LECTURE DES ARTICLES - CLASS 78

Bienvenue dans l'univers par Neil de Grasse Tyson Une visite astrophysique De quoi ça parle? La science Welcome to the Universe (2016) est une introduction époustouflante et époustouflante à l'astrophysique, basée sur le cours populaire que les trois auteurs ont coenseigné à l'Université de Princeton. Il emmène tout le monde -⁠ même les non-scientifiques -⁠ dans un voyage à travers l'univers connu, s'arrêtant pour examiner les étoiles, les galaxies, les trous noirs, et plus encore, tout en présentant des théories fascinantes sur le voyage dans le temps, le big bang et la perspective de la vie dans d'autres galaxies. Introduction Qu'est-ce qu'il y a pour moi? Une visite captivante et tourbillonnante à travers l'univers. L'univers a 13,8 milliards d'années. Imaginez ce laps de temps comme étant équivalent à la longueur d'un terrain de football. Là-dessus, chaque pas que vous faites équivaut à environ 50 millions d'années. Selon vous, où se situe toute la durée de l'histoire humaine ? Juste à la fin. . . environ la largeur d'un seul cheveu humain. Nous, les humains, avons tendance à nous sentir importants. En réalité, nous occupons un humble coin d'une galaxie sans prétention dans une étendue d'espace et de temps tout à fait moyenne. Heureusement pour vous, ce Blink vous emmène dans un voyage bien au-delà du rocher que nous appelons chez nous. En survolant le classique de l'astrophysique, Welcome to the Universe , écrit par les éminents astronomes Neil deGrass Tyson, Michael A. Strauss et J. Richard Gott, nous visiterons des étoiles, des galaxies, des trous noirs et ferons même un peu de voyager dans le temps –⁠ donc, si vous êtes prêt, attachez-vous et préparez-vous pour le décollage ! Dans ce Blink, vous apprendrez • pourquoi Pluton n'est pas une planète ; • ce qui se trouve au centre de chaque galaxie ; et • comment vous pouvez voyager dans le temps pour vous serrer la main. ************** Key idea 1 Getting situated. Bon, premier arrêt. Orbite terrestre inférieure. Avant d'aller plus loin, nous devons vous situer avec notre point de départ - la Terre. Notre petite bille bleue de la vie. Pour beaucoup d'entre vous, cela ressemblera à votre tout premier voyage dans l'espace. Mais en réalité, vous avez explosé dans l'espace toute votre vie. Parce que, que vous le réalisiez ou non, nous vivons tous sur un rocher se déplaçant à environ 100 000 kilomètres à l'heure dans notre système solaire. Et en ce sens, la Terre est déjà une sorte de vaisseau spatial. Maintenant, en regardant la Terre depuis l'espace, je vais demander à tout le monde d'incliner légèrement la tête vers la droite. C'est ça. C'est seulement maintenant que vous regardez notre planète de front. En effet, lorsque la Terre orbite autour du soleil, elle est perpétuellement inclinée à un angle de 23,5°. Alors que nous tournons autour du soleil une fois par an, la Terre garde une inclinaison constante, conservant exactement la même orientation pendant tout le voyage. Très bien, regardez maintenant vers les bords de la Terre. Vous voyez cette ombre rampante ? Eh bien, comme vous l'avez peut-être deviné, c'est le début de la nuit pour ces parties de la Terre. Mais ce que vous ne réalisez peut-être pas, à moins que vous ne regardiez la Terre de front, c'est qu'elle est toujours couverte et à à 50 % de lumière solaire 50 % d'obscurité. Oubliez l'heure d'été, les longs hivers, les solstices d'été, c'est exactement là où vous vous trouvez sur cette inclinaison. Les habitants de l'Antarctique peuvent voir la lumière du jour pendant 24 heures en décembre. . . mais la Terre dans son ensemble? Sans exception, c'est toujours 50/50. Et c'est cette inclinaison même qui dicte tout ce que nous savons sur le ciel. Des étoiles que nous voyons, à la trajectoire du soleil. Beaucoup de gens croient que midi signifie que le soleil est directement au-dessus de nos têtes. Mais, en fait, si vous regardez depuis les États-Unis, vous ne verrez jamais, à aucun moment de la journée ou de l'année, le soleil directement au-dessus de votre tête. Cela n'arrive tout simplement pas. Parce qu'aux États-Unis, vous voyez toujours le soleil sous un angle. Cela signifie également que vous ne verrez jamais toutes les mêmes constellations d'étoiles que l'hémisphère sud, et vice versa. Donc, si vous pouvez tous jusqu'à votre cou. . . maintenant nous sommes situés et regardons droit devant. Il est temps de commencer notre tour de l'espace par le joyau de la couronne de notre système solaire : le soleil. ************ Idée clé 2 Le soleil. Ça y est, le soleil ! De la Terre, il peut apparaître comme jaune, mais en réalité, il rayonne des quantités à peu près égales de toutes les couleurs visibles, ce qui nous donne à la place une lumière blanche , pas jaune. Mais brûler quelque part autour de 6 000 degrés K – c'est un peu plus chaud que votre flamme blanche normale. Une étoile plus froide que le soleil -⁠ disons avec une température de seulement 1 000 K -⁠ semble rouge, car elle émet plus faible énergie de lumière rouge à à haute énergie que de lumière bleue . C'est pourquoi, lorsque vous regardez l'autre extrémité du spectre de chaleur, disons une étoile très chaude de 30 000 K, elle apparaît comme une riche couleur bleue. Mais, qu'elle soit chaude ou froide, chaque étoile contient en son cœur une sorte de fournaise thermonucléaire à hydrogène. Et plus ils brûlent, plus vite ils parcourent leur réserve d'hydrogène. C'est pourquoi les étoiles les plus bleues et les plus chaudes meurent plus rapidement que les autres – ne durant qu'environ 10 millions d'années. Alors qu'une étoile plus froide, comme le soleil, aura une combustion lente - vivant pendant un total de 10 milliards d' années. Plus la température est froide, plus la durée de vie est longue. Maintenant, si nous étions capables d'ouvrir le soleil et de regarder directement au milieu, nous verrions un noyau lumineux en plein centre. C'est le four thermonucléaire dont nous parlions. Il maintient non seulement le centre d'une étoile chaud, mais remplit également une autre fonction étonnante : générer des éléments. Parce qu'il y fait si chaud, les règles normales de l'électromagnétisme cessent de s'appliquer et les protons d'hydrogène s'attirent au lieu de se repousser . Et quand les protons s'attirent, ils entrent en collision. Formant ainsi de nouvelles formes de matière. Au centre de notre soleil, quatre millions de tonnes de matière sont converties en énergie chaque seconde . Et c'est presque entièrement de l'hydrogène qui fusionne pour devenir de l'hélium. Ce processus se poursuit pendant environ 90 % de la durée de vie d'une étoile, créant de l'énergie à partir d'hydrogène et maintenant le cœur chaud et stable. Mais finalement, et nous parlons d'ici cinq milliards d'années, le carburant hydrogène au cœur du soleil commencera à s'épuiser, passant à un noyau en grande partie d'hélium. Et c'est là que les choses vont devenir incontrôlables, assez rapidement. Sans hydrogène, le noyau deviendra de plus en plus instable et commencera à s'effondrer - devenant de plus en plus chaud à mesure qu'il brûle à travers tout hydrogène restant dans les couches externes. En conséquence, l'enveloppe du soleil s'élargira et deviendra ce que nous appelons une géante rouge. Il ressemble exactement à ce que ça sonne, rouge . . . et géant. Alors que la géante rouge continue de croître, le noyau devient plus chaud et l'hélium commence à fusionner pour devenir du carbone. Le carbone devient alors de l'oxygène. Jusqu'à ce que finalement, le noyau construise ce qui ressemble à quelque chose ressemblant à un oignon, superposé avec tous ces différents éléments. Mais à mesure que ces couches continuent de croître et de s'étendre, l'étoile entière brûlera inévitablement, s'effondrera et rejettera son enveloppe gazeuse, libérant tous ses entrailles stellaires dans la galaxie. C'est là que le soleil finira - se reposant dans sa phase finale en tant qu'humble naine blanche. Pour les étoiles plus grandes, cela peut entraîner une réaction si massive qu'elle explose en supernova, s'effondrant à son tour en étoile à neutrons ou même en trou noir ! La Terre, bien sûr, deviendra une braise carbonisée bien avant que cela ne se produise. Dans à peine un milliard d'années, notre soleil aura déjà suffisamment grandi pour faire bouillir les océans de la Terre et s'évaporer dans l'atmosphère, et la vie telle que nous la connaissons cessera d'exister. . . Et sur cette note joyeuse, il est temps de faire un tour rapide du reste de notre système solaire pendant que nous le pouvons encore ! **** Key idea 3 Our solar system. Les gaz enrichis qui explosent d'une étoile après la fin de sa vie peuvent éventuellement se transformer en boules de matière solide contenant des éléments comme l'oxygène, le silicium et le fer. En d'autres termes : les planètes telluriques. Dans notre système solaire, nous avons neuf – tirer – je veux dire, huit planètes. . . J'aborderai cette erreur de calcul dans un instant. Mais d'abord, regardez par vos fenêtres et vous vous retrouverez devant la première famille de planètes que notre merveilleux système solaire a à offrir. Ce serait Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Tous sont de petits objets rocheux qui orbitent autour du soleil. Ils ont certainement de nombreuses différences, mais ils sont toujours plus proches les uns des autres que de tout autre élément du système solaire. Maintenant, regardez à votre droite et vous verrez la prochaine famille du système solaire –⁠ collectivement connue sous le nom de géantes gazeuses. Ce sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Encore une fois, ces planètes sont certainement très différentes les unes des autres, mais elles partagent toutes les caractéristiques d'être grandes et de faible densité. Ensuite, il y a l'enfant à problème préféré de tout le monde : Pluton. Est-ce une planète ou pas ? Vous avez peut-être déjà pris parti dans cette polémique. Aucune offense à Pluton, mais cela ne correspond tout simplement à aucune des deux autres familles de planètes. Tout d'abord, son orbite est complètement fausse –⁠ elle croise celle de Neptune, ce qui n'est pas du tout le comportement d'une planète. De plus, son orbite est à un angle par rapport au plan de toutes les autres planètes. C'est une autre grève contre elle. Depuis 1992, les scientifiques ont trouvé plus d'un millier d'objets comme Pluton -⁠ des corps glacés au-delà de Neptune, dont beaucoup ont des orbites similaires à celle de Pluton. Ensemble, ces petits corps glacés forment ce que nous appelons la ceinture de Kuiper. Ce sont les vrais frères et sœurs de Pluton. Pluton se trouve être le plus grand et le plus brillant de tous. J'ai remarqué qu'un ou deux d'entre vous ont sorti les couvertures stellaires qui vous ont été fournies. Vous avez probablement remarqué que l'univers n'est pas étranger aux températures très fraîches. Dans l'ensemble, l'univers a une température laissée par le big bang, lorsque toute la matière de l'univers s'est condensée puis s'est rapidement dilatée. En ce moment, il est à 2,7 K⁠ –⁠ et en baisse. Les données montrent que l'univers va continuer à s'étendre, se rapprochant régulièrement de 0 K, ou du zéro absolu. Une par une, les étoiles épuiseront tout leur carburant, s'éteignant et disparaissant du ciel jusqu'à ce que la dernière lumière s'éteigne. ******* Idée clé 4 Lumière et distance. Alors que nous commençons à sortir de notre propre système solaire, vous remarquerez que partout où vous vous tournez, le ciel est plein d'étoiles brillantes et brillantes. Cependant, il est très probable que vous ayez pas mal d'idées fausses à leur sujet. Par exemple, vous avez probablement entendu répéter que l'étoile polaire -⁠ Polaris -⁠ est la plus brillante du ciel. C'est en fait incorrect. En fait, Polaris n'est même pas dans le top dix. . . ou 20 . . . ou 30 étoiles les plus brillantes. Il arrive à une modeste 45e place. Le plus brillant est en fait Sirius, autrement connu sous le nom de Dog Star. Et alors que nous commençons à accélérer, c'est peut-être le bon moment pour comprendre les distances. Prenez notre soleil par exemple. Même si le soleil est proche de la Terre, il n'est pas tout à fait proche . Le soleil est à 150 millions de kilomètres. Mais nous ne mesurons généralement pas la distance en kilomètres ou en miles. Au lieu de cela, nous utilisons le temps qu'il faut à la lumière pour parcourir la distance. La vitesse de la lumière est de 300 000 kilomètres par seconde. La distance entre le soleil et la Terre est d'environ huit minutes-lumière -⁠ donc, en d'autres termes, il faut huit minutes à la lumière pour parcourir cette distance. À titre de comparaison, les étoiles du système connu sous le nom d'Alpha du Centaure -⁠ nos "plus proches" voisins -⁠ sont à environ quatre années -lumière . Cela signifie que la lumière que nous voyons de ces étoiles a en fait été émise il y a quatre ans. Chaque fois que nous regardons dans l'univers, nous regardons en arrière dans le temps ! Mais sur cette note, que regardons-nous quand nous regardons les étoiles ? Qu'est - ce que la lumière ? Eh bien, il se compose de photons, qui sont à la fois des particules et des ondes. La quantité d'énergie qu'ils peuvent transporter diffère, ce qui crée différentes "saveurs" de photons. L'une des saveurs des photons est la lumière visible, à laquelle l'œil humain est sensible - la lumière blanche, rouge, orange, jaune, verte, bleue et violette. Ensuite, il y a les saveurs auxquelles nos yeux ne sont pas sensibles. Ceux-ci incluent la lumière infrarouge, les micro-ondes et les ondes radio, qui sont toutes « en dessous » du rouge sur le spectre lumineux. Et puis il y a la lumière ultraviolette, les rayons X et les rayons gamma "au-dessus" du violet sur le spectre. Au fur et à mesure que vous vous déplacez le long du spectre vers les rayons gamma, l'énergie contenue dans chaque photon augmente. Il y a une raison pour laquelle tout le monde vous dit de porter un écran solaire pour vous protéger des rayons UV et pourquoi vous devez porter une couverture en plomb pendant une radiographie ! Nous n'avons encore qu'effleuré la surface en ce qui concerne les étoiles. Pour en voir encore plus, il va falloir aller beaucoup plus loin que nous ne le sommes actuellement. Tiens bon. ****** Key idea 5 Nebulas, galaxies, and dark matter. Alors que nous commençons à traverser la galaxie de la Voie lactée, vous remarquerez que les étoiles ne sont pas des loups solitaires. Au lieu de cela, ils forment des grappes. Certains amas ne contiennent que quelques centaines d'étoiles. Dans ce cas, nous les appelons clusters ouverts . D'autres ont des centaines de milliers d'étoiles, auquel cas on les appelle des amas globulaires. Dans les deux cas, les étoiles d'un amas donné partagent un anniversaire -⁠ elles se sont toutes formées à partir d'un nuage de gaz en même temps. Les Pléiades, que vous pouvez voir devant vous, sont un amas ouvert datant probablement de moins de 100 millions d'années. Il est plein de jeunes étoiles brillantes et bleues -⁠ ce qui, si vous vous en souvenez, signifie qu'elles sont incroyablement chaudes. Mais il y a aussi des étoiles rouges plus fraîches à proximité. Il n'y a aucune raison de croire que ce n'est pas juste une coïncidence. Certaines stars commencent chaud, d'autres cool -⁠ elles sont nées comme ça ! Ensuite, vous constaterez que nous passons maintenant devant la nébuleuse d'Orion. Cet amas de particules de gaz et de poussière se trouve dans notre propre galaxie, et c'est une véritable pépinière stellaire. Environ 700 étoiles sont en train de naître ici en ce moment ! Des nébuleuses comme celle-ci sont enrichies d'éléments lourds précédemment formés dans les noyaux internes des étoiles mourantes. La gravité fonctionne toujours pour rassembler le gaz et la poussière et en créer quelque chose. Ainsi, tout comme nous avons appris comment les éléments restants peuvent parfois devenir de nouveaux systèmes planétaires, ils peuvent aussi devenir de nouvelles étoiles ! Mais lorsque cela se produit, lorsque le matériau est tiré vers l'intérieur, il se réchauffe. Finalement, il devient si chaud et dense que des réactions thermonucléaires commencent à se produire -⁠ et boum, vous avez une étoile nouveau-née. La Voie lactée contient environ un à trois cents milliards d'étoiles. Ils sont disposés dans un disque aplati d'un diamètre total d'environ 100 000 années-lumière. Au centre, il y a une distribution plus épaisse et plus grumeleuse d'étoiles d'environ 20 000 années-lumière de long. C'est ce qu'on appelle le renflement. La formation d'étoiles se produit presque exclusivement dans les bras spiraux en forme de disque qui rayonnent à partir du renflement. Et il se passe autre chose dans les bras aussi. La masse de la Voie lactée, que nous avons pu calculer, ne correspond pas au nombre d'étoiles que nous pouvons observer. Cela a conduit les scientifiques à postuler l'existence de matière noire qui contribue à la masse de l'univers. En fait, on pense désormais que la grande majorité de la masse de la Voie lactée existe sous forme de matière noire, même si nous n'avons pas encore pu l'observer directement ni identifier les particules élémentaires qui la composent. La matière noire est assez intéressante mais tout aussi fascinante est ce qui se trouve au centre de la Voie lactée. Les étoiles au centre même sont en orbite autour de quelque chose -⁠ quelque chose d'invisible, extrêmement massif, 4 millions de fois la masse du soleil. Pouvez-vous deviner ce que c'est? Nous en parlerons –⁠ et ses frères –⁠ ensuite. **** Idée clé 6 Trous noirs. Des objets si massifs que même la lumière ne peut leur échapper -⁠ c'est ce qui se trouve au centre des galaxies. Nous parlons, bien sûr, des trous noirs. Au centre même de chaque grande galaxie avec un renflement important, se trouve un trou noir supermassif. Cela inclut la Voie Lactée. Mais en fait, en comparaison, le nôtre est plutôt moche. Notre trou noir a une masse de seulement 4 millions de soleils, alors que d'autres valent plusieurs milliards de soleils . Les trous noirs sont des objets vraiment fascinants. Malheureusement, nous ne pouvons pas nous rendre exactement à l'un d'entre eux et voir ce qui se passe à l'intérieur. Pourquoi? Eh bien, pensez à ce qui se passe lorsque vous lancez une balle en l'air sur Terre. Normalement, il monte puis redescend. Mais si vous lançiez la balle assez rapidement, elle échapperait au champ gravitationnel de la Terre et ne reviendrait jamais. Ici, "assez vite" signifierait une vitesse de 25 000 miles par heure -⁠ c'est la vitesse d' échappement de la Terre ou la vitesse à laquelle quelque chose doit se déplacer pour échapper à son champ gravitationnel. Les trous noirs sont si compacts et si denses qu'ils ont une vitesse d'échappement supérieure à la vitesse de la lumière. À cause de cela, même la lumière ne peut pas voyager assez vite pour leur échapper. Maintenant, vous vous demandez peut-être : que se passerait- il si vous tentiez de passer vos vacances dans un trou noir ? Eh bien, tant que vous restiez en dehors d'un certain rayon du trou noir, tout irait bien. Même à l'intérieur du trou noir, vous ne mourriez pas immédiatement. En fait, les choses ne commenceraient à se gâter qu'une fois que vous auriez traversé quelque chose appelé le rayon de Schwarzschild , autrement connu sous le nom d' horizon des événements. C'est le point auquel la vitesse d'échappement du trou noir dépasse la vitesse de la lumière. Une fois que vous avez traversé ce rayon, la partie serait terminée. Sauf que l'horizon des événements d'un trou noir est complètement invisible, donc vous ne sauriez même jamais quand vous l'avez traversé. Vous pourriez même traverser le rayon de Schwarzschild d'un trou noir massif en ce moment, pas plus sage ! Après avoir traversé le rayon de Schwarzschild, alors que vous avanciez de plus en plus dans le trou noir, votre corps commençait à s'étirer. Si vous tombiez les pieds en premier, vos pieds seraient tirés vers le bas par la masse au centre du trou noir. Pendant ce temps, vos épaules gauche et droite seraient tirées vers l'intérieur vers le centre. Vous seriez lentement écrasé des deux côtés tout en étant étiré -⁠ comme si vous étiez transformé en un morceau de spaghetti. Et que savez-vous? Le vrai terme technique pour ce processus est la spaghettification. Et non, je ne plaisante pas ! Heureusement, la mort par spaghettification est assez rapide, ne prenant que 0,09 seconde dans un trou noir de 3 milliards de masse solaire. Mais nous ne pouvons jamais réellement observer ce processus se produire directement. Aucun observateur extérieur ne peut être témoin de quoi que ce soit qui se passe au-delà de l'horizon des événements d'un trou noir, de la même manière que vous ne pouvez pas voir au-delà de l'horizon de n'importe où sur Terre. **** Key idea 7 The shape of the universe. Si vous vous souvenez, nous avons plongé nos orteils dans le sujet du big bang plus tôt lors de notre tournée. Nous avons brièvement discuté de l'explosion de matière qui a abouti à l'univers que nous connaissons aujourd'hui -⁠ un univers qui mourra lorsque toute son énergie aura été épuisée. Le modèle du big bang fait plusieurs prédictions. En tant que scientifiques, nous comparons ces prédictions avec ce que nous observons. Les résultats que nous trouvons nous montrent à quel point les prédictions sont précises. Et jusqu'à présent, le modèle du big bang a réussi tous les tests que nous lui avons lancés. L'une de ces prédictions est que l'univers devrait être en expansion -⁠ et c'est exactement ce qu'il fait. D'une certaine manière, l'univers est comme une miche de pain aux raisins. Les galaxies sont comme les raisins secs, tandis que la pâte est l'espace entre elles. La pâte commence au big bang, dans un état très comprimé, avec tous les raisins secs rapprochés. Au fur et à mesure que la pâte gonfle dans le four, les raisins secs s'éloignent de plus en plus les uns des autres. Du point de vue de chaque raisin, tous les autres raisins s'en éloignent. De même, de notre point de vue dans la Voie lactée, toutes les autres galaxies semblent s'éloigner de nous -⁠ même si en réalité, nous nous déplaçons également. De plus, les raisins secs plus éloignés, ou galaxies, semblent reculer deux fois plus vite que les raisins secs plus proches, car il y a deux fois plus de pâte en expansion entre les deux. Cette analogie n'est pas parfaite, car une miche de pain aux raisins n'est pas infinie et a des bords, contrairement à l'univers. Mais, tout comme dans le pain aux raisins, les raisins secs eux-mêmes –⁠ c'est-à-dire les galaxies –⁠ ne sont pas en expansion. Seul l'espace entre eux l'est. Mais si l'univers n'a pas la forme d'une miche de pain. Quelle est sa forme ? La clé de cette question réside dans la compréhension du nombre de dimensions de l'univers. La réponse est quatre. C'est parce que vous avez besoin de quatre coordonnées pour localiser n'importe quel événement -⁠ trois dimensions d'espace et une dimension de temps. Compte tenu de ces quatre dimensions, vous pourriez représenter l'univers sous la forme d'un diagramme en forme de ballon de football américain, tout comme le physicien Alexander Friedmann l'a fait en 1922. Dans le diagramme de Friedmann, le temps commence au point tout en bas du ballon de football, avec le big bang, et se termine tout en haut. Au big bang, les galaxies s'éloignent toutes les unes des autres jusqu'au point d'expansion maximale au milieu du ballon de football. Nous n'avons pas encore atteint ce point dans le temps, car, comme nous l'avons confirmé, l'univers est toujours en expansion. Après le point d'expansion maximale dans le modèle de Friedmann, les galaxies commencent à se déplacer les unes vers les autres. Les distances finissent par se réduire jusqu'à ce qu'elles se recollent toutes à nouveau lors de ce qu'on appelle le grand crunch . Ce modèle de l'univers n'est qu'une façon potentielle de voir les choses. Rien n'indique qu'il doit prendre la forme d'un ballon de football américain. L'univers pourrait aussi, par exemple, ressembler à un corset de femme victorienne. Mais quelle que soit la forme que vous choisissez pour donner à l'univers, il est maintenant temps de passer à l'un de mes sujets préférés : le voyage dans le temps. **** Idée clé 8 Voyage dans le temps et trous de ver. Le voyage dans le temps tel qu'il est décrit dans la plupart des films de science-fiction a un défaut majeur. Pour retourner dans le passé via une machine à voyager dans le temps, selon Einstein, un voyageur temporel doit être capable de dépasser la vitesse de la lumière. Mais nous savons que voyager plus vite que la lumière est physiquement impossible. Cependant, rien ne dit que vous ne pouvez pas prendre un raccourci pour battre la lumière jusqu'à la ligne d'arrivée. Il y a deux façons de le faire : passer par un trou de ver ou autour d'une corde cosmique. Les trous de ver sont de courts tunnels reliant deux points distants dans un espace-temps courbe. Il existe différents types de trous de ver qui peuvent exister. L'un se situe dans les trous noirs. Ceux-ci peuvent théoriquement connecter deux univers différents, comme deux entonnoirs collés ensemble. Le trou de ver est comme le point central reliant les deux extrémités étroites des entonnoirs. Vous ne pouvez pas traverser ces types de trous de ver car vous seriez obligé de voyager à la vitesse de la lumière. D'autres trous de ver, cependant, sont traversables. Nous n'en avons encore découvert aucun, mais ils sont théoriquement possibles. Voici comment cela pourrait fonctionner. Une extrémité du tunnel pourrait être quelque part près de la Terre, tandis que l'autre extrémité pourrait être à quatre années-lumière, dans le système stellaire Alpha Centauri. Mais le tunnel du trou de ver lui-même ne fait que dix pieds de long. Vous pouvez considérer le trou de ver comme une table à manger avec un trou percé à travers. Disons qu'il y a des fourmis en haut, essayant d'atteindre le dessous. Ils pouvaient parcourir le long chemin, courir le long du haut, sur le bord et sur le bas. Ou ils pourraient voyager par trou de ver, sauter dans le trou de la table et se retrouver immédiatement au fond. Vous n'enfreignez aucune des lois de la physique ici -⁠ vous prenez juste un raccourci. L'aspect voyage dans le temps entre en jeu lorsque vous tirez le trou de ver par gravité -⁠ peut-être avec un vaisseau spatial géant. Supposons que, comme dans notre exemple précédent, une bouche du trou de ver se trouve près de la Terre et l'autre près d'Alpha Centauri. Si, le 1er janvier 3000, vous utilisez le vaisseau spatial pour tirer gravitationnellement une bouche de trou de ver lors d'un voyage aller-retour de 5 ans à 99,5% de la vitesse de la lumière, les gens sur Terre le verraient revenir un peu plus de cinq ans plus tard. À l' intérieur du tunnel du trou de ver lui-même, cependant, le temps se déplacerait dix fois plus lentement puisqu'il se déplace presque à la vitesse de la lumière -⁠ donc au lieu de cinq ans, seulement six mois se seraient écoulés à l'intérieur du trou de ver, et donc aussi du côté d'Alpha Centauri . Donc, si vous sautiez dans la bouche du trou de ver lors de son retour sur Terre le 10 janvier 3005, vous atteindrez Alpha du Centaure le 1er juillet 3000, quatre ans et demi plus tôt. Ensuite, comme Alpha du Centaure n'est qu'à quatre années-lumière dans l'espace ordinaire, si vous montez dans un vaisseau spatial et revenez sur Terre à 99,5 % de la vitesse de la lumière, vous reviendrez dans un peu plus de quatre ans. Et par conséquent, vous reviendrez probablement sur Terre le 8 juillet 3004 –⁠ six mois avant de sauter à travers le trou de ver pour commencer. Juste à temps pour vous serrer la main et vous souhaiter bonne chance dans votre propre voyage ! Maintenant, qu'en est-il du voyage dans le temps par une corde cosmique ? Une corde cosmique est un fil extrêmement fin - plus fin qu'un noyau atomique - qui est très dense en énergie. Ces cordes n'ont pas de fin et sont faites d'énergie restante de l'univers primitif. Ils peuvent soit être d'une étendue infinie, soit se produire en boucles fermées -⁠ comme des brins de spaghetti et des SpaghettiOs. Mais ces cordes cosmiques ne sont pas de petites frites. On s'attend à ce qu'ils soient extrêmement massifs -⁠ environ un million de milliards de tonnes par centimètre. Théoriquement, une personne pourrait également utiliser la déformation de l'espace-temps causée par les cordes pour voyager dans le temps. Mais cela ne peut se produire que si deux chaînes se rapprochent suffisamment pour que vous puissiez les encercler. Si les cordes étaient éloignées, il faudrait trop de temps pour les encercler –⁠ trop de temps pour revenir à votre propre passé. En pratique, il est très peu probable que vous ayez la chance de tomber sur deux cordes cosmiques qui se croisent de manière à créer une machine à voyager dans le temps. Pour étoffer toutes ces théories compliquées sur le voyage dans le temps, il faut beaucoup plus d'informations sur la mécanique quantique. Plus important encore, nous devons marier la relativité générale et la mécanique quantique de manière à comprendre s'il est vraiment possible de construire une machine à voyager dans le temps et de visiter le passé. Peut-être que certaines lois de la physique que nous découvrirons un jour nous apprendront que c'est impossible. Mais pour l'instant, la porte -⁠ ou peut-être le trou de ver -⁠ est toujours ouverte. *** Key idea 9 Life outside our solar system. Nous explorons l'univers depuis un moment maintenant. Comment va tout le monde ? À ce stade, vous avez une solide compréhension de la matière physique qui compose l'univers, ainsi que des concepts plus théoriques. Mais nous avons gardé le meilleur pour la fin : la question de savoir s'il existe une vie intelligente dans l'univers en dehors de l'humanité. La vie telle que nous la connaissons nécessite quelques éléments pour exister. Le numéro un sur la liste est l'eau liquide. Si votre planète est trop proche d'une étoile comme le soleil, l'eau s'évapore. Trop loin et ça gèle. Bien sûr, la situation est bien plus compliquée que cela. Différentes étoiles ont des luminosités différentes, ce qui signifie qu'elles ont des zones habitables de différentes tailles. Et, d'après tout ce que nous savons, vous avez besoin d'une planète en orbite autour d'une étoile pour avoir la vie. Il faut aussi suffisamment de temps –⁠ le temps pour que l'étoile se crée, puis la planète, puis des milliards d'années pour que la vie ait une chance d'évoluer. Cela signifie que l'étoile doit vivre longtemps. Les étoiles les plus massives ne vivent que pendant environ 10 millions d'années, ce qui rend la vie à proximité de l'une de celles-ci assez désespérée. C'est déjà pas mal d'exigences. Mais il y en a beaucoup plus ! C'est particulièrement vrai si nous parlons de la vie avec laquelle nous pourrions converser –⁠ la vie intelligente. Même cela, cependant, ne suffit pas. Vous avez également besoin de cette forme de vie intelligente pour pouvoir envoyer des signaux sur des distances incroyablement longues dans l'espace, et pour que nous ayons capturé la forme de vie au bon moment de son histoire. Si une forme de vie intelligente n'est qu'à 1 000 années-lumière de nous, elle doit avoir transmis des signaux à travers l'espace il y a 1 000 ans pour que ses signaux nous parviennent maintenant. Nous pourrions continuer. Mais peut-être vaut-il mieux, pour la dernière étape de ce voyage, vous emmener chez l'un de nos candidats les plus prometteurs où il pourrait y avoir de la vie. Ce candidat s'appelle Kepler 62e. Son rayon est 1,61 fois plus grand que celui de la Terre, et il ne reçoit que 20 % de rayonnement en plus par mètre carré de son étoile –⁠ Kepler 62 –⁠ que nous en recevons du soleil. Cela le rend assez susceptible de se trouver dans une zone habitable. Kepler 62e pourrait être rocheux ou glacé avec un océan –⁠ nous n'en sommes pas vraiment sûrs. C'est un exemple concret –⁠ maintenant, réfléchissons à la question numériquement. Heureusement, un certain astrophysicien du nom de Frank Drake nous a déjà aidés ici. Il a proposé quelque chose que nous connaissons maintenant sous le nom d' équation de Drake, qui nous aide à estimer le nombre de planètes potentiellement porteuses de vie dans notre galaxie. L'équation de Drake examine la fraction d'étoiles appropriées avec une planète dans la zone habitable. Considérons donc une région sphérique de l'espace, avec un rayon de 40 années-lumière. Dans cette sphère, vous aurez quelque chose comme 1 000 étoiles. En utilisant l'équation de Drake sous nos périmètres spécifiques, vous trouverez probablement une moyenne de six planètes habitables dans ce seul rayon. Et rappelez-vous -⁠ 40 années-lumière, c'est minuscule par rapport à l'étendue de la galaxie entière, sans parler de l'univers entier ! La partie suivante de l'équation consiste à calculer le nombre de planètes qui ont développé une technologie capable de communiquer à travers les distances interstellaires –⁠ et qui communiquent à l'époque à laquelle nous les observons maintenant. La chance d'attraper une planète pendant cette phase spécifique à un moment aléatoire équivaut à la longévité moyenne des civilisations émettrices de radio divisée par l'âge de la galaxie. Et c'est là que les choses se compliquent car nous n'avons qu'un seul exemple de civilisation intelligente : la nôtre. Une estimation suggère que la durée de vie moyenne d'une civilisation émettrice de radio est susceptible d'être de 12 000 ans, bien qu'il existe bien sûr d'autres possibilités. Branchez les chiffres dans l'équation de Drake, et voilà, vous vous retrouvez avec un nombre estimé de civilisations communicantes ! Il existe de nombreuses interprétations différentes sur les mesures exactes à intégrer à l'équation de Drake, mais pour le plaisir, les auteurs de ce livre ont ajouté leurs meilleures estimations et ont découvert qu'il pourrait y avoir jusqu'à une centaine de civilisations dans la galaxie de la Voie lactée. capable de communiquer avec les ondes radio actuellement. Cependant, pour le moment, nous n'en avons trouvé aucun. . .⁠ et il ne semble pas qu'ils nous aient trouvés. Il ne reste plus qu'à continuer à chercher ! **** Final Summary The key message in this Blink is: The universe is so much bigger, hotter, denser, and weirder than we typically realize. It can be easy to convince ourselves that Earth is somehow special, but in reality, we and our planet occupy a corner of space that’s not much different from any other. Stars, planets, galaxies, black holes, wormholes –⁠ these are just a few of the things that exist, or may exist, in the vast expanse of the universe. And as we grow along with our universe, we continue to discover new things about space, time, and our very existence every day.