourvu de télescope. Les idées et les
inventions circulent en latin et en français dans toute l’Europe avec les
Académies naissantes (AstroMath36).
La compagnie de Jésus
(fondée en 1540 par Ignace de Loyola) déploie ses Jésuites dans toutes
les Cours d’Europe et d’Amérique du Sud et favorise l’enseignement
des idées nouvelles après sa bévue du procès Galilée. Ses membres
avaient, de part le Concile de Trente, « le devoir d’intelligence »
et de nombreux jésuites furent des mathématiciens (Clavius (traduction
d’Euclide, le point décimal, vulgarisation des « + » et
« -« ), Grégoire de Saint Vincent (l’aire de l’hyberbole),Sacherri (qui voulait démontrer les axiomes d’Euclide et imagina
la géométrie hyberbolique prélude à celle de Lobatchevsky), Ceva (géométrie
de la gravité), Bachet de Méziriac (auteur d’un traité d’arithmétique
dans une page duquel Fermat annota qu’il avait démontré son théorème).
Le CNRS n’étant fondé qu’en 1939 (par Jean Perrin et le Front
Populaire) les souverains incitaient les Grands de ce monde à sponsoriser
des savants par l’octroi de pensions.
Lesquels
savants en retour organisaient des expériences devant les belles dames de
la Cour : elles assistèrent ainsi aux démonstrations de Huygens
montrant que la lumière voyage et avec William Gilbert que les aimants
s’attirent et se repoussent, que le frottement de l’ambre attire les
feuilles de papier.
Gilbert nommera même
le phénomène « electricity » - du grec elektron, ambre- généraliste
il était aussi premier médecin de la Reine d’Angleterre Élisabeth I.
Les mathématiques
quittent désormais le cadre fixé par l’Antiquité (Aristote :
expliquer les causes) pour se porter au service des Sciences (les mathématiques
n’étant pas une science stricto sensu, dixit Claude Allègre, ce qui est
juste dans le fond et faux dans la démarche). Il s’agit dès lors de
comprendre les phénomènes découverts et comment ils fonctionnent.
La suite des
inventions en mathématiques consistera à fournir les bons outils nécessaires
à la compréhension (il y aujourd’hui une panne dans la compréhension
des phénomènes au delà du Mur de Planck car il manque une nouvelle géométrie
et Marc Lachièze Rey le rappelle à chaque conférence).
En retour les
physiciens puiseront de nouveaux outils mathématiques pour expliquer et découvrir
à leur tour de nouveaux phénomènes. Ainsi Einstein put exprimer ses idées
sur la relativité grâce aux tenseurs que lui expliquaient ses amis mathématiciens
Besso et Marcel Grossman (celui ci a quasiment rédigeait la première
version de la relativité générale).
La chute des corps
est décrite par Aristote par la recherche de la cause et du pourquoi (le
corps rejoint son milieu naturel : la Terre). Galilée, alors hébergé
par l’Arsenal de Venise et y étudiant la trajectoire parabolique des
boulets de canon,voulut savoir
comment se fait la chute et comment la vitesse augmente, comment la
calculer.
Ainsi naissent des
notions de mouvements et donc de courbes. D’où la renaissance des
coniques.
Dans l’Antiquité
les coniques d’Appolonius de Perga avaient des propriétés de géométrie
plane. Désormais les coniques vont soutenir la cinématique, nouveau
domaine de connaissances. Utilisant les coniques Galilée établira des
« tables de tir » selon l’inclinaison du canon. Dans une
lettre au Grand Duc de Toscane (son sponsor) il dit abandonner la façon de
penser selon la « Nature », la « Physis » du grec
fusike (naturel) d’où « physique », comme le fit Aristote, et
étudier des mouvements violents et provoqués. Ce changement de façon de
penser introduit la notion de fonction (une valeur fonction d’une autre
– trajectoire en fonction de la hauteur du fût du canon - ) et cinématique
(lancement d’un objet et étude de sa trajectoire.
La notion de
fonction, initiée par Galilée, introduira l’analyse mathématique et
bouleversera la façon de présenter les nouvelles découvertes aux siècles
suivants grâce aux inventions de Leibnitz, Newton, Wallis, Lagrange,
Laplace, d’Alembert, Jacobi, entre autres. Les exposés de l’électromagnétisme,
de la relativité devront beaucoup à l’analyse.
Evangelista
Torricelli (1608, 1647) est encore un de ces savants généralistes les
mieux capables de synthèses des découvertes de son siècle. Il rivalisa
avec Roberval et Fermat.
Né à Faenza
Evangelista est un élève très doué au collège des jésuites qui
l’envoient à Rome. A 18 ans il est élève de Benedetto Castelli, mathématicien
et physicien qui, un temps contraria la théorie de Galilée sur les marées
car lui même étudiait l’hydraulique (Traité de la mesure des eaux
courantes 1628 et Discours sur la jonction des mers).
Castelli
influencera Pierre Paul Riquet (1609, 1680) le constructeur du Canal du Midi
joignant les 2 mers. A ses côtés, Torricelli apprendra à fabriquer des
instruments. Il se passionne aussi pour la polémique sur l’imprimatur des
Dialoghi de Galilée (1632).
Il travaille aussi
avec Cavalieri (1641) qui avait repris les travaux de Galilée sur la
trajectoire parabolique dans le vide : Torricelli publiera en 1644 sa
contribution géométrique au problème (De motu gravium naturaliter
descendentium et projectorum). Il démontre dans ce traité que le centre de
gravité tend à être le plus bas possible à l’équilibre des corps.
Il entretient une
correspondance avec Roberval, Fermat et Mersenne qu’il rencontrera à
Rome. Castelli, en avril 1641, va voir l’assigné à résidence Galilée
chez luià Arceti près du couvent où prie sa fille. Il lui porte le
traité du jeune Torricelli qui impressionne le vieux maître. Une
correspondance s’établit entre eux et Galilée insiste pour rencontrer
chez lui le jeune prodige. Torricelli hésite car il craint d’abord la
condamnation de l’Inquisition puis finit par se rendre à Arceti en
octobre.
Il devient vite
l’assistant et le secrétaire de Galilée qui vit ses 3 derniers mois.
Dernier confident Torricelli lui fermera les yeux le 6 janvier 1642.
Le
Grand Duc de Toscane, Ferdinand II de Médicis, propose à Torricelli le
poste de mathématicien officiel jadis occupé par Galilée à Florence.
Torricelli sera désormais à l’abri du besoin. Ferdinand II peinait à
s’imposer parmi les nombreux états italiens placés sous influence française
et espagnole. Il fondera en 1642 l’Académie des Expérimentations des Médicis
dont la devise sera « essayer et réessayer ». Il sera le
monarque qui perfectionnera le thermomètre. Au poste de mathématicien
Torricelli sera secondé puis remplacé par Viviani qui publiera aussi une
somme sur les traités des coniques en circulation. Il calculera également,
avec Borelli, la vitesse du son comme je le fais chaque jour à midi à Nice
en comptant les secondes entre la fumée d’un tir au canon et le bruit du
coup tiré.
Les fontainiers de
Florence cherchent sans résultat comment aspirer avec leurs pompes l’eau
de l’Arno à plus de 32 pieds (10,33 mètres). Ayant sollicité sans succès
Galilée ils s’adressèrent à Torricelli.
Des inondations récentes
avaient noyé des mines en Lombardie et en Hollande et les pompes se
bloquaient aussi à 10,3 mètres.
En 1643 Torricelli
s’empare du problème et fait construire un tube à essai de 1,30 m de
hauteur afin de remplacer l’eau par un liquide plus dense et ainsi
diminuer la hauteur de son instrumentation.
Ce liquide est le
mercure qu’il maîtrise bien.
Il remplit son tube
de mercure, le bouche du doigt, et le plonge retourné dans un bac rempli
aussi de mercure : il constate que le haut du tube bouché se vide en
partie alors que le niveau du mercure du bac augmente jusqu’à 76 cm puis
s’y stabilise.
Torricelli vient de
découvrir le premier vide et l’effet de la pression atmosphérique
qu’il ne comprend pas.
Il explique le
problème aux fontainiers mais ne donne pas de solution immédiate.
Cependant il avait
inventé le baromètre et calculé la pression de la colonne d’air dont la
formule (en notations modernes) est sans auteur :
P est la pression,
r est la masse volumique du liquide, g l’attraction de la pesanteur
En 1644 Torricelli
publie ses découvertes dans son traité « Opera geometrica »
sans mentionner ses expériences conduisant au baromètre. Il va désormais
s’atteler aux calculs à la mode : la surface de la cycloïde que développera
Pascal qui, avec ses expériences sur la pression atmosphérique poursuivra
l’œuvre de Torricelli qui meurt en 1647 à 39 ans de la fièvre typhoïde.
Torricelli,
comme d’autres, craignait l’Inquisition et ne publiera pas ses travaux
sur la pression atmosphérique contestée par certains jésuites (la nature
a horreur du vide). Son ami et cardinal mathématicien Michelangelo Ricci
lui écrivait en 1644 : « Je crois que vous êtes déjà
assez dégoûté par l’opinion inconsidérée des théologiens et par leur
habitude de mêler constamment et immédiatement les choses de Dieu aux
raisonnements concernant la nature ». Parole de dignitaire de l’Église,
d’esprit scientifique, montrant que tous les ecclésiastiques ne
condamnaient pas Galilée.
C’est
donc Blaise Pascal qui généralisera l’expérience de Torricelli.
Il est né le 19
juin 1623 à Clairmont (Clermont Ferrand). Très doué il est éduqué par
son père Etienne Pascal de Mons passionné de nouvelles sciences.
Il était ami de
Roberval et fut chargé par Richelieu (avec Hérigone et Mydorge) de vérifier
la méthode de détermination des longitudes à partir de la position de la
Lune
Etienne, trésorier
du roi, fut membre de l »Académie de Mersenne à qui il proposa l’étude
de la courbe appelée « limaçon de Pascal »
A Clermont Ferrand,
Etienne Pascal était second président de la Cour des Aides (juridiction
d’appel pour les questions fiscales) puis, après diverses pérégrinations
l’emmenant d’abord à Paris (1631) puis réfugié en Auvergne, fut
commissaire du roi pour la « levée des tailles ». La taille était
pendant trois cent ans un fantastique impôt datant de la guerre de cent ans
(1439, 1789) et dont l’accusé de réception était une entaille dans un bâton
de taille pour les nombreux illettrés imposables.
Pascal grandit
parmi les relations de son père, notamment Desargues, un mathématicien
architecte qui publiera un traité sur la géométrie projective appliquée
aux bâtiments, un essai sur les coniques (encore un en ce siècle) et
inventera le point à l’infini.
Le jeune Pascal écrira
aussi à 16 ans un Essai sur les coniques - critiqué comme il se doit par
Descartes qu’il crut par ailleurs écrit par son père – ( à onze ans
il avait même écrit un traité sur les sons des corps vibrants et démontré
la 32 ième proposition d’Euclide (somme des angles d’un triangle à 180°).
A 19 ans (1642)
Pascal aide son père nommé par Richelieu à Rouen pour redresser les
finances : cela nécessite de fastidieux calculs.
Il imagine pour
celala Pascaline, première
machine mécanique à calculer, qu’il mit au point en 3 ans.
50 exemplaires
furent construits, 5 modèles sont exposés au musée des Arts et Métiers
à Paris.
En 1648 Pascal fils
publie « Generation conisectionum », génération des sections
coniques, dans lequel se trouve le théorème de Pascal sur l’hexagramme
formé par 6 points d’une conique a ses côtés opposés concourants en 3
points alignés
En
1650 Pascal perfectionne le calcul infinitésimal et s’intéresse aux
suites des nombres entiers dans le Traité du triangle arithmétiqueoù les nombres sont la somme de leurs 2 précédents de la
ligne supérieure. Pour la première fois il y parle du raisonnement par
induction que Poincaré en 1902 appellera « raisonnement par récurrence »
dont le principe est de partir du particulier au général en opposition au
raisonnement d’Aristote du général au particulier.
Tous les progrès
dus aux suites et aux séries viendront de ce nouveau concept. Pascal
contribuera beaucoup dans le calcul des probabilités, l’analyse
combinatoire et la théorie des jeux en étudiant toutes sortes de
martingales célèbres.
Pascal écrivit
aussi un traité sur la mécanique des fluides où il émet l’hypothèse
d’une « pression atmosphérique », le terme est de lui, qui
empêche l’eau de monter dans les pompes et qu’un vide occupe l’espace
supérieur des tubes.
Il répète l’expérience
de Torricelli à Rouen avec son père en 1646, écrit un traité sur les
« Expériences nouvelles touchant le vide » qu’il fait
parvenir à la reine Christine de Suède.
Le 19 septembre
1649 il va montrer qu’en haut du Puy deDôme la pression atmosphérique est inférieure à celle constatée
en même temps à Clermont Ferrand.
L’expérience est
suivie par de nombreux témoins dont les curés de Clermont et son beau frère.
Il s’en suit le
« Récit de la grande expérience de l’équilibre des liqueurs »
et, en 1651, un « Traité du vide » où il annoncera
l’invention de la presse hydraulique et le principe de la seringue.
Pascal, héritant
de son père et payé de ses découvertes, était riche et menait grand
train à Paris avec de nombreux domestiques, fréquentant les grands de ce
monde et roulait en carrosse à 6 chevaux.
Un accident de
carrosse en 1654 où ses chevaux franchissent le parapet du pont de Neuillychangera sa vie.
Prisonnier de son
carrosse en équilibre instable il sera 15 jours sans connaissance.
Il se retirera au
monastère de Port Royal près de Trappes, haut lieu contestataire où sa sœur
Jacqueline est religieuse.
Il y écrivit les
Provinciales pour défendre les jansénistes qui contestaient
l’absolutisme royal (au moment où Louis XIV prend le pouvoir) et les dérives
de l’Église officielle.
" Il y avait
un homme qui, à douze ans, avec des barres et des ronds, avait créé les
mathématiques ; qui, à seize, avait fait le plus savant traité des
coniques qu'on eût vu depuis l'antiquité ; qui, à dix-neuf, réduisit en
machine une science qui existe tout entière dans l'entendement ;qui à
vingt-trois, démontra les phénomènes de la pesanteur de l'air, et détruisit
une des grandes erreurs de l'ancienne physique ; qui, à cette âge où les
autres commencent à peine à naître, ayant achevé de parcourir le cercle
des sciences humaines, s'aperçut de leur néant et tourna ses pensées vers
la religion ; qui, depuis ce moment jusqu'à sa mort, arrivé dans sa
trente-neuvième année, toujours infirme et souffrant, fixa la langue que
parlèrent Bossuet et Racine, donna le modèle de la plus parfaite
plaisanterie, comme du raisonnement le plus fort ; enfin qui, dans les cours
intervalles de ses maux, résolut, par distraction, un des plus hauts problèmes
de la géométrie, et jeta sur le papier des pensées qui tiennent autant du
Dieu que de l'homme.
Cet effrayant génie
se nommait Blaise Pascal. "
Ainsi écrivait
Chateaubriand dans le Génie du Christianisme.
Pascal
souffrit toute sa vie. En 1647 une attaque de paralysie va l’handicaper
pour le reste de ses jours : il marche, quand il le peut, avec des béquilles.
Ses jambes sont
continuellement froides qu’il faut les réchauffer à l’eau de vie.
Des maux de tête
continuels lui donne un aspect sévère. Bien que mystique et terminant sa
vie dans deux monastères il n’ira pas jusqu’à la prêtrise mais écrira
de belles pages sur Dieu dans des papiers posthumes : les Pensées.
Voltaire aurait voulu qu’il vive au siècle des Lumières, ignorant que
des lumières éclairèrent le monde avant lui. Jacques Attali écrira en
2000 une biographie sur « le Génie français ».
A la demande du Duc
de Roannez Pascal appliquera ses connaissances en hydraulique en supervisant
l’assèchement du Marais Poitevin et inventera le transport en commun en
installant dans Paris une ligne de carrosses à siège multiples, chaque
passage payé 5 sols.
Pascal meurt le 19
août 1662, il repose à l’église Saint Etienne du Mont près de son
domicile.
des versions
imprimables peuvent m’être demandées à l’adresse ci dessus
VENUS
EXPRESS : DES VOLCANS EN ACTIVITÉ ? (19/12/2012)
On se pose souvent la question de savoir, si
notre planète sœur, Vénus, posséderait des volcans encore en activité.
La sonde européenne Venus Express (VEX)
devrait nous aider à lever le voile.
Les six ans pendant lesquels la sonde a orbité
Vénus, ont montré de grands changements dans la quantité de SO2 dans
l’atmosphère de cette planète. Est-ce dû à un volcanisme actif ?
La
plupart du SO2 est caché par l’épaisse atmosphère de la planète , car
ce gaz est détruit par le rayonnement solaire UV au bout d’un certain
temps (de l’ordre de 24h).
Donc
s’il est détecté dans la haute atmosphère, cela signifie qu’il est récent, est-il produit par des volcans
au sol ?
On
sait que Vénus est couverte de centaines de volcans, mais on n’a jusqu’à
présent pas pu déterminer leur degré d’activité, c’était un des
objectifs de la mission VEX.
On
a pu déterminer des flots de lave récents (centaine de milliers à million
d’années) sur cette planète mais pour le moment rien de plus récent.
Illustration :
augmentation et diminution du SO2 dans la haute atmosphère de Vénus observée
sur une durée de 40 ans et exprimée en ppv (partie par million) en volume
(ppbv).
Données
dues : à gauche à Pioneer Venus (1978 à 1992) et à droite à VEX
(depuis 2006).
On
remarque des hauts et des bas dans cette concentration : cela peut être
dû soit à un volcanisme actif soit à un phénomène cyclique dans la
circulation atmosphérique ?
Copyright Data:
E. Marcq et al. (Venus Express); L. Esposito et al. (earlier data);
background image: ESA/AOES
À
l’arrivée de VEX en 2006, il y eut un grand pic mesuré de SO2 (à
l’aide du spectromètre ultraviolet SPICAV ) puis
une décroissance soudaine jusqu’à aujourd’hui, une baisse similaire à
celle observée par Pioneer.
Le
LATMOS (Laboratoire Atmosphères,
Milieux, Observations Spatiales) et notamment Emmanuel
Marcq et Jean Loup Bertaux,
ont beaucoup travaillé sur ces données et en est arrivé à la conclusion
que « quelque chose » a émis du SO2 récemment, car il se détruit
rapidement dans la haute atmosphère. Mais une autre possibilité serait un
phénomène non encore expliqué dû à la super rotation de l’atmosphère
de la planète. En effet celle-ci fait le tour de la planète en moins de 4
jours, alors que la planète elle-même tourne sur elle-même en 243 jours !
CASSINI-TITAN
:.LA VALLÉE DU NIL SUR TITAN ? (19/12/2012)
Crédit illustration : NASA/JPL-Caltech/ASI
La
mission Cassini nous étonnera
toujours, lors de son dernier passage au dessus de Titan (26 sep 2012), elle
a mis au jour une vallée fluviale qui pourrait ressembler à un Nil en
miniature.
Cette
« vallée » s’étend sur 400km et se « déverse »
dans une « mer » relativement grande, certainement pleine
d’hydrocarbures (un mélange d’éthane et de méthane).
The
river valley crosses Titan’s north polar region and runs into Kraken Mare,
one of the three great seas in the high northern latitudes of the moon.
Les
scientifiques déduisent de cette découverte que cette “rivière” est
effectivement remplie de liquide car elle apparaît sombre (image radar)
tout le long de son parcours, indiquant une surface lisse.
CASSINI
–SATURNE :.L’HEXAGONE DU PÔLE NORD ! (19/12/2012)
(images : NASA/JPL)
On
sait qu’une des grandes découvertes de la sonde Cassini a été
d’imager cette formation étrange, en
forme d’hexagone située au Pôle Nord de la planète, qui avait été
découverte par les sondes Voyage.
Cassini
est repassé il y a peu (28 Nov 2012) au dessus de cette formation et nous
donne à la voir avec plus de détail.
Image
prise à 600.000km de Saturne.
La
couleur (que j'ai choisie) semble être la plus proche de celle vue par la
caméra de la sonde.
L’hexagone
a approximativement une dimension de 25.000km.
Le
cyclone dont nous parlions la
dernière fois est visible au centre de l’hexagone.
On ne sait toujours pas
pourquoi une telle formation existe.
LIVRE
CONSEILLÉ.:.QUELLE EST NOTRE PLACE DANS L’UNIVERS PAR S COLLIN ET C
VILAIN. (19/12/2012)
Cet ouvrage est sous
titré : Dialogue sur la cosmologie moderne.
La période actuelle
voit surgir de nombreuses spéculations et interrogations sur la nature de
l'univers dans son ensemble et les raisons de notre présence sur une planète
perdue dans cette immensité.
Des notions nouvelles
sont apparues : inflation cosmique, matière noire et énergie noire, cordes
et boucles, principe anthropique?
Comment s'est
constituée la cosmologie moderne ?
SOMMAIRE :
·Premier jour : Discussion sur les limites de la Science
·Deuxième jour : Naissance de la cosmologie scientifique
·Troisième jour : Vous avez dit Big Bang ?
·Quatrième jour : Formation des galaxies et premières
phases de l’expansion.
·Cinquième jour: l'épopée de la matière noire
·Sixième jour: les physiciens découvre aussi la matière
noire
·Septième jour: enfin l'énergie noire
·Huitième jour: sommes nous là par hasard ou nécessité ?
LES
MAGAZINES CONSEILLÉS.: SCIENCES ET AVENIR DE DÉCEMBRE. (19/12/2012)
De nombreux articles intéressants notamment :
DOSSIER
La
menace des trous noirs errants
Est-ce pour les yeux de Chimène que Cid-42
quitte avec tant de hâte sa galaxie ? Qui le saura ? Ce qui est certain,
c'est que jamais on n'avait encore attrapé un trou noir supermassif (voir
le...
DOSSIER
La menace des trous noirs errants
Un itinéraire dévastateur à travers le système
solaire
Prenons l'exemple d'un trou noir d'environ dix
fois la masse du Soleil pour un diamètre de quelque 30 km, lancé à la
vitesse de 150 km/s. Son influence gravitationnelle serait ressentie par
toute...
Hausse
record de la banquise antarctique
Les deux pôles de la planète affichent cette
année deux records contradictoires : alors que la banquise arctique
atteignait le 16 septembre sa surface estivale la plus basse jamais
enregistrée...
Un
filament de matière noire cartographié
Pour la première fois, un filament cosmique de
matière noire a été visualisé en trois dimensions. Une avancée qui
permet aux chercheurs d'estimer que l'ensemble de ces filaments pourrait
constituer...
La
planète aux quatre soleils
Une planète qui connaît quatre couchers de
soleil ? Il y a quelques mois, aucun planétologue n'aurait parié sur cette
éventualité. Car jusque-là, les théoriciens pensaient que les
perturbations...
149
597 870 700 MÈTRES
C'est désormais la valeur officielle de l'unité
astronomique, fixée lors de la dernière Assemblée générale de l'Union
astronomique internationale (UAI) à Pékin. Cette unité, très utilisée
pour des...
L'apparition
de la croûte terrestre a été datée
A quel moment la Terre, née il y a 4,58
milliards d'années, s'est-elle différenciée, c'est-à-dire que son
manteau et sa croûte ont commencé à se former ? Probablement très précocement,
vers 4,47...
La
datation au carbone 14, revue et corrigée
Des forages réalisés dans un lac japonais
vont permettre d'améliorer enfin les datations au carbone 14 dont le
calibrage restait jusqu'à présent très complexe. Étonnant ? Pas
vraiment, si l'on se...
Au
cours des dernières décennies, des avancées spectaculaires ont été réalisées
dans notre compréhension des processus fondamentaux d'interaction matière-rayonnement et dans notre maîtrise des atomes et des sources lumineuses. 
Photo
de gauche : du 4 Oct 2012, couvre une zone de 2x2,2 cm et montre la
variété des grains de sable de cette portion de Rocknets.
Mais
les astronomes viennent de découvrir un objet nommé CFBDSIR2149 (Canada-France
Brown Dwarfs Survey), qui semble faire partie d'un courant de jeunes étoiles
proches connu sous le nom de groupe stellaire en mouvement AB Doradus. 
KMOS
a des bras robotisés qui peuvent être positionnés de manière indépendante
à la bonne place pour saisir la lumière de 24 galaxies lointaines,
ou d'autres objets, simultanément. 
Sur
ces cartes on représente la densité de la croûte lunaire de la face
visible (en anglais near side) et celle cachée (à droite, en anglais far side).
Les
Mathématiques de l'Astronomie : Partie 1 Géométrisation de
l'Espace . (28/02/2008)
L’astrophysicien
new yorkais Brian Greene
revisite en ce moment à la télévision sur ARTE l’énergie quantique du
vide alors que « la
nature a horreur du vide « disait Blaise Pascal du haut
des 53 mètres de la tour Saint Jacques à Paris en essayant de répéter
ses expériences au Puy de Dôme sur la pression atmosphérique.
Cependant
on immortalisa l’essai en 1856 par une statue du prêtre mathématicien.
Il
fallut attendre le perfectionnement du télescope de Newton par
l’allongement du tuyau à l’observatoire de Greenwich (1675) pour
commencer sur place des observations fixes avec les premiers vrais télescopes,
la coupole Arago n’étant opérationnelle qu’en 1855 pour les étoiles
doubles avec sa lunette de 38 cm.
Le
XVII siècle fut aussi le siècle
d’or des mathématiques, formidable illustration du concept « astromath ».
L’Académie Royale des Sciences de Paris regroupait 7 mathématiciens
astronomes et 6 physiciens.
Lesquels
savants en retour organisaient des expériences devant les belles dames de
la Cour : elles assistèrent ainsi aux démonstrations de Huygens
montrant que la lumière voyage et avec William Gilbert que les aimants
s’attirent et se repoussent, que le frottement de l’ambre attire les
feuilles de papier.
Le
Grand Duc de Toscane, Ferdinand II de Médicis, propose à Torricelli le
poste de mathématicien officiel jadis occupé par Galilée à Florence.
Torricelli sera désormais à l’abri du besoin. Ferdinand II peinait à
s’imposer parmi les nombreux états italiens placés sous influence française
et espagnole. Il fondera en 1642 l’Académie des Expérimentations des Médicis
dont la devise sera « essayer et réessayer ». Il sera le
monarque qui perfectionnera le thermomètre. Au poste de mathématicien
Torricelli sera secondé puis remplacé par Viviani qui publiera aussi une
somme sur les traités des coniques en circulation. Il calculera également,
avec Borelli, la vitesse du son comme je le fais chaque jour à midi à Nice
en comptant les secondes entre la fumée d’un tir au canon et le bruit du
coup tiré.
Torricelli,
comme d’autres, craignait l’Inquisition et ne publiera pas ses travaux
sur la pression atmosphérique contestée par certains jésuites (la nature
a horreur du vide). Son ami et cardinal mathématicien Michelangelo Ricci
lui écrivait en 1644 : « Je crois que vous êtes déjà
assez dégoûté par l’opinion inconsidérée des théologiens et par leur
habitude de mêler constamment et immédiatement les choses de Dieu aux
raisonnements concernant la nature ». Parole de dignitaire de l’Église,
d’esprit scientifique, montrant que tous les ecclésiastiques ne
condamnaient pas Galilée.
C’est
donc Blaise Pascal qui généralisera l’expérience de Torricelli.
En
1650 Pascal perfectionne le calcul infinitésimal et s’intéresse aux
suites des nombres entiers dans le Traité du triangle arithmétique où les nombres sont la somme de leurs 2 précédents de la
ligne supérieure. Pour la première fois il y parle du raisonnement par
induction que Poincaré en 1902 appellera « raisonnement par récurrence »
dont le principe est de partir du particulier au général en opposition au
raisonnement d’Aristote du général au particulier.
Pascal
souffrit toute sa vie. En 1647 une attaque de paralysie va l’handicaper
pour le reste de ses jours : il marche, quand il le peut, avec des béquilles.
