Petit texte :
"4.La
gravité engendre les étoiles
Les
étoiles sont périssables
L'idée
que les étoiles ont une « vie »,
qu'elles naissent et meurent, est relativement nouvelle pour l'humanité.
Elle n'a pas beaucoup plus d'un siècle. Pour l'homme antique
et jusqu'au début du XIXe siècle, les étoiles
sont éternelles. Elles ne changent pas : l'image même
de la constance dans un monde en perpétuel changement.
Les Grecs divisaient l'univers en deux parties : la Terre et le
ciel. Sur la Terre tout se transforme. Les plantes, les animaux
sont de courte durée. Le bois pourrit, le métal rouille,
les montagnes s'érodent. Dans le ciel, c'est l'inverse. C'est
le domaine de l'éternel. Le mouvement des étoiles
est toujours le même. Il est régi par des lois immuables.
Le mot « astronomie » veut dire :
règles (nomos) des astres. Ces règles sont
décrites par les mathématiques, qui sont le langage
de la perfection. La lune est la frontière entre ces deux
mondes. On parle du domaine « cislunaire »(de
ce côté-ci de la Lune) : la Terre toujours changeante.
Et du domaine « translunaire » (au-delà
de la Lune) : le ciel et ses pérennités intangibles.
La lune est à la frontière parce qu'elle semble participer
aux deux mondes. Son mouvement l'identifie aux astres éternels.
Mais ses phases en font un être changeant. Le passage de la
Lune croissante à la Lune décroissante est bien à
l'image de la naissance, de la vie et de la mort.
Ce découpage du monde en deux parties prévaut jusqu'à
la Renaissance. Il est remis en question par Galilée. Par
des expériences avec des plans inclinés, ce physicien
découvre les lois du mouvement des corps. Et il a l'idée
que ces lois pourraient bien être les mêmes sur la Terre
et dans le ciel. D'ailleurs, Copernic vient de montrer que la Terre
est une planète comme les autres, qu'elle tourne autour du
Soleil. Pourquoi bénéficierait-elle de conditions
exceptionnelles ?
La physique de Newton se place aussi dans ce cadre de pensée.
La même force fait tomber les pommes, retient la Lune en orbite
autour de la Terre et les planètes autour du Soleil. Il n'y
a pas de différence fondamentale entre ce qui se passe sur
la Terre et ce qui se passe dans le ciel. La matière (toute
matière, pommes, planètes, étoiles) attire
la matière. C'est la loi de la « gravitation
universelle ».
Pourtant, à l'époque de Newton, les étoiles
sont toujours « fixes ». La notion
de vie stellaire émerge au XIXè siècle, en
parallèle avec les progrès de la chimie et de la physique.
Ce qui se passe en laboratoire, tout le monde en est maintenant
convaincu, n'est pas différent de ce qui se passe dans les
étoiles. Bientôt, cette conviction rencontre une confirmation
éclatante. On découvre que les éléments
chimiques possèdent une signature particulière. Quand
on les volatilises, dans un four ou dans un arc électrique,
ils émettent de la lumière. Cette lumière possède
une coloration déterminée. Si on la décompose
au moyen d'un prisme, on en obtient le spectre : un ensemble de
raies colorées disposées dans l'ordre de l'arc-en-ciel.
Le sodium, par exemple, émet une lumière jaune. Son
spectre présente, côte à côte, deux raies
de cette couleur. L'ensemble des raies émises par un élément
est sa marque distinctive, ses « empreintes digitales ».
Elles l'identifient à coup sûr.
Au début du siècle dernier, le physicien allemand
Fraunhofer projette l'image du soleil sur un prisme. Dans la lumière
solaire, il identifie plusieurs des éléments chimiques
familiers sur la Terre : l'hydrogène, le calcium, le fer,
etc. La chimie de Lavoisier est valable aussi pour le Soleil !
De
quoi le Soleil se chauffe
En
essayant d'améliorer le rendement des machines à vapeur,
les physiciens de ce même XIXè siècle découvrent
la « loi
de conservation de l'énergie ». Il n'y a pas
de source inépuisable. Un four finit par s'éteindre
si on ne l'alimente pas. Si les étoiles obéissent
au lois de la physique terrestre, elles ne sont pas éternelles.
Tôt ou tard, elles finiront par s'éteindre.
Mais quel peut-être le carburant des étoiles ? De quelles
substances tirent-elles l'énergie qui leur permet de briller
aussi longtemps ? Supposons que le Soleil soit un gros bloc de charbon
incandescent. Il dégage beaucoup de chaleur. Combien de temps
cette énergie peut-elle alimenter le flux de lumière
solaire ? Le calcul donne environ un million d'années. Est-ce
suffisant ? « Non », disent les géologues
à cause des vestiges d'animaux enfouis dans le sol depuis
des centaines de millions d'années. L'existence de fougères
ou de dinosaures à des périodes aussi reculées
laisse entendre que le Soleil doit être plus vieux encore.
L'hypothèse du bloc de charbon n'est pas acceptable. Il faut
chercher autre chose.
L'autre source d'énergie connue à l'époque,
c'est la gravité. Comment la gravité peut-elle être
une source d'énergie ? Une chute d'eau peut actionner une
turbine. En tombant, l'eau prend de la vitesse, qu'elle transmet
au rotor. S'il n'y a pas de turbine, l'énergie acquise se
transforme en chaleur. Au bas de la chute, l'eau est (un tout petit
peu) plus chaude.
Le Soleil à sa naissance était vraisemblablement beaucoup
plus gros qu'aujourd'hui. Au cours des âges, son rayon a décru.
Comme l'eau de la chute, la matière solaire est « tombée »
vers le centre du Soleil. Cette contraction a libéré
de l'énergie. On peut ainsi assurer la luminosité
solaire pendant quinze millions d'années. Mais on est encore
loin des centaines de millions d'années exigées par
Cuvier et ses collègues... D'où un conflit historique
entre physiciens et paléontologues. La physique s'est mérité
le titre de science « exacte » ;
la géologie est, au mieux, une science « naturelle ».
Les géologues se doivent, noblesse oblige, de réduire
les âges excessifs qu'ils assignent à leurs fémurs
et autres trilobites.
Peine perdue. Chaque année, des spécimens plus âgés
font encore surface, et avec eux la certitude accrue du grand âge
du Soleil. Faut-il invoquer l'existence d'une source d'énergie
encore inconnue sur la Terre ?
La solution allait surgir d'une façon imprévue. Loin
de ces conflits, dans la tranquillité de son laboratoire
de l'Ecole normale, Henri Becquerel constate un phénomène
curieux : des granules d'un minerai assez rare, la pecblende, impressionnent
les émulsions photographiques au travers de la boîte
de carton qui les contient. Ces grains, manifestement, émettent
une sorte de rayonnement invisible mais pourtant très puissant
: il traverse sans difficulté l'épaisseur du carton.
En 1898, Becquerel vient de découvrir la « radioactivité »,
la manifestation d'une force nouvelle, totalement inconnue à
cette date. Un expérimentation rigoureuse en révèle
les propriétés. Il s'agit, en fait, de deux forces
distinctes appelées force « nucléaire »
et force « faible ». La force nucléaire
est celle qui cimente les nucléons dans les noyaux. C'est
elle encore, dans une version plus puissante, qui cimente les quarks,
trois par trois, à l'intérieur des nucléons.
La force faible est celle qui permet aux neutrons de se transformer
en protons (ou vice versa, quand les conditions s'y prêtent).
Beaucoup plus puissante que la force électromagnétique,
la force nucléaire donne naissance à l'énergie
nucléaire. Un gramme de carburant nucléaire peut libérer
autant de chaleur qu'une tonne de pétrole ou de dynamite.
Du coup, le problème de l'énergie solaire est résolu.
Le soleil carbure au nucléaire. Son carburant, c'est l'hydrogène.
Il en possède suffisamment pour vivre à son rythme
pendant dix milliards d'années. De quoi satisfaire les géologues
les plus exigeants... Mais, à la fin de cette période,
inéluctablement, il mourra. C'est le sort que la loi de conservation
de l'énergie impose aux étoiles..."
Poussières
d'étoiles – Hubert REEVES
