Acte 1.6 : La danse des corps célestes

Une coproduction

• Phil_Goud : Texte et narration
• Redscape : Mise en musique et mixage

Générique : “Euphotic” Carbon Based Lifeforms (Interloper) 2010 Ultimae Records, 2015 Blood Music (remastered)
Voix du générique : Karine

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Crédits musiques

• “Moll 6” Misantropen (Molltoner från Norrland 1 & 2) 2018 Nothern Electronics
• “Revelación” Palmerainvisible (Infinita) 2017 Abstrakt Reflections
• “Depth Lights” Asceptic Siliceum (Chaotic Paths) 2019 Abstrakt Reflections
• “Scheming (remix by Hecq)” Lusine lcl. (Conversions) 2014 Ad Noiseam

Les artistes

• Misantropen : https://www.discogs.com/artist/6861573-Misantropen
• Palmerainvisible : https://soundcloud.com/palmerainvisible
• Asceptic Siliceum : https://soundcloud.com/redscape_as
• Lusine : http://lusineweb.com/
• Hecq : http://www.benlukasboysen.com/

Crédit image

• Greg Rakozy https://unsplash.com/photos/0LU4vO5iFpM

Texte de l’épisode

Toujours allongé sur ta plage ?

Profite-en pour sentir le sable qui s’écrase sous ton poids, au niveau de ta tête, de tes épaules, de ton dos, de tes jambes, de tes talons.

Sent cette force qui te plaque au sol et te retiens de plonger dans cet océan infini d’étoiles.

La gravité

Il faut que je te parle un peu de la gravité et surtout de son origine.
Car c’est important, notamment pour comprendre la danse des corps célestes.

Mais un tout petit point d’abord sur les dimensions, car étonnamment c’est lié.

Un point géométrique c’est la dimension 0. Il n’a aucune taille, aucune dimension.
2 points forment une ligne, qui a une longueur, une dimension.
3 points forment un plan, avec une longueur et une largeur, 2 dimensions.

Nous, les humains, avons l’habitude de penser que le monde se résume dans les 3 dimensions que nous connaissons. Longueur, largeur, hauteur ou épaisseur.

Pour les plus malins, nous voyageons aussi malgré nous dans une 4e dimension, le temps, dimension sur laquelle nous n’avons pas le contrôle.

En réalité on utilise bien les 4 dimensions au quotidien. Lorsque nous prenons rendez-vous, nous nous accordons sur une adresse, donc des coordonnées en 2 dimensions, un étage, 3e dimension, mais aussi une heure, 4e dimension.

Mais en réalité il y en a bien plus, on ne sait pas combien exactement. 10, 26 ? La science n’a pas apporté de réponse définitive sur le sujet.
Nous ne sommes donc pas beaucoup plus forts qu’un être 2D qui ne peut comprendre notre univers en 3D.

Si l’on déforme un plan en 2 dimension, et que l’on ne connaît pas la 3e dimension, il se passe alors des choses incroyables. Une feuille de journal dont on fait toucher les coins, c’est la possibilité pour notre être 2D, de se télétransporter d’une extrémité à l’autre du plan, de manière instantanée. Sorcellerie que voilà !

Alors telle une échelle de distance réduite, on va réduire le nombre de dimensions pour pouvoir s’imaginer la gravité.

On va garder l’image de la surface du ballon gonflable comme bon moyen de visualiser l’espace-temps, le canevas de l’univers qui réunit donc en 2D les 4 dimensions que l’on connaît.

Pour éviter que tu gardes trop en tête la vision, certes confortable, de l’univers qui boucle sur lui-même, on va imaginer le ballon infiniment grand, tellement grand qu’on dirait une surface plane. Comme pour la Terre qui paraît plate quand on est au sol.

Pareil, sauf que là c’est une sphère infiniment grande… donc il est impossible de retourner au même endroit.

C’est bon ? Tu as donc face à toi une surface infinie, plate, élastique au toucher.

Imagine maintenant que tu y places un oeuf, la surface s’enfonce là où tu as déposé l’oeuf et forme un creux qui s’étend quelques dizaines de centimètres tout autour.
Si tu y mets maintenant une boule de pétanque, un peu plus grosse, mais surtout bien plus dense, la courbure de la surface est bien plus grande.

Cet effet, cette courbure de la surface qui dépend de la masse de l’objet posé dessus, c’est exactement le fonctionnement de la gravité.

Laisse donc la boule de pétanque sur la surface et pose une bille un peu plus loin. Si la bille est hors du creux de la boule de pétanque, rien ne se passe. Si par contre, la bille est posée quelque part dans le creux, elle va rouler jusqu’à atteindre la boule de pétanque.

La masse d’un corps déforme l’espace-temps, créant ce creux capable d’attirer les objets les uns contre les autres.

Alors non, n’imagine pas voir un jour des entonnoirs dans le ciel, je te rappelle qu’il s’agit ici d’une représentation simplifiée dans laquelle on a retiré des dimensions pour que cela soit imaginable par nos esprits limités.
Avec cette image en tête, je vais pouvoir t’expliquer pourquoi, quand on a vu les différentes orbites, plus on était loin, moins on tournait vite autour de la Terre.

Imagine maintenant que cette bille, au lieu de la poser dans le cône, tu lui donnes un petit élan. Elle ne va pas tomber droit au fond du cône, mais va alors faire une courbe avant de rejoindre la boule de pétanque.

Si tu lui donnes beaucoup d’élan, elle va alors pouvoir quitter le cône et continuer tout droit.

En jouant sur la vitesse de lancer, tu devrais arriver à faire en sorte que la bille fasse plusieurs tours autour de la boule de pétanque avant de s’y cogner.

Plus tu es loin de la boule de pétanque, plus la pente pour la rejoindre est faible, et donc moins la bille est attirée vers la boule. Pas besoin de la lancer très vite.

A l’inverse, si tu es proche de la boule de pétanque la vitesse doit être importante pour éviter de tomber au fond du creux.

Voilà pourquoi l’ISS, très proche de la Terre, doit tourner à 27 600 km/h pendant que la Lune, beaucoup, beaucoup plus éloignée, ne se déplace qu’à 3700 km/h.

Ce concept de déformation de l’espace-temps, c’est ce qui fait la différence entre la gravitation expliquée via Newton, où la cause n’est pas expliquée, et la version d’Einstein.

Si tu ne touches pas un objet, que tu ne lui applique aucune force, au choix, soit il ne bouge pas, soit il se déplace en en ligne droite indéfiniment à vitesse constante. C’est ce qu’on appelle un mouvement rectiligne uniforme.
Si on y réfléchit, ne pas bouger, c’est juste un mouvement rectiligne uniforme avec une vitesse nulle.

Sur Terre, si tu fais rouler un ballon bien équilibré sur un sol plat, régulier, comme un terrain de basket par exemple, il va rouler en ligne droite jusqu’à rencontrer un obstacle ou s’arrêter de lui-même au bout d’une centaine de mètres, voir peut-être bien plus. S’il s’arrête, c’est à cause des frottements de l’air et du sol qui s’exercent sur lui.

Dans l’espace c’est pareil, sauf qu’il ne s’arrêtera jamais. Mais vraiment jamais.

Et c’est là où la physique newtonienne était face à un mur. Qu’est-ce qui retient la Lune près de la Terre ?

Tu as déjà dû entendre parler de la gravité comme une force.
C’était l’explication avancée par Newton. D’un point de vue calcul sa théorie marche dans la majorité des cas, mais aucun phénomène physique pouvait expliquer comment la gravité fonctionne. Ce n’est pas un effort mécanique,les corps ne sont pas en contact, ce n’est pas non plus électro-magnétique… Alors qu’est-ce que c’est ? Qu’est-ce qui empêche un mouvement rectiligne uniforme ?

En réalité, aucune force, d’aucune nature, n’est appliquée sur la Lune par la Terre. La Lune va bien en ligne droite.
Si la trajectoire est rectiligne, mais que la Lune tourne autour de la Terre, c’est parce que la surface sur laquelle cette ligne est tracée est un cône spatio-temporel.

C’est là tout le génie d’Einstein. Comprendre que la physique n’avait pas tort sur ses principes de base, mais penser au-delà des habitudes, au-delà du visible pour l’homme.

Cela veut dire que la Lune autour de la Terre, la Terre autour du Soleil, tous ces corps en orbite ne sont que des billes lancées exactement à la bonne vitesse et dans la bonne direction pour être dans un état d’équilibre parfait et ne pas tomber au fond des puits de gravité du corps qu’elles orbitent.

Trous noirs : ces billes hyper-massives
Imaginons maintenant qu’au lieu d’une bille qui déforme délicatement la surface souple de l’espace-temps, on décide d’y appuyer une aiguille à tricoter, dont le bout ne peut percer le tissu. Imaginons aussi que l’on y mette un poids conséquent.

Cela implique que le puit de gravité aura la forme d’un cône dont la pente finira quasiment verticale, au plus proche du centre, et s’enfoncera très profondément dans la surface de l’espace-temps.

Ce que nous avons créé… un trou noir.
C’est au final assez simple un trou noir. Un volume tellement petit qu’on peut l’assimiler à un point, on l’appelle d’ailleurs singularité, mais qui possède une masse absolument démesurée, pour sa taille.

Passé un certain point dans le cône, lorsque l’on se rapproche du centre, la vitesse orbitale pour ne pas tomber au fond finit par être supérieure à celle de la lumière.
Cela veut dire que même les photons, les particules qui composent la lumière, les plus rapides de l’univers, ne peuvent échapper à son emprise et sont aspirés vers la singularité.

Cela crée alors une espèce de sphère noire, ce qui a donné leur nom au trou noir, car en dessous de son rayon, la lumière ne peut s’échapper. La limite de cette sphère est appelée “l’horizon des évènements”.

Tu as dû déjà voir des représentations de trous noirs où l’espace semble déformé tout autour. C’est normal. Avec sa gravité, le trou noir agit aussi comme une lentille.

Car rien n’échappe à la gravité pas même les photons.

Nous pouvons ainsi voir l’univers et ses étoiles dans un secteur situées derrière le trou noir, écrasés dans une image déformée tout autour de lui, comme si le trou noir ne faisait qu’écarter le ciel sur son passage.

Tous les astres font cela, dans une moindre mesure, évidemment. Nous pouvons au abord du Soleil, voir des étoiles situées un tout petit peu peu derrière lui.

Mais si cette représentation d’un trou noir est juste d’un point de vue optique, il manque un élément non négligeable : son halo.

Directement autour de l’horizon des évènements, la gravité reste si forte que la matière est tiraillée de toute part, disloquée, donc elle surchauffe.
Elle atteint alors une température au-delà de l’état gazeux et devient ce que l’on appelle du plasma et forme le halo de l’horizon des particules, point en-dessous duquel les particules de matière finiront par être aspirées.

Au-delà de cette distance, je vais te casser une image pré-conçue: un trou noir n’est pas un ogre de l’Univers, aspirant toute la matière comme par magie.
Hors de l’horizon des particules, il répond aux mêmes règles de gravitation que n’importe quel autre corps céleste.

Si le soleil était remplacé par un trou noir de même masse, nous ne serions pas aspirés, non, nous aurions la même orbite.
Car au final, vu que nous sommes hors de la partie la plus pentue du trou noir, que ce soit une boule géante ou un point, c’est toujours la masse et la distance à laquelle nous nous trouvons qui détermine notre orbite et non le volume de l’astre.
Mais le diamètre de son horizon des évènements serait ridiculement petit : 6km seulement.

Les trous noirs sont le cadavre cosmique d’une étoile massive, lorsque qu’elles ne ne transforment pas en supernova, la gravité fait s’effondrer l’astre sur lui-même, puis sur ses débris, puis sur les débris de ses débris jusqu’à ne former qu’un point.

Mais seules les étoiles d’une masse supérieure à 10x la taille du Soleil sont susceptibles de muter en trou noir à leur mort.

Tu as maintenant les outils pour comprendre la gravité, tu as les règles de base de la danse céleste des astres.

En impesanteur

Toujours là ? Pas trop perdu ?

Une petite précision autour de la gravité puisque je parlais de l’ISS tout à l’heure.

Tu comprends bien que si l’ISS et la Lune sont dans le cône de gravité de la Terre, il n’y a pas de phénomène magique qui fait flotter les astronautes dès qu’ils sortent de l’atmosphère ?

Alors pourquoi on les voit flotter dans l’espace ?
C’est là la différence entre gravité et pesanteur.

Déjà, cela n’a rien à voir avec le fait d’être dans l’espace, aussi étonnant que ça puisse te paraître.

On sait tout à fait reproduire le phénomène dans l’atmosphère terrestre. Tu peux toi-même le vivre un jour, dans un ascenseur, même si je te le souhaite pas vraiment.

Ils flottent dans la station spatiale car ils tombent autour de la Terre à la même vitesse qu’elle. Oui ils tombent en permanence.

On va refaire une petite expérience de pensée.
On revient sur Terre et on va reprendre une balle, de tennis allez, pour changer. Tu la lances un peu loin.
Elle va alors décrire une courbe jusqu’à tomber au sol. Si tu la lances plus fort, elle va tomber plus loin.

Au lieu d’une balle de tennis, imagine un boulet de canon, dans un canon surpuissant. Tu allumes la mèche et BAM, le boulet part à plusieurs dizaines de kilomètres.

Comme la Terre est une sphère, avec la courbure, le sol paraîtra un peu plus bas à l’arrivée qu’au départ.

Imagine maintenant que le canon est encore plus puissant. Si la vitesse est bonne, à l’endroit où le boulet aurait dû rencontrer le sol, il n’y aura pas de sol, donc il va continuer à chuter, mais le sol sera toujours trop loin et le boulet continuera à chuter vers un sol qui se dérobe sous lui.

Voilà en substance ce que fait la station spatiale internationale, ainsi que tous les satellites, naturels ou artificiels. Ils chutent vers un sol courbe qui se dérobe en permanence sous eux et qu’ils ne percutent jamais.

Cela n’explique pas directement le fait que les astronautes semblent flotter dans l’espace, c’est simplement une autre façon de voir la gravité. Mais j’y viens.

Ce qui fait qu’ils donnent l’illusion de ne pas être soumis à la gravité, c’est le fait que le seul repère qu’ils ont, et que tu as, c’est l’ISS.
Et comment ils partagent la même vitesse, ils ne sont collés à aucune paroi.

Si un jour tu venais à être dans un ascenseur dont les câbles lâchent, en chute libre totale, tu serais toi aussi en train de flotter dans l’ascenseur comme un astronaute. Je ne te le souhaite pas… ce serait une carrière d’astronaute assez courte.

On sait le reproduire de manière bien plus contrôlé avec les fameux vols zéro G.
Avec des avions un peu modifiés pour pouvoir foncer vers le sol à la vitesse de la chute libre, cela permet aux occupants de flotter à l’intérieur de la cabine, pendant quelques dizaines de secondes, comme les astronautes…
Et cela jusqu’au moment où le pilote décide de remonter pour éviter de s’écraser au sol.

C’est le même type de phénomène que celui qui te colle au fond du siège de ta voiture quand tu accélères, celui qui te projette en avant quand tu freines ou qui te fait bouger à droite ou à gauche dans les virages.

C’est l’accélération. Ou dans le cas de l’ISS, l’absence d’accélération.

Pour finir, je vais te réconcilier avec les ascenceurs : Tu as déjà dû ressentir une petite sensation de légèreté au moment où l’ascenseur dans lequel tu es termine son ascension et s’arrête à l’étage que tu lui as indiqué.

Dis toi qu’à chaque fois que tu ressens ça, tu es un tout petit peu comme un astronaute.

Au-dessus de toi, autour de toi, se produisent seconde après seconde tous ces mouvements gracieux et impressionnants.

Les astres font les équilibristes sur leur orbite, avec une fragile proportion entre vitesse et gravité.
Les trous noirs sont les magiciens, jouant avec la lumière et les éléments pour les manipuler et les faire disparaître.
Même les astronautes de l’ISS participent à la représentation et font une danse synchronisée avec la station spatiale.

Le ciel est donc le plus majestueux des spectacles de cirque.