À la découverte de l'univers
Introduction à l'Astronomie et à l'astrophysique

Sommaire et contenu du livre "À la découverte de l'univers - Introduction à l'Astronomie et à l'astrophysique"

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Remerciements ' IV
Préface XV11

1Àla découverte du ciel nocturne •••..••..•••••.•..•••••••.....•••••••...••••.•••...••••.••••..••••.••••..•••...••••..••...•••• 1
1.1. L'Univers à différentes échelles . 2
1.1.1. Les distances astronomiques sont astronomiques! . 2
1.2. Constellations
. 1.+
1.2.1. Les constellations permettent de localiser les étoiles . 6
1.2.2. La sphère céleste aide à se repérer dans le ciel . 7
Cycles terrestres .
1·3· 9

1.3.1. La rotation de la Terre est responsable du cycle jour-nuit et sa révolution définit l'année .. 9
1.3.2. Les saisons résultent de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre et de la révolution de la Terre autour du Soleil .••••.•.•.•..•••••..•.•.•..••••••.•.••.••••••.••.•..•••••••.•.•..•••••••.•..•.•.••••••••.•..•••••••••..•..•.•••...•..•.••••••••.•..•..••••..•..•..•.• 11 1·3·3· Les heures basées sur la position du Soleil: un cauchemar pour la planification .. 16 1·3·4· Les calendriers basés sur des années de durées égales: d'autres problèmes de planification . 16 1·3·5· Les phases de la Lune ont inspiré le concept de mois . 18
14­Éclipses .. 20

1.4.1. Les éclipses se produisent lorsque la Lune traverse l'écliptique alors qu'elle est pleine ou nouvelle . 20
1.4.2 • Trois types d'éclipses de Lune peuvent se produire .. 21 1·4·3· Trois types d'éclipses de Soleil peuvent aussi se produire . 21 1·4·4· Les frontières qui restent à franchir .
Résumé des notions importantes 26
Questions de synthèse 26
Projets d'obselVation 27
2 La gravitation et le mouvement des planètes 29
2.1. La science: une clef pour la compréhension de l'Univers 30
2.1.1. La science est à la fois un ensemble de connaissances et l'étude de la nature 30
2.2. Modification de la vision géocentrique de l'Univers.............................................................................................. 3


2.2.1. Le modèle cosmologique héliocentrique s'imposa lentement 33
2.2.2. Copernic proposa le premier modèle cosmologique héliocentrique complet 35
2.2.3. Tycho Brahe réfuta certaines idées anciennes concernant les cieux 38
2.3.
Les lois de Kepler et de Newton 39

2.3.1.
Les lois de Kepler décrivent la forme des orbites, la variation de leurs vitesses
et la durée des années planétaires 39

2.3.2.
Les découvertes de Galilée apportèrent un soutien important à la cosmologie héliocentrique................................ 41

2.3.3.
Newton formula trois lois qui décrivent les propriétés fondamentales des objets physiques 43

2.3.4.
La théorie de Newton de la gravitation explique les lois de Kepler 45

24.
Le système solaire contient des éléments lourds, issus d'une génération précédente d'étoiles 48

2.4.1.
Les étoiles transforment les éléments légers en éléments plus lourds 48

2.4.2.
La gravitation, la rotation et la chaleur ont forgé le jeune Système solaire 49

2.4.3.
Des collisions à l'intérieur du jeune Système solaire menèrent à la formation des planètes 51

2.4.4.
Des débris mineurs datant de la formation du Système solaire existent encore de nos jours 56

2.5.
Planétologie comparative 57

2.5.1.
La comparaison des huit planètes met en évidence diverses similarités et des différences importantes................. 57

2.6.
Les planètes en dehors du Système solaire........................................................................................................... 60

2.6.1.
Des planètes ont été découvertes autour d'autres étoiles 60

2.6.2.
De la poussière et des exoplanètes orbitent autour d'une époustouflante diversité d'étoiles 65

2.6.3.
Les frontières qui restent à franchir 66

Résumé des notions importantes 67

Questions de synthèse 68

Lumière et télescopes 71

3.1.
La nature de La lumière 72

3.1.1.
Newton découvrit que la lumière blanche n'est pas une couleur fondamentale et proposa que la lumière
soit composée de particules 72

3.1.2.
La lumière voyage à une vitesse finie mais incroyablement élevée 75

3.1.3.
Einstein a montré que la lumière peut se comporter comme des particules transportant de l'énergie..................... 76

3.1.4.
La lumière visible n'est qu'un des types de rayonnement électromagnétique 77

3.2.
L'optique et les télescopes..................................................................................................................................... 79

3.2.1.
Les télescopes concentrent la lumière provenant des étoiles grâce à des miroirs 80

3.2.2.
Les télescopes grossissent, résolvent et augmentent la luminosité 82

3.2.3.
Enregistrer et analyser la lumière venue de l'espace permet de comprendre le cosmos 84

3.2.4.
Oculaires, lunettes réfractantes, jumelles et lunettes de vue utilisent des lentilles
pour focaliser la lumière incidente 85

3.2.5.
Les miroirs secondaires affaiblissent les objets mais ne produisent pas de trou dans leur image 88

3.2.6.
La conception des miroirs et des lentilles est une science en perpétuelle évolution 89

3.2.7.
L'atmosphère de la Terre gêne la recherche astronomique..................................................................................... 90

3.2.8.
Le télescope spatial Hubble fournit des détails époustouflants sur l'Univers 92

3.2.9.
Les technologies avancées permettent à une nouvelle génération de superbes télescopes au sol de voir le jour... 92

3.3.
L'astronomie non optique 94

3.3.1.
Un radiotélescope utilise un grand réflecteur concave pour collecter les ondes radio............................................. 94

3.3.2.
Les télescopes infrarouges et ultraviolets utilisent aussi des réflecteurs pour collecter le rayonnement 97

3.3.3.
Les télescopes à rayons X et gamma ne peuvent pas utiliser de réflecteurs pour collecter le rayonnement............. 98

3.4.
Rayonnement du corps noir 102

3.4.1.
La couleur du pic d'émission d'un objet se décale vers les courtes longueurs d'onde lorsqu'on le chauffe 102

3.4.2.
L'intensité émise dans les différentes couleurs révèle la température d'une étoile 104

3.5.
Identifier les élements en analysant leurs spectres caractéristiques 105

3.5.1.
Chaque élément chimique produit son propre jeu de raies spectrales 106

3.5.2.
L'intensité relative des raies spectrales dépend de l'état de la source 108

3.6.
Atomes et spectres................................................................................................................................................. 110

3.6.1.
Un atome consiste en un petit noyau dense entouré d'électrons 110

3.6.2.
Les spectres s'expliquent par le fait que les électrons absorbent et émettent seulement des photons
de certaines longueurs d'onde 112

3.6.3.
Décalage des raies spectrales dû au mouvement relatif entre l'observateur et la source 115

3.6.4.
Les frontières qui restent à dépasser 116

Résumé des notions importantes 117

Questions de synthèse 118

Projets d'observation 119

4 La Terre et la Lune 121

4-1.
La Terre: un monde dynamique et vivant 122

4.1.1.
L'évolution de l'atmosphère terrestre dure depuis des milliards d'années 123

4.1.2.
La tectonique des plaques provoque des changements majeurs à la surface de la Terre......................................... 126

4.1.3.
L'intérieur de la Terre consiste enun manteau rocheux et un noyau riche en fer...................................................... 128

4.1.4.
Le bouclier magnétique terrestre nous protège du vent solaire 132

4.2.
La Lune et les marées 134

4.2.1.
La surface de la Lune est recouverte de cratères, de plaines et de montagnes 134

4.2.2.
Les expéditions sur la Lune permirent de rassembler des informations cruciales sur son histoire.......................... 138

4.2.3.
La Lune est probablement née de débris arrachés à la Terre primitive par l'impact d'un énorme astéroïde 142

4.2-4.
Les marées ont plusieurs fois joué un rôle important dans l'histoire du système Terre-Lune 144

4.2.5.
La Lune s'éloigne de la Terre 145

4.2.6.
Les frontières qui restent à dépasser 147

Résumé des principales idées 148

Questions de synthèse 149

Projets d'observation.......................................................................................................................................................... 149

5
Les autres planètes et leurs lunes............................................................................................ 151

5.1.
Mercure 152

5.1.1.
Les photographies de Mercure par Mariner 10 et par Messenger montrent une surface de type lunaire.................. 152

5.1.2.
Mercure contient plus de fer que la Terre 155

5.1.3.
La rotation et la révolution de Mercure sont couplées 156

5.1.4.
L'atmosphère de Mercure est la plus fine de toutes les planètes telluriques 157

5.2.
Vénus...................................................................................................................................................................... 158

5.2.1.
La surface de Vénus est complètement cachée par une couverture nuageuse permanente...................................... 158

5.2.2.
L'effet de serre sur Vénus....................................................................................................................................... 160

5.2.3.
Vénus est recouverte de collines douces, de deux continents et de nombreux volcans 161

5.3.
Mars........................................................................................................................................................................ 164

5.3.1.
La surface de Mars contient des plaines, des canyons, des cratères et des volcans................................................ 165

5.3.2.
Même sans canaux, Mars possède des structures naturelles curieuses.................................................................. 168

5.3.3.
l'intérieur de Mars est moins fondu que celui de la Terre 170

5.3.4.
l'atmosphère de Mars est ténue et souvent remplie de poussières 170

5.3.5.
Plusieurs caractéristiques de la surface indiquent que l'eau a jadis coulé sur Mars................................................ 173

5.3.6.
la recherche d'une vie microscopique sur Mars continue 177

5.3.7.
les deux lunes de Mars ressemblent plus à des patatoïdes qu'à des sphères 178

5.3.8.
la comparaison des caractéristiques planétaires fournit de nouvelles clés 179

5' .
les planètes externes 181

5.5.
Jupiter 182

5.5.1.
la couche externe de Jupiter est une région dynamique, d'orages et de gaz turbulents.......................................... 182

5.5.2.
l'intérieur de Jupiter comporte quatre régions distinctes 186

5.5.3.
les impacts permettent de sonder l'atmosphère de Jupiter 187

5.6.
les anneaux et les lunes de Jupiter 190

5.6.1.
la surface d'Io est sculptée par l'activité volcanique.............................................................................................. 190

5.6.2.
Europe semble abriter de l'eau liquide sous sa surface 192

5.6.3.
Ganymède est plus grosse que Mercure................................................................................................................. 194

5.6.4.
Callisto porte les cicatrices d'un énorme impact d'astéroïde 195

5.6.5.
D'autres débris orbitent autour de Jupiter, formant des lunes ou des anneaux 196

5.7.
Saturne................................................................................................................................................................... 197

5.7.1.
l'atmosphère, la surface et l'intérieur de Saturne sont similaires à ceux de Jupiter 197

5.7.2.
les anneaux spectaculaires de Saturne sont composés de fragments de glace et de cailloux recouverts de glace.... 199

5.7.3.
Titan a une atmosphère épaisse. des nuages et des lacs remplis de liquides 203

5.7.4.
Encélade a une atmosphère et un champ magnétique 205

5.8.
Uranus 206

5.8.1.
Uranus a des nuages et une atmosphère brumeuse................................................................................................ 206

5.8.2.
Un système d'anneaux et de satellites orbite autour d'Uranus 209

5.9.
Neptune 211

5.9.1.
Neptune a été découverte parce qu'elle devait se trouver là 211

5.9.2.
Neptune a des anneaux et a capturé la plupart de ses lunes................................................................................... 213

5.9.3.
Planétologie comparative des planètes externes 215

5.9.4.
les frontières qui restent à franchir 217

Résumé des notions importantes 218

Questions de synthèse 219

Projets d·observation 220

6 Les vagabonds du Système solaire 223

6.1.
la classification des objets du Système solaire 224

6.2.
Planètes naines 224

6.2.1.
Pluton et sa lune Charon ont quasiment la même taille 225

6.2.2.
Cérès: une planète naine dans la ceinture d'astéroïdes ; Éris, Makemake et Haumea : des planètes naines
dans la ceinture de Kuiper...................................................................................................................................... 228

Petits corps du Système solaire............................................................................................................................. 230

la plupart des astéroïdes orbitent autour du Soleil entre Mars et Jupiter 230

6.3.2.
L'influence gravitationnelle de Jupiter crée des lacunes dans la ceinture d'astéroïdes 231

6.3.3.
Il existe des astéroïdes en dehors de la ceinture.................................................................................................... 232

6.4-Comètes.................................................................................................................................................................. 236

6.4.1.
Les comètes proviennent des régions les plus externes du Système solaire........................................................... 236

6.4.2.
Les queues des comètes se forment à partir de gaz et de poussière arrachés par le SoleiL................................... 240

6-4.3.
Les comètes sont fragiles mais elles vivent longtemps 243

6.4.4.
Les comètes ne sont pas éternelles........................................................................................................................ 243

6.5.
Météoro'ides, météores et météorites.................................................................................................................... 246

6.5.1.
Le Système solaire est parsemé de petits débris rocheux....................................................................................... 247

6.5.2.
Les météorites sont des débris spatiaux qui atteignent le sol intacts..................................................................... 248

6.5.3.
La météorite Allende et le mystère de Toungouska témoignent de l'existence d'explosions cataclysmiques.......... 252

6.5.4.
Des impacts d'astéroïdes ont provoqué des extinctions massives.......................................................................... 253

6.5.5.
les frontières qui restent à dépasser 255

Résumé des principales idées 256

Questions de synthèse 257

Projets d'obselVation 257

7 Le Soleil: notre extraordinaire étoile ordinaire 259

7.1.
l'atmosphère du Soleil.......................................................................................................................................... 261

7.1.1.
La photosphère est la surface visible du Soleil. :.................................... 261

7.1.2.
La chromosphère est caractérisée par des pics de gaz appelés des spicules 262

7.1.3.
La température augmente dans le haut de l'atmosphère solaire............................................................................. 263

7.2.
l'activité solaire 265

7.2.1.
Les taches solaires révèlent le cycle solaire et la rotation du Soleil........................................................................ 266

7.2.2.
Le champ magnétique du Soleil crée les taches solaires 268

7.2.3.
Le champ magnétique du Soleil est responsable d'autres phénomènes atmosphériques 271

7.3.
l'intérieur du Soleil................................................................................................................................................ 275

7.3.1.
L'énergie du Soleil est due aux réactions thermonucléaires dans son cœur 275

7.3.2.
Le modèle solaire décrit comment l'énergie s'échappe depuis le cœur 275

7.3.3.
Le mystère des neutrinos solaires a inspiré les recherches sur la nature fondamentale de la matière 277

7.3.4.
Les frontières qui restent à franchir 279

Résumé des notions importantes 280

Questions de synthèse 280

Projets d'observation 281

Galerie de portraits des étoiles 283

8.1.
Échelles de magnitude 286

8.1.1.
La magnitude apparente mesure la luminosité des étoiles vues depuis la Terre 286

8.1.2.
Magnitude absolue et luminosité ne dépendent pas de la distance........................................................................ 287

8.2.
Températures des étoiles 288

8.2.1.
La couleur d'une étoile nous renseigne sur sa température de surface 289

8.2.2.
Le spectre d'une étoile révèle également sa température de surface 290

8.2.3.
Les étoiles sont classées en fonction de leur spectre 291

8.3.
Les types d·étoiles.................................................................................................................................................. 293

8.3.1.
Le diagramme d'Hertzsprung-Russell identifie les différents types d·étoiles.......................................................... 293

8.3.2.
Les classes de luminosité préparent la scène pour la compréhension de l'évolution stellaire................................. 295

8.3.3.
Le type spectral et la classe de luminosité fournissent une deuxième méthode pour déterminer les distances
stellaires 296

8.4.
Masses stellaires 297

8.4.1.
Les systèmes binaires fournissent des informations sur la masse des étoiles........................................................ 297

8.4.2.
Masse et luminosité des étoiles de la séquence principale sont reliées 300

8.4.3.
Le mouvement orbital des binaires affecte leur spectre.......................................................................................... 300

8.4.4.
Les frontières qui restent à franchir 303

Résumé des principales idées 305

Questions de synthèse 306

Projets d·observation 306

la vie des étoiles, de la naissance à l'âge mûr 309

9.1.
Les proto-étoiles et les étoiles de la pré-séquence principale............................................................................... 310

9.1.1.
On trouve du gaz et de la poussière entre les étoiles.............................................................................................. 310

9.1.2.
Supernova!. collisions de nuages interstellaires et lumière stellaire déclenchent la formation
de nouvelles étoiles 314

9.1.3.
Lorsqu'une proto-étoile cesse d'accumuler de la masse. elle devient une étoile de la pré-séquence principale 316

9.1.4.
L'évolution d'une étoile de la pré-séquence principale dépend de sa masse........................................................... 317

9.1.5.
Les régions H-U abritent des amas d'étoiles jeunes................................................................................................ 319

9.1.6.
Placer une étoile dans un diagramme H-R révèle son âge 322

9.2.
Séquence principale et étoiles géantes 323

9.2.1.
Les étoiles passent l'essentiel de leur vie dans la séquence principale 324

9·3·
Évolution des étoiles ayant des masses comprises entre 0.08 M0 et 0,4 M0 325

9.3.1.
Les naines rouges convertissent toute leur masse en hélium 325

9-4.
Premières phases de l'évolution des étoiles de plus de 0,4 Mt:) 326

9.4.1.
Quand la fusion de l'hydrogène ralentit. une étoile de la séquence principale de plus de 0,4 Mo
devient une géante 326

9.4.2.
La fusion de l'hélium commence au centre d'une géante 328

9.4.3.
La vie pendant la phase de géante a ses hauts et ses bas 330

9.5.
Étoiles variables 330

9.5.1.
Une céphéide s'expand puis se contracte tour à tour, elle pulse............................................................................. 331

9.5.2.
Les céphéides permettent aux astronomes d'estimer des grandes distances 331

9.5.3.
Les amas globulaires sont des ensembles liés d'étoiles âgées............................................................................... 332

9.5.4.
Le transfert de masse dans les systèmes binaires serrés peut former des étoiles doubles inhabituelles 336

9.5.5.
Les frontières qui restent à dépasser 338

Résumé des principales idées 340

Questions de synthèse 341

Projets d'observation 342

10 La mort des étoiles 343

10.1.
Étoiles de faible masse et nébuleuse planétaires............................................................................................ 344

10.1.1.
Une étoile de faible masse évolue en supergéante et donne naissance à une nébuleuse planétaire 345

10.1.2.
Le cœur calciné d'une étoile de faible masse devient une naine blanche 347

10.1.3.
Les naines blanches situées dans une binaire dont les composantes sont proches peuvent donner lieu

à
de puissantes explosions.................................................................................................................................... 349

10.1.4.
Les naines blanches situées dans une binaire dont les composantes sont proches et qui accrètent de la matière
peuvent également conduire à des supernovél! de type la....................................................................................... 351

10.2.
Étoiles massives et supernova:! de type Il 351

10.2.1.
Dans les étoiles massives. toute une série de réactions de fusion mènent à des supergéantes lumineuses............ 352

10.2.2.
Les étoiles massives disparaissent au cours de violentes explosions nommées supernovél!................................... 353

10.2.3.
Des restes de supernova sont observés en de nombreux endroits 355

10.2.4.
Les rayons cosmiques n'ont rien à voir avec des rayons 357

10.2.5.
La supernova 1987A nous a fourni une vue détaillée sur la mort d'une étoile massive 358

10.3.
Étoiles à neutrons et pulsars 360

10.3.1.
Le cœur de nombreuses supernovél! de Type Il devient une étoile à neutrons.......................................................... 360

10.3.2.
Un champ magnétique en rotation explique le signal émis par une étoile à neutrons 361

10.3.3.
Les étoiles à neutrons en rotation sont associées à d'autres observations que les pulsars..................................... 364

10.3.4.
Les étoiles à neutrons ont une structure interne..................................................................................................... 364

10.3.5.
Les collisions entre étoiles à neutrons sont peut-être à l'origine des éléments les plus lourds de I·Univers............ 366

10.3.6.
Les binaires comprenant une étoile à neutrons peuvent être des sources périodiques de rayons x......................... 366

10.3.7.
Les binaires comprenant une étoile à neutrons peuvent également émettre d'intenses bouffées
de rayonnement x.................................................................................................................................................. 368

10.3.8.
1 existe peut-être des résidus stellaires plus petits et encore plus exotiques qui seraient composés de quarks .... 368

10., .
les trous noirs 370

10.5.
Théories de la relativité.......................................................................................................................................... 370

10.5.1.
La relativité restreinte a modifié nos conceptions de l'espace et du temps............................................................. 370

10.5.2.
La relativité générale explique comment la matière courbe I·espace-temps. créant une attraction
gravitationnelle 372

10.5.3.
La courbure de l'espace-temps affecte le comportement de la lumière 373

10.5.4.
La relativité générale prédit le destin des cœurs d'étoiles massives: les trous noirs.............................................. 375

10.6.
À l'intérieur d'un trou noir 376

10.6.1.
Vu de l'extérieur. un trou noir est l'un des corps les plus simples rencontrés dans l'Univers 376

10.6.2.
La chute dans un trou noir est un voyage infini....................................................................................................... 378

10.7.
Preuves de l'existence des trous noirs................................................................................................................... 379

10.7.1.
Plusieurs systèmes binaires contiennent des trous noirs....................................................................................... 379

10.7.2.
D'autres trous noirs ont des masses qui peuvent valoir des milliards de masses solaires 380

10.7.3.
Des trous noirs et des étoiles à neutrons dans des systèmes binaires sont souvent sources de jets de gaz............ 383

10.8.
Sursauts gamma 383

10.8.1.
Les sursauts gamma sont les explosions les plus puissantes connues dans I·Univers............................................ 384

10.8.2.
Les trous noirs s'évaporent 385

10.8.3.
Les frontières qui restent à franchir 387

Résumé des principales idées 388

Questions de synthèse 390

Projets d'observation 390

Il Les galax.ies 393

11.1.
Définir la Voie lactée............................................................................................................................................... 394

11.1.1.
l'étude des variables Céphéides révèle que la Voie lactée n'est qu'une galaxie parmi d'autres 395

11.2.
la structure de notre galaxie.................................................................................................................................. 397

11.2.1.
les variables Céphéides permettent de localiser le centre de la Galaxie................................................................. 397

11.2.2.
les observations dans les rayonnements non visibles permettent de cartographier le disque galactique 398

11.2.3.
le noyau galactique est un endroit actif et très peuplé........................................................................................... 401

11.2.4.
le disque de notre galaxie est entouré d'un halo sphérique contenant des étoiles et de la matière
sous d'autres formes 404

11.2.5.
la Galaxie est en rotation 405

11.3.
les mystères aux franges de la Galaxie................................................................................................................. 407

11.3.1.
la plus grande partie de la matière de la Galaxie n'a pas encore été identifiée....................................................... 407

11.4.
Galaxies.................................................................................................................................................................. 408

11.5.
Types de Galaxies 408

11.5.1.
l'enroulement des bras d'une galaxie spirale est corrélé à la taille de son bulbe central........................................ 408

11.5.2.
les bras peuvent être formés par des explosions ou par des ondes........................................................................ 410

11.5.3.
Des barres d'étoiles traversent les bulbes des galaxies spirales barrées 413

11.5.4.
les galaxies elliptiques ont une grande variété de tailles et de masses 415

11.5.5.
les galaxies sans structure globale sont appelées des irrégulières 416

11.5.6.
Hubble présenta les spirales et les elliptiques dans un diagramme en forme de fourche........................................ 417

11.5.7.
la taille des galaxies augmente au cours du temps................................................................................................ 418

11.6.
Amas et superamas................................................................................................................................................ 418

11.6.1.
les galaxies peuvent appartenir à des amas, eux-même regroupés en superamas 418

11.6.2.
les amas de galaxies sont plus ou moins peuplés et ont des formes variables....................................................... 419

11.6.3.
les galaxies d'un amas peuvent se collisionner et se combiner.............................................................................. 422

11.6.4.
la matière noire aide à maintenir liés les amas de galaxies 427

11.7.
Superamas en mouvement 428

11.7.1.
les décalages vers le rouge des superamas indiquent que l'Univers est en expansion 428

11.7.2.
Différentes techniques permettent de déterminer l'expansion de l'Univers à différentes distances de la Terre....... 430

11.7.3.
les astronomes peuvent regarder dans le passé, à une époque où les galaxies se formaient 431

11.8.
Quasars 432

11.8.1.
les quasars ressemblent à des étoiles mais ont d'énormes décalages vers le rouge 433

11.8.2.
Un quasar émet une quantité colossale d'énergie dans un petit volume................................................................. 435

11.9.
Autres galaxies actives 436

11.9.1.
les galaxies actives peuvent être spirales ou elliptiques 436

11.10.
Sources d'énergie supermassives 439

11.10.1.
Des trous noirs supermassifs se trouvent au centre de la plupart des galaxies 439

11.10.2.
les jets de protons et d'électrons autour des trous noirs peuvent expliquer les galaxies actives............................ 441

11.10.3.
la gravité focalise la lumière issue des quasars 444

11.
10.4. les frontières qui restent à dépasser 445

Résumé des principales Idées 446

Questions de synthèse 448

Projets d'observation 449

12 Cosmologie............................................................................................................................... 451

12.1.
le Big Bang ,....................................................................... 452

12.1.1.
La relativité générale prédit que l'Univers est en expansion ou en contraction 452

12.1.2.
L'expansion de l'Univers donne lieu à un décalage vers le rouge qui rappelle l'effet Doppler.................................. 453

12.1.3.
La constante de Hubble est reliée à l'âge de l'Univers 454

12.1.4.
Des traces du Big Bang ont été détectées............................................................................................................... 454

12.1.5.
L'Univers possède deux symétries: il est homogène et isotrope............................................................................ 455

12.2.
Une brève histoire de ('espace-temps, de la matière. de l'énergie et de tout le reste........................................... 457

12.2.1.
Toutes les interactions étaient initialement unifiées 457

12.2.2.
Des équations expliquent l'évolution de l'Univers à une époque où la matière telle qu'on la connaît
n'existait pas encore.............................................................................................................................................. 459

12.2.3.
L'homogénéité et l'isotropie résultent de l'inflation 460

12.2.4.
Au cours de la première seconde, la majeure partie de la matière et de l'antimatière se sont annihilées 462

12.2.5.
L'Univers est passé d'une domination par le rayonnement à une domination par la matière................................... 463

12.2.6.
Les galaxies sont nées de gigantesques nuages de gaz primordial........................................................................ 465

12.2.7.
L'activité de formation stellaire détermine la structure initiale d'une galaxie 468

12.3.
le destin de l'Univers 470

12.3.1.
La densité moyenne de l'Univers est l'un des facteurs qui déterminent son destin 470

12.3.2.
La géométrie de l'espace-temps est reliée à son destin 471

12.3.3.
L'énergie noire est responsable de l'accélération de l'expansion 473

12.3.4.
Supercordes 475

12.3.5.
Les frontières qui restent à franchir 476

Résumé des principales idées 477

Questions de synthèse 478

Projets d·observation 478

1 Astrobiologie 481

13.1.
l'astrobiologie relie le cosmos et les origines de la vie 482

13.2.
la présence de vie dépend des propriétés physiques et chimiques de l'environnement 483

13.3.
les indices s'accumulent pour suggérer que la vie pourrait exister ailleurs dans le Système solaire...................... 486

13-4.
les recherches de civilisations avancées tentent de détecter leurs signaux radio 488

13.5.
l'équation de Drake: quel est le nombre probable de civilisations dans la Voie lactée 490

13.6.
les humains envoient des signaux dans l'espace depuis plus d'un siècle 491

13.7.
les frontières qui restent à dépasser 492

Résumé des principales idées 493

Questions de synthèse 493

Appendices 495

Index 531