De la fiction à la science : vivre sur une autre planète

Dans une conférence précédente ici Mathilde Gaudel nous avait présenté les difficultés à surmonter pour envisager des voyages interstellaires. 

Cette fois-ci, elle nous propose de réfléchir aux conditions nécessaires pour vivre sur une autre planète.

A ce jour, environ 5600 exoplanètes ont été détectées, sur un potentiel de plusieurs milliards dans la Voie Lactée. 

La planète hôte doit répondre aux critères suivants :

1) une planète tellurique, c'est à dire avec un sol rocheux sur lequel on peut se déplacer,

2) un environnement (lunes, planètes ...) qui ne soit pas perturbant,

3) la présence d'eau liquide. L'orbite de la planète doit être située dans la "zone habitable" du système stellaire. Si ce n'est pas le cas, il faut modifier l'orbite ou l'axe d'inclinaison de la planète,

4) une atmosphère respirable avec un effet de serre. Sinon il faut la créer (terraformation),

5) un champ magnétique qui protège des rayonnements mortels et évite à l'atmosphère d'être balayée.

6) une gravité adaptée, ni trop forte ni trop faible, similaire à celle de la Terre.

L'entropie : le moteur de l'Univers et de la vie

 

l'entropie

L'expérience de la tasse de café au lait de l'astrophysicien Sean Carroll illustre parfaitement comment l'entropie augmente tandis que la complexité passe par un maximum avant de disparaître.

Définitions

aphélie : point de l'orbite d'un objet le plus éloigné du soleil

périhélie : point de l'orbite d'un objet le plus proche du soleil

de la même façon apogée et périgée par rapport à la Terre et plus généralement apoastre et périastre.

<

Dans le ciel d'Orgeval 5

Ce vendredi 23 juin, la séance d'observation, était exceptionnelle. Nous avons pu en effet observer une supernova dans la galaxie M101 dite du Moulinet (spinwheel) située à 27 millions d'années-lumière de note Voie Lactée.

et un magnifique croissant de Lune.

M92 - amas globulaire très ancien et très brillant, distant de 27 000 al.

M13 - Hercules gobular cluster

M57 - Ring Nebula (voir ciel d'Orgeval 3)

M27 - Dumbell Nebula (voir ciel d'Orgeval 3)

M29 - amas ouvert 4000 al

M81 - la galaxie de Bode 12 millions al

M97 - nébuleuse de la chouette

M4 - amas globulaire le plus proche de la Terre à 7200 al 

M11 - amas du canard sauvage, amas ouvert très riche en étoiles (2900), à 6000 al

Le climat vu de l'espace

L'effet de serre est dû aux gaz présents dans l'atmosphère. Sans atmosphère la température moyenne de la Terre serait de -17°C au lieu de +15°C actuellement. Tous les gaz contribuent à l'effet de serre et pas seulement le gaz carbonique CO2 mais aussi le méthane CH4, la vapeur d'eau, le protoxyde d'azote NO2, les fluorocarbones. Le CO2 a un "pouvoir" moins important que d'autres gaz sur l'effet de serre, mais sa persistance dans la l'atmosphère est très longue. CO2 : 1000 ans, PRG 1 CH4 : 12 ans, PRG 25. N2O : 120 ans, PRG 300, H2O : 10 j. D'un point de vue individuel, ce sont les postes alimentation et habillement qui ont les impacts les plus importants sur l'effet de serre. 

Dans le ciel d'Orgeval 4

Nous étions une bonne vingtaine, hier soir, pour observer la comète C/2022 E3 (ZTF) dont le précédent passage remonte à 50 000 ans ! Elle est actuellement au plus proche de la Terre (42 millions de km) et située entre l'étoile Polaire et la Petite Ourse. De magnitude 5, elle n'était malheureusement pas visible à l'œil nu en RP, surtout avec le puissant éclairage du stade voisin. Après quelques difficultés de réglage l'Evscope a bien voulu fonctionner.

Dans le ciel d'Orgeval 3

La séance d'observation de ce vendredi 25 novembre a été très fructueuse. Cette fois-ci, j'avais emmené ma tablette et j'ai pu observer directement et bien sûr prendre des photos.

M33 - la galaxie du Triangle. Galaxie spirale faisant partie du groupe local et galaxie satellite de la galaxie d'Andromède.

M57 - Ring Nebula, nébuleuse de l'Anneau. C'est une nébuleuse planétaire, distante 2200 al et âgée de 6 à 8000 ans.

M27 - Dumbell Nebula, nébuleuse de l'Haltère. C'est une nébuleuse planétaire située dans la constelleation du petit renard, distante de 1250 al et son âge estimé de 10 000 ans.

M1- la nébuleuse du Crabe. C'est un rémanent de la supernova observée par les chinois en 1054, située dans la constellation du Taureau et à une distance de 6300 années-lumière,

NGC 0891 - C'est une belle galaxie vue par la tranche, dans la constellation d'Andromède.

M31 - la galaxie d'Andromède, galaxie spirale voisine de la Voie Lactée. Elle est trop étendue pour être vue intégralelent par l'eVscope.

M82 - la galaxie du Cigare.

NGC 1501 - Blue Oyster Nebula, nébuleuse de l'Huître, magnifique nébuleuse planétaire parfaitement sphérique.

M42 - la grande nébuleuse d'Orion. C'est un amas ouvert de jeunes étoiles.

Malheureusement, le télescospe n'est pas adapté à l'observation des planètes et en particulier Mars et Jupiter. On a pu néanmoins voir Uranus et deux de ses satellites.

JWST

La NASA a publié les premières images prises par le téléscope spatial James Webb. Elles sont d'une qualité exceptionenelle.

Le JWST a été lancé le 24 décembre 2021 depuis le centre spatial de Kourou, et placé en orbite au niveau du point de Lagrange L2. Il est doté d'un miroir de 6,5 m composé de 18 éléments hexagonaux en bérylium recouvert d'or, et équipé de deux caméras IR (proche et moyen) et d'un spectrographe IR proche.

SMACS 0723, cluster de galaxies le plus lointain jamais observé à 4,6 milliards al. On y voit de magnifiques effet de lentilles gravitationnelles.

La nébuleuse de l'anneau austral, située à  2000 al, c'est une nébuleuse dite "planétaire" qui résulte de l'explosion d'une étoile.

La nébuleuse de la Carène, c'est une pépinière d'étoile située à 7600 al.

Le quintet de Stephan, groupe de 4 galaxies à 290 millions al, et une à 40 al.

https://www.nasa.gov/webbfirstimages

Deux étoiles

 

Les voyages interstellaires : de la fiction à la réalité

Dans sa brillante et interactive conférence, Mathilde Gaudel nous a proposé d'examiner les solutions mises en oeuvre dans les films de science fiction pour les voyages interstellaires, et les problèmes que cela poserait concrétement dans la réalité;

D'une façon générale, le corps humain est mis à rude épreuve dans l'espace : perte musculaire, exposition aux rayonnements ..

La téléportation (Startrek)

C'est impossible. La téléportation est supposée être instantanée. Elle nécessite, sur le lieu de départ, un codeur/transmetteur qui analyse et décompose le voyageur et, sur le lieu d'arrivée, un récepteur/décodeur qui recompose le voyageur. Arriverait-on à recopier le voyageur à l'identique ? Le moindre incident pourrait avoir des conséquences irrémédiables. Par ailleurs, la transmission des 10²⁸ atomes constitutifs du corps humain nécessiterait un temps consiérable.

Les trous de ver (Interstellar)

Cela revient à prendre un raccourci dans l'espace. Les trous de ver sont prévus par la RG mais ne sont pas stables et se referment rapidement. Il faudrait passer par un trou noir, empruner le trou de ver, et ressortir par un hypothétique trou blanc - mais on a aucune preuve de leur exsitence et aucune idée de leur fonctionnement. Le voyageur serait "spaghettifié" par le trou noir ...

Vitesse de la lumière (Starwars)

Voyager à la vitesse de la lumière implique, d'après la RG, une énergie infinie ou de ne pas avoir de masse (comme le photon). Les distances restent considérables. D'un point de vue physiologique, le coprs humain ne pourrait pas supporter les accélérations nécessaires pour atteindre la vitesse de la lumière et les décélérations lors de l'arrivée à destination.

La cryogénisation (Avatar) ou l'hibernation

La cryogénisation n'est pas envisageable, la glace gonfle et ferait éclater les cellules.

L'hibernation comme le font les ours par exemple ; pour supporter l'hibernation de quelques mois, l'ours doit préalblement doubler sa masse ! Les voyages de très longues durées en hibernation nécessiteraient une masse considérable et, par ailleurs, le processus de vieillissement du voyageur ne serait pas interrompu.

Dans le ciel d'Orgeval 2

Cette fois-ci, le téléscope eVscope eQuinox* a parfaitement fonctionné. Nous avons pu observer :

- la nébuleuse M42 dans la constellation d'Orion. C'est un amas ouvert de jeunes étoiles,

- la nébuleuse du Crabe (M1), rémanent de la supernova de 1054, située dans la constellation du Taureau et à une distance de 6300 années-lumière, 

- la galaxie irrégulière du Cigare (M82) et sa voisine la galaxie M81, toutes deux situées dans la constellation de la Grande Ourse et à environ 12 millions d'années-lumière,

- l'amas d'étoiles de la Chouette, 

- Régulus, étoile la plus brillante de la constellation du Lion.

* grossissement optique x50, digital x400, magnitude limite <16, pouvoir séparateur 1,77 " d'arc, miroir 115 mm, focale 450 mm.

eVscope eQuinox

Dans le ciel d'Orgeval

Le ciel dégagé d'hier soir et l'absence de Lune, étaient propices à une séance d'observation sur le site du plateau St Marc à Orgeval. C'était ma première séance d'observation dans le cadre du club Arès et Antarès.

A l'aide du télescope Célestron C9 235 mm : l'amas M42 dans la constellation d'Orion, l'amas des Pléiades (que l'on devine à l'œil nu).

A l'œil nu : la constellation d'Orion, facilement reconnaissable par le "baudrier" (trois étoiles parfaitement alignées), avec en haut à gauche Bételgeuse (une des plus grandes étoiles connue) et en bas à droite Rigel, ; l'étoile Polaire et la grande Ourse ; Sirius l'étoile la plus brillante (magnitude -1,6), et une des plus proches (8,6 al).

Malheusement, on n'a pas pu utiliser le nouveau télescope eVscope eQuinox, la fonction Go To automatique étant inaccessible pour une raison mystérieuse. Ce sera pour une prochaine fois.

L'Univers chiffonné

L'Univers est-il fini ou infini ? C'est une question qui est toujours en débat. Dans son livre, l'Univers chiffonné, Jean-Pierre Luminet nous démontre que "le caractère fini ou infini de l'espace dépend de sa topologie et non pas seulement de sa courbure. Les cosmologistes négligent le plus souvent la première pour ne considérer que la seconde". 

La courbure peut-être nulle (géométrie euclidienne : Σ des angles d'un triangle = 180°) , positive (elliptique : Σ des angles > 180°) ou négative (géométrie hyperbolique : Σ des angles < 180°).

Si la courbure est positive, l'espace est elliptique et nécessairement fini (hypershère). Si la courbure est négative l'espace est hyperbolique, si la courbure est nulle l'espace est eucliden, dans ces deux cas l'espace peut-être fini ou infini selon le modèle topologique. La topologie peut-être monoconnexe (c'est à dire d'un seul tenant) ou multiconnexe (c'est à dire avec des "trous").

Pour les surfaces euclidiennes, seul le plan euclidien est monoconnexe, le cylindre, le tore (plat), le ruban de Möbius et la bouteille de Klein sont multiconnexes. Pour les surfaces elliptiques, la sphère est monoconnexe. Les surfaces hyperboliques peuvent être monoconnexe (plan de Lobatchevski) ou multiconnexes.

Les choses se compliquent lorsque l'on passe à trois dimensions.

L'espace 3D euclidien monoconnexe est infini dans toutes les directions, les variantes multiconnexes sont au nombre de dix-huit, huit sont des espaces ouverts (volume infini) et dix sont fermés (volume fini) dont l'hypertore. L'espace elliptique monoconnexe est l'hypershère, les variantes multiconnexes sont innombrables et toutes fermées dont le dodécaèdre de Poincaré (formé de 12 pentagones réguliers) avec un volume 120 fois plus petit que celui de l'hypersphère. Pour les espaces hyperboliques, un seul est monoconnexe, l'espace de Lobatchevski infini dans toutes les directions.

Dans un univers monoconnexe, un seul des rayons émis par un objet nous parvient, celui qui emprunte le plus court chemin entre l'objet et nous, et donne une image unique que nous voyons. Dans un univers muliticonnexe, les rayons empruntent une multitude de trajets possibles produisant une image différente.