Garik Israelian : Qu'y a-t-il dans une étoile ?

J'ai une dure mission. Je suis spectroscopiste. Et je dois vous parler d'astronomie sans vous montrer la moindre image de nébuleuse, de galaxie ou autre.. parce que mon job c'est la spectroscopie. Je ne manipule jamais d'image. Mais je vais essayer de vous convaincre que la spectroscopie est un domaine qui peut changer ce monde. La spectroscopie peut surement répondre à la question : "Est ce qu'il y a quelqu'un la haut ?" Sommes-nous seuls ? SETI. Ce n'est pas très marrant de faire de la spectroscopie.

Un de mes collègues en Bulgarie, Neviana Markova, a passé une vingtaine d'années à étudier ces courbes. Et elle a publié pas moins de 42 articles juste sur ces courbes. Vous vous imaginez ? Réfléchir nuit et jour, observer la même étoile pendant 20 ans, c'est incroyable. Mais nous sommes fous. Nous le faisons. (rires)

Et moi aussi je sombre. J'ai passé huit mois à travailler sur ces courbes. Parce que j'ai remarqué une très légère symétrie dans le spectre d'une étoile avec une exoplanète. Et je me suis dit, et bien, peut-être qu'il y a du Lithium-6 dans cette étoile, ce qui est une indication que cette étoile a absorbé une planète. Parce qu'en fait vous ne pouvez pas avoir cet isotope éphémère du Lithium-6 dans l'athmosphère d'une étoile ressemblant au soleil. Mais il peut exister dans les planètes et les astéroïdes. Donc si vous avalez un paquet d'astéroïdes ou une planète, on verra cet isotope du Lithium dans votre spectre. J'ai donc passé plus de huit mois à étudier la courbe du lithium de cette étoile.

Et en fait c'est fou, parce que des journalistes m'ont demandé : "Vous avez vraiment vu la planète rentrer dans l'étoile ?" Parce qu'ils pensent que si vous avez un télescope, vous êtes un astronome et donc que vous ne faites que regarder dans un télescope. Et que vous pourriez avoir vu une planète rentrer dans une étoile. Je leur ai répondu : "Non, pardonnez-moi. Ce que j'ai vu c'est ça" (rires) C'est incroyable. Parce que personne ne comprend vraiment. Je parie qu'il y a eu très peu de personnes qui ont compris de quoi je parlais. Parce que ça, ça montre qu'une planète est rentré dans cette étoile. C'est incroyable.

La portée de la spectroscopie a en fait été comprise par les Pink Floyd dès 1973. (rires) Parce qu'ils ont dit que l'on peut obtenir n'importe quelle couleur dans un spectre. Tout ce dont vous avez besoin c'est de temps et d'argent pour construire votre spectrographe. Ceci est le meilleur spectrographe haute résolution au monde, on l'appelle HARPS, on l'utilise pour détecter des exoplanètes et les sons émis dans l'athmosphère des étoiles.

Comment on obtient un spectre ? Je suis sur que la plupart d'entre vous savez grâce à vos cours de physique que c'est tout simplement en divisant la lumière blanche en couleurs. Et si vous avez une masse de liquide chaud, il produira ce qu'on appelle un spectre continu. Un gaz chaud lui ne produit que des raies d'émission, pas un continuum. Et si vous mettez un gaz froid devant une source chaude, vous verrez des extinctions caractéristiques qu'on appelle des raies d'absorption. On s'en sert pour identifier les éléments chimiques dans de la matière froide, qui absorbe à des fréquences très précises.

Maintenant, que peut-on faire avec un spectre ? On peut étudier la vitesse d'objets cosmiques. On peut aussi étudier la composition chimique et des paramètres physiques d'étoiles, de galaxies, de nébuleuses. Une étoile est l'un des objets les plus simples. Au centre, on a des réactions thermonucléaires qui ont lieu, ça crée de nouveaux atomes. Et on a une athmosphère froide. C'est froid pour moi. Froid pour moi, c'est trois ou quatre mille degrés. Mes collègues en astronomie infrarouge appellent "froid" ce qui est à -200 degrés. Mais vous savez, tout est relatif. Donc pour moi, 5000 degrés, c'est plutôt froid. (rires)

Voici le spectre du soleil. 24 000 raies spectrales, et à peu près 15% de ces raies ne sont pas encore attribuées. C'est fou. Nous sommes donc au 21ème siècle, et on ne peut pas encore complètement comprendre le spectre du soleil. Des fois on doit faire avec juste une petite et ténue raie spectrale pour mesurer la composition de cet élément dans cette athmosphère. Par exemple voici la courbe spectrale de l'or qui est la seule raie de l'or dans le spectre du soleil. Et nous utilisons cette petite signature pour tout savoir sur l'or dans l'atmosphère du soleil.

Voilà un travail en cours. Nous avons étudié une autre raie très faible, qui est due à l'osmium. C'est un élément lourd produit par des explosions thermonucléaires de supernovae. C'est le seul moyen de produire de l'osmium. En comparant la composition en osmium dans une des étoiles possédant une exoplanète, nous voulons savoir pourquoi cet élément est en telle quantité. Nous pensons que peut être les explosions de supernovae déclenchent la formation de planète et d'étoiles. Ça peut être un indice.

Il y a peu, un collègue de Berkeley, Gibor Basri, m'a envoyé un spectre très intéressant, en me demandant : "Tu peux regarder ça ?" Et je n'ai pas pu dormir les deux semaines suivantes, quand j'ai vu la quantité d'oxygène et d'autres éléments dans ces spectres. Je savais qu'il n'y avait rien de semblable dans la galaxie. C'était incroyable. La seule conclusion possible était qu'il y avait eu une explosion de supernova dans ce système qui a pollué l'athmosphère de cette étoile. Et plus tard un trou noir s'est formé pour faire un système binaire, qui est encore là avec une masse d'à peu près cinq masses solaires. Ça a été considéré comme la première preuve que les trous noirs proviennnent de l'explosion de supernova.

Mes collègues, en comparant la composition chimique de différentes étoiles galactiques ont découvert des étoiles extra-galactiques dans notre galaxie. C'est incroyable de pouvoir savoir ça en étudiant juste la composition chimique d'étoiles. Ils ont juste dit que l'étoile dont vous voyez le spectre est étrangère. Elle vient d'une galaxie différente. Il y a des interactions entre galaxies. On le sait. Et de temps en temps elle capturent des étoiles.

Vous avez entendu parler d'éruption solaire. On a été surpris de voir une super éruption, une éruption qui est des millions de fois plus puissante que celles du soleil. Pour une des étoiles doubles de notre galaxie appelées FH Leo, on a découvert cette super éruption. Et plus tard, nous avons étudié les raies pour voir si il y avait quelque chose de louche. Et nous avons vu que tout était normal. Ces étoiles sont normales, comme le soleil. Leur âge aussi. Donc ça reste un mystère. C'est un des mystère qui nous reste : les éruptions géantes. Et il y a six ou sept cas similaires cités dans la littérature.

Pour pouvoir aller plus loin, nous devons comprendre l'évolution chimique de l'univers. C'est très compliqué. Je ne souhaite pas vraiment que vous essayez de comprendre ce qu'il y là. (rires) Mais ça vous montre la complexité de l'histoire réelle de la production des éléments chimiques. Vous avez deux voies -- les étoiles massives et les petites étoiles -- qui produisent et recyclent la matière et les éléments chimiques dans l'univers. Et après 14 milliards d'années, on finit avec cette image. C'est un graphique très important qui montre l'abondance des éléments chimiques dans les étoiles ressemblant au soleil et dans le milieu interstellaire.

Ça montre qu'il est vraiment impossible de trouver un objet où vous trouvez 10 fois plus de soufre que de silice, cinq fois plus de calcium que d'oxygène. C'est juste impossible. Et si vous en trouvez un, je dirais que ça a quelque chose à voir avec une intelligence extraterrestre. Parce que naturellement, vous ne pouvez pas le faire. L'effet Doppler est un effet fondamental de la physique de base. Il est dû au changement de fréquence d'émission d'une source en mouvement. On utilise l'effet Doppler pour découvrir des exoplanètes.

La précision dont on a besoin pour découvrir une planète comme Jupiter autour d'une étoile semblable au soleil est d'environ 28,4 mètres par seconde. Et de neuf centimètres par seconde pour détecter une planète comme la terre. On pourra le faire avec les prochains spectrographes. Pour ma part, je m'investis dans une équipe qui développe un spectrographe haute résolution de génération future appelé CODEX pour le télescope E-ELT de 42 mètres. Et ce sera un instrument pour détecter des planètes comme la terre autour d'étoiles comme le soleil. C'est un outil étonnant qui s'appelle l'astrosismologie où on peut détecter les ondes sonores dans l'atmosphère d'étoiles.

Voilà le son d'Alpha du Centaure. On peut détecter les ondes sonores dans une atmosphère d'étoile qui ressemble au soleil. Ces sons sont situés dans le domaine de l'infrarouge, domaine que personne n'entend. Pour revenir à la question essentielle : "Est-ce qu'il y a quelqu'un là haut ?" C'est étroitement lié à l'activité tectonique et volcanique des planètes. Le lien entre la vie et les atomes radiactifs est direct : pas de vie sans activité tectonique ou d'activité volcanique. Et on sait que l'énergie géothermique est essentiellement produite par la décroissance radioactive de l'uranium, du thorium et du potassium.

Comment savoir si on a des planètes où la quantité de ces éléments est trop faible pour qu'il y ait une activité tectonique ? Auquel cas, il n'y a pas de vie. S'il y avait trop d'uranium, de potassium ou de thorium, il n'y aurait pas non plus de vie. Vous imaginez tout en train de bouillir ? Il y aurait trop d'énergie sur la planète. Maintenant qu'on a mesuré l'abondance du thorium dans une étoile avec une exoplanète. C'est exactement le même jeu. Une petite trace à analyser.

On essaye de mesurer cette courbe et de détecter du thorium. C'est difficile. Très difficile. Et vous devez commencez par vous convaincre vous-même, puis vous devez convaincre vos collègues, puis le monde entier, que vous avez vraiment détecté quelque chose comme ça dans l'atmosphère d'une étoile avec une exoplanète à quelques 100 parsec d'ici. C'est vraiment difficile. Mais si vous voulez découvrir de la vie sur les exoplanètes vous devez le faire. Parce que vous devez savoir la quantité d'éléments radioactifs dans ces systèmes.

Le seul moyen de découvrir des extraterrestres c'est de peaufiner votre radiotélescope et regarder ce qu'il reçoit. Au cas où vous receviez quelque chose d'intéressant, c'est ce que fait SETI en fait, et c'est ce qu'il fait depuis des années. Je pense que la voie la plus porteuse est celle des biomarqueurs. Voici le spectre de la terre, ce qu'elle reflète, et c'est une courbe caractéristique. La pente que l'on voit, que l'on appelle le Bord rouge, est le signal d'une zone avec de la végétation. C'est fou de pouvoir détecter des plantes à partir d'un spectre. Maintenant imaginez ce test pour d'autres planètes.

Il y a peu, vraiment récemment, je parle des derniers six, sept, huit mois, de l'eau, du méthane et du dioxyde de carbone on été découvert grâce à ce spectre d'une exoplanète. C'est incroyable, et c'est le pouvoir de la spectroscopie. Vous pouvez aller et détecter et étudier la composition chimique des planètes très très très éloignées du système solaire. On doit détecter de l'oxygène ou de l'ozone pour être sûr d'avoir des conditions propices à la vie.

Les miracles cosmiques sont liés à SETI. Maintenant, imaginez un objet étonnant, ou quelque chose qu'on ne peut pas expliquer pour lesquels on abandonne en disant : "Écoutez, on laisse tomber, la physique ne marche pas" C'est donc quelque chose que vous pouvez donner à SETI et dire : "Et bien, quelqu'un doit faire ça, d'une manière ou d'une autre

avec la physique qu'on connait". C'est quelque chose qui a été proposé par Frank Drake il y a des années (...) Si vous voyez, dans le spectre d'une étoile avec une planète, si vous voyez des éléments chimiques étranges, ça peut être le signe d'une civilisition qui y réside et qui veut le montrer. Ils peuvent vraiment signaler leur présence grâce à ces raies spectrales, dans le spectre d'une étoile, de différentes manières,

Vous pouvez le faire de différentes manières : Par exemple, le technétium est un élément radioactif avec une demie vie de 4,2 millions d'années. Si vous voyez soudainement du technétium dans une étoile comme le soleil, vous pouvez être sur que quelqu'un l'a mis dans cette atmosphère. Parce que naturellement, c'est impossible. Maintenant, vous voyez le spectre d'environ 300 étoiles avec des exoplanètes. On mène ce projet depuis l'an 2000, et c'est un très gros projet. On a travaillé très dur. Et on a des cas intéressants, des candidats avec des choses inexplicables. Et j'espère que bientôt on pourra le confirmer.

Donc à la question "Est-on seuls ?" La réponse ne viendra pas des OVNI. La réponse ne viendra pas des signaux radios. Ça viendra d'un spectre comme celui là. C'est le spectre d'une planète comme la terre qui indique la présence de dioxyde d'azote, un signal clair de vie, avec de l'oxygène et de l'ozone. Si un jour, et je pense que ce jour sera dans les 15 ou 20 prochaines années. Si on découvre un spectre comme celui là, on pourra être sûrs qu'il y a de la vie sur cette planète. D'ici cinq ans, on découvrira des planètes et des étoiles semblables aux notres avec une distance planète-étoile proche de celle terre-soleil. Ça prendra cinq ans. Et on aura besoin de 10 à 15 années supplémentaires avec des projets spatiaux pour avoir le spectre d'une planète avec le spectre que je vous ai montré. Et si on voit du dioxyde d'azote, et de l'oxygène, on aura le parfait E.T. Merci beaucoup. (Applaudissements)