11 févr. 2012

au commencement du temps 3-7) vers la toute première lumière (- 5 milliards à -13,7 milliards d'années)


 Au commencement du temps 3)7 vers la toute première lumière;
(-5 milliards -13,7 milliards d'années)
Ils me permettent de faire un saut dans l'histoire via les blogs et le articles que je déniche sur la toile, d'affiner mes connaissance sur la science et la recherche de l'Origine. Je trouve plaisir et jubilation à partager.
 
Mes articles déjà parus dans cette rubrique:
 
A la fin de l'article précédent, nous nous étions arrêté Il y a environ 4,5 milliards d'années. Un corps céleste (nommé Théia) serait entré en collision avec la Terre. Son noyau ferreux s'y serait incorporé en grande partie. Les fragments du manteau terrestre, arrachés par la collision se seraient mélangés au débris de la planète. L'anneau de roches et de gaz résultant se serait condensé pour former la lune, ce qui expliquerait les parentés de composition anormales qui existent entre les roches du manteau terrestre et celles de la lune, ainsi que son déficit en fer.
Si la lune n'avait pas existé, l'axe de rotation terrestre aurait présenté des instabilités variant de 0 à plus de 60°qui auraient rendu presque impossible la chimie prébiotique et donc sans doute l'apparition de la vie. Cela a eu pour effet de régler la vitesse de rotation du globe terrestre: la durée de l'alternance entre le jour et la nuit aurait été très différente et la vie aurait eu beaucoup de mal à se développer car des périodes régulières et assez longues d'ensoleillement sont indispensables à la photosynthèse et par conséquent à la dynamique du vivant.
 
Il est maintenant -5 milliards d'années à l'horloge cosmique.
 
Nos poursuivons notre voyage vers l'origine dans la nuit profonde du passé. La jauge qui permet de mesurer l'information globale de l'Univers a nettement baissé, de 10 120 bits d'information aujourd'hui à  10 115 bits  il y a - 5 milliards d'années (voir Au commencement du temps 2) En voiture vers l'origine (le graal de la physique) chapitre 10). L'Univers de cette époque était alors plus "simple" que celui qui nous est familier aujourd'hui. De nombreux systèmes solaires sont en formation tandis que le nombre d'étoiles géantes solitaires est un peu élevé qu'il ne l'est de nos jours.  Il n'y encore ni le Soleil, ni la Terre, Vénus, Mars, ni aucune planète. Seul, un immense nuage de gaz et de poussières forme pour le moment le disque protoplanétaire. 

position des planètes sur la voûte céleste
Les étoiles disséminées dans l'espace noir et glacé brillent d'une lumière beaucoup ardente que celle que nous voyons de nos jours dans le ciel nocturne. La température du "fond spatial" est très légèrement supérieure à celle que nous connaissons de nos jours. De nombreux amas globulaires contenant à cette époque des dizaines de milliers d'étoiles, embrasent la voûte céleste dans les régions centrales de la galaxie. Ils sont vingt fois plus massifs que la plupart de ceux que nous observons actuellement. Leur lumière visible est obscurcie par de la poussière interstellaire. Brillant de tous leurs feux, les jeunes étoiles bleues sont disséminées parmi les supergéantes rouges. On voit aussi à l'oeil nu les les supergéantes avant qu'elles n'explosent en  supernovae. l'une d'entre elles donnera-t-elle un jour naissance aux éléments lourds qui desquels seront faites les tables et les chaises du salon de thé de Carette, place du Trocadéro.
Dans de nombreuses régions dérivent d'immenses nuages de gaz ionisés qui s'étendent sur plusieurs centaines d'années-lumière. Ils entourent d'innombrables populations d'étoiles en formation. Les masses d'hydrogène qui les enveloppent sont excitées par leur rayonnement ultra-violet et deviennent superbement lumineuses au moment où elles se recombinent. En arrière-plan, on peut voir les résidus de la formation d'autres amas d'étoiles que les soleils de ces amas ont soufflé au moment ils se sont allumés pour rayonner de tout leur éclat. 
A cette époque, presque chaque instant est le témoin de de la naissance flamboyante d'un soleil sous l'effet de l'effondrement gravitationnel et de la fantastique pression qui en résulte. La température atteint alors le seuil critique de 15 millions de degrés qui permet d'aboutir aux premières réactions éblouissantes de fusion dans les régions centrales de la future étoile. 
 
Approchons nous maintenant de la région de la galaxie au sein de laquelle notre futur système est sur le point d'apparaître. 
Voici le disque de matériaux protoplanétaires qui entoure cette jeune étoile, notre soleil. Il est sur le point de donner naissance à un cortège     de planètes  et nous pouvons reconnaître Mercure, Vénus, la Terre, Mars, et beaucoup loin, Jupiter et les planètes géantes. Comment imaginer qu'une de ces planètes encore toute jeune donnera un jour naissance à des milliards d'espèces vivantes dont l'une d'entre elles deviendra consciente et intelligente. La conscience est-elle inscrite dès l'origine dans la matière? 
L'aventure de la vie n'en n'est pour le moment qu'à ses lointains débuts alors que le panorama cosmique est grandiose. Nous y reconnaissons la splendide nébuleuse de la Tarentule située à une distance de 180 000 années-lumière, vaste région de gaz ionisés de 1000 années-lumière de longueur entourant une nombreuse population d'étoiles en formation situées dans les Nuages de Magellan. Un phénomène comparable d'ionisation et de recombinaison des masses d'hydrogène illumine la nébuleuse d'Orion, même si elle n'atteint que le centième de la taille de la Tarentule.  Des supernovae visibles à l'oeil nu viennent d'apparaître dans cette région particulièrement active du ciel
Continuons notre voyage dans le temps jusqu'à dix milliards d'années dans le passé.
L'anneau argenté qui forme la voie lactée semble beaucoup plus large et nettement plus lumineux qu'aujourd'hui. Les étoiles sont moins nombreuses mais leur luminosité est beaucoup plus vive et la plupart d'entre elles sont de couleur bleue, signe qu'elles sont très jeunes et que leur masse et leur température sont bien plus élevées que celles de notre soleil. 
Notre jauge cosmique, celle qui indique le niveau global de l'information contenue dans l'Univers atteint des niveaux de plus en plus bas.
Poursuivons notre voyage parmi les jeunes étoiles. Des filaments verts, jaunes et rouges concentrés sur les bords d'une nébuleuse sont les débris d'une supernova dans l'espace lors de son explosion. Au centre, se trouve le noyau de l'étoile qui a explosé: c'est un pulsar, étoile à neutrons en rotation rapide qui mesure seulement 10 km mais dont la masse est plus importante que celle du soleil. Notre poids sur ce étrange corps exploserait: plus de 5 000 tonnes. Nous serions aplatis comme une feuille de papier. Le paysage se réduirait à une sorte de glu hyper dense composée uniformément de neutrons. L'objet tourne sur lui-même à la vitesse fantastique de 30 tours par seconde et émet un champ magnétique puissant qui accélère les particules à une vitesse proche de celle de la lumière. Un éclat de couleur bleue est visible, de manière diffuse, dans les régions intérieures de la nébuleuse (lumière émise par les électrons tandis qu'ils tournent en spirale dans le champ magnétique de celle-ci). Il est alimenté par le pulsar qui remodèle son environnement à la vitesse de la lumière. 
Notre ascension vertigineuse vers le début de l'Univers nous amène maintenant à 12 milliards d'années dans le passé. 
Le centre de ce qui deviendra notre galaxie nous découvre un spectacle magnifique: d'immenses nuées de gaz et de poussières semblent s'embraser avant de tomber en tournoyant vers un immense trou noir. En tombant dans le trou noir, ils émettent une lumière très brillante qui illumine la galaxie toute entière, immense geyser lumineux plus de 100 milliards de fois à l'éclat d'une étoile normale.  C'est en fait un des premiers quasars qui vient de se former. Ces phénomènes sont engendrés par un trou noir supermassif, monstre invisible dont la masse peut atteindre un milliard de fois celle de notre soleil. 
A cette époque, le jeune cosmos est embrasé par des  millions  de quasars et les  trous noirs dans lesquels ils trouvent leur origine sont eux-même des monstres insatiables tapis au-dessous des quasars. Ces ogres cosmiques engloutissent chaque année environ mille étoiles aussi massives que notre soleil. C'est une vision saisissante que forment ces millions de quasars primordiaux sous lesquels se dissimulent , à jamais invisibles, ces objets mystérieux que sont les trous noirs. Alors que la place du Trocadéro, Paris, la Terre, le Soleil ou notre voie lactée n'existeront que dans des milliards d'années, les nébuleuses occupées par les pulsars extrêmement dynamiques et leur structure se modifie régulièrement sous l'influence du pulsar qui remodèle son environnement à la vitesse de la lumière. 

Douze milliards et demi d'années en arrière.
La voie lactée n'est plus du tout distincte des innombrables nébuleuses en train de se former. Il n'y a plus que des structures vagues, des filaments et des nuées plus ou moins denses de matière ordinaire, mais aussi sans doute de matière noire qui pourrait représenter 90% du total(?). A mesure que le temps passe, ces filaments s'entrelacent, la matière semble se condenser pour se réchauffer sous l'action de la gravitation. Comme ces masses sont en rotation, elles forment peu à peu une sorte de disque entouré d'un halo qui contient peut-être de la matière sombre exotique et la voie lactée en émergera. Les étoiles sont encore rares quand notre horloge cosmique vient d'annoncer le premier milliard d'années. La gravitation, le grand maître de l'Univers, a déjà façonné les grandes structures que nous observons aujourd'hui. La jauge cosmique elle, continue de baisser. 

Encore 500 millions d'années plus tôt, et le cosmos tout entier semble beaucoup plus petit qu'aujourd'hui. 
Nous sommes un peu plus de 13 milliards d'années en arrière. Le spectacle que nous voyons a été dévoilé par les photographies transmises par le télescope Hubble, fantastique machine à photographier le ces objets du passé lointain. Nous voyons en effet l'Univers en train de naître. En 2006, il a découvert 500 galaxies, de petite taille, très brillantes, de couleur bleue en raison de la formation de très jeunes étoiles datant de 900 millions d'années seulement après le Big Bang. Elles doivent provenir de galaxies encore plus petites, mais pas assez brillantes pour être observées avec les moyens actuels, qui existaient il y a peut-être il y a plus de 13 milliards d'années.  Le rythme des naissances stellaires actuel est négligeable, bien que des étoiles continuent de se former, eu égard à la fantastique effervescence des premiers âges de l'Univers. Il semble en effet que l'Univers se soit embrasé d'un feu torrentiel plus tôt qu'on ne l'avait imaginé, à peine quelques centaines millions d'années après le Big Bang.

Projetons nous maintenant 13 milliards 400 millions d'années dans le passé.
Dans le jeune Univers, des régions plus claires constituent des "fenêtres" sur des amas ouverts de très jeunes étoiles en formation. On peut distinguer d'immenses piliers et volutes de poussière sombre et froide de gaz moléculaires qui n'ont pas encore été absorbés par les étoiles en train de naître. Au premier plan, on voit des jeunes étoiles bleues dont la lumière et les vents sont emportés au loin vers les filaments résiduels ainsi que les parois lumineuses de de gaz et de poussières. D'immenses geysers de couleur bleue sombre sont provoqués par l'hydrogène chaud au moment où les colonnes de gaz éjectés par les bébés stellaires entrent en collision avec le gaz froid du nuage environnant. Ces premiers soleils du cosmos sont 100 à 1000 fois plus massifs que le nôtre, et des millions de fois plus lumineux. Mais ils ne vivront que quelques millions d'années en raison  de leur masse, un souffle par rapport aux 5 milliards d'années qu'a déjà vécu notre Soleil. 

Maintenant, la folle contraction de l'Univers se poursuit tandis que la température s'élève de plus en plus.
Les premières étoiles disparaissent à leur tour, et au fil des millions d'années, les nébuleuses primordiales se désagrègent et se fondent en un plasma incandescent de particules élémentaires. L'Univers a maintenant l'aspect d'une sorte de "soupe" épaisse de photons, de protons et d'électrons au milieu desquels on trouve des noyaux de deutérium, d'hélium et d'hydrogène. Où donc est la Terre? la place du Trocadéro? ses terrasses et ses cafés? Nous voici à environ 13 milliards 700 millions d'années dans le passé. L'Univers n'était encore âgé que de 380 000 ans. Nos repères ont presque tous disparu: à la place des étoiles, nébuleuses, galaxies, on découvre un immense nuage de gaz à haute température duquel naîtront dans plusieurs centaines de millions d'années les premières étoiles et bien plus tard les éléments lourds desquels seront faits les chiens, les chats, les voitures qui circuleront place du Trocadéro. Le fond du ciel de cette époque, loin d'être plongé dans la nuit, est baigné par une sorte de brume laiteuse, ce plasma de gaz qu'on vient de décrire, porté à la température de 3000 degrés environ. 
La jauge d'information est à son niveau le plus bes depuis le début de notre voyage: 10110 bits. L'Univers est désormais d'une simplicité extrême, il est beaucoup moins "informé" que de nos jours. Il se réduit pour l'essentiel à ce plasma de particules élémentaires. Et pourtant, obéissant aux lois physiques qui guident son évolution, il semble contenir, "en germe", le scénario cosmique qui va conduire jusqu'à nous. L'évolution conduirait-elle, inévitablement, par paliers de complexité croissante, vers de la matière vivante et consciente? La position des étoiles dans leurs galaxies semble déterminante pour augmenter les chances que la vie se développe sur des planètes en orbite autour d'elles, celles qui se trouvent dans les régions extérieures des bras galactiques sont jeunes et donc plus propices à la vie que les anciennes étoiles concentrées dans les régions centrales. Par ailleurs, il est nécessaire que la distance qui sépare la planète du centre galactique soit située dans une région où la vitesse orbitale des étoiles et celle des bras galactiques soient égales. Le soleil, qui se trouve dans "l'écosphère galactique" a croisé le bras du Sagittaire il y a 4,6 milliards d'années et abordera le bras de Persée dans 3,3 milliards d'années. Les étoiles les plus éloignées du centre galactique tournent plus lentement que les bras spiraux et donc les croisent plus souvent. Or les étoiles placées plus près du centre tournent autour de le galaxie plus vite que les bras, ce qui fait qu'elles le croisent plus souvent. Lorsqu'une étoile croise une bras spiral, elle court plus de risques d'être la cible des radiations émanant des supernovae qui explosent, ce qui peut représenter un évènement fatal.
Ainsi, l'histoire de la vie sur Terre est intimement liée à celle de l'Univers tout entier. Dès les premiers instants après le Big Bang, la matière a commencé une longue et irrésistible ascension vers la complexité. Cette évolution semble obéir à un certain nombre de lois physiques qui qui conduisent inexorablement vers la vie. la réponse se trouve-t-elle en approchant encore plus près de la source, la première seconde et la naissance même de l'univers?
 
 
Prochain article: la première seconde.
 
Blogs que j'ai consultés pour rédiger cet article.

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1 commentaire:

Anonyme a dit…

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