Astrophysique

  • Comment tout finira (astrophysiquement parlant) Nouv.

    L'Univers a eu un début, il aura une fin. La cosmologie moderne (c'est-à-dire l'étude de la nature et de l'évolution du cosmos) a permis aux physiciens de comprendre son histoire, du Big Bang à nos jours. Mais à quoi ressemble son avenir ? Et surtout, en quoi celui-ci nous concerne-t-il très directement ? Considérée comme l'une des étoiles montantes de l'astrophysique aux Etats-Unis, Katie Mack entraîne le lecteur à travers cinq scénarios possibles de la fin de l'Univers (le Big Crunch, la Mort thermique, le Big Rip, la Décomposition du vide, et le Rebond) et vulgarise, ce faisant, les théories les plus importantes de la cosmologie.
    Sous son regard vif et avec une sacrée dose d'humour, elle propose ici un voyage follement amusant et étonnamment optimiste à travers les concepts majeurs de la mécanique quantique, de la cosmologie, de la théorie des cordes vers les confins de l'état de nos connaissances.

  • Pionnière du domaine, Françoise Combes est spécialiste de la dynamique des galaxies : mêlant observation et simulation numérique, elle cherche à comprendre la relation entre la forme des galaxies et leur histoire, et à décoder les différentes étapes de leur croissance. La physique des trous noirs est pour cela indispensable : les trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies y jouent un rôle majeur.
    Comment sont-ils alimentés ? Comment recrachent-ils de la matière ? Avec quelles conséquences sur la formation des étoiles au sein de la galaxie correspondante ? Que peut nous apprendre l'observation des quasars, ces galaxies dont le trou noir supermassif central est extrêmement actif, et qui émet une lumière mille fois plus forte que toutes les étoiles de la galaxie réunies ?
    Les objets célestes les plus impressionnants de l'Univers sont ici décryptés par une pionnière de l'étude du cosmos.

  • Ce sont les objets les plus mystérieux de notre cosmos, des monstres si denses qu'ils engloutissent à jamais tout ce qui passe à leur portée, même la lumière. Du moins le croyait-on, jusqu'à ce que Stephen Hawking montre que les trous noirs s'évaporaient en émettant des particules dans l'espace... Pourquoi ne sont-ils pas si noirs ? Que deviennent les astres qui ont le malheur de s'en approcher de trop près ? Se pourrait-il que les trous noirs soient la porte d'entrée vers un autre univers ? C'est bien ce que suggère le grand physicien, qui nous livre ici le fruit d'une vie de recherche et les dernières et stupéfiantes nouvelles de ces entités

  • "Nous faisons partie d'un écosystème qui nous est indispensable. On a longtemps pensé que l'homme pouvait dominer la nature, en profiter, en faire son esclave. On retrouve cette injonction dans la Bible, dans la Genèse et également chez Descartes. Mais c'est une très mauvaise solution car notre domination sur la nature nous amène à des catastrophes. Il faut abandonner l'idée de profit pour tenter d'appréhender nos interactions avec tous les éléments de la nature, et comprendre que ces interactions nous sont fondamentales et qu'elle sont menacées."

  • Pourquoi la nuit est-elle noire ? Pourra-t-on, un jour, habiter sur Vénus ? Que se passera-t-il quand le soleil va mourir ? Pourquoi dit-on que nous sommes des poussières d'étoiles ? Pourquoi les planètes sont-elles rondes ? Un trou noir risque-t-il un jour de nous aspirer ? Combien de météorites tombe-t-il sur Terre ?

    Devant l'Univers, nous sommes tous des enfants. C'est donc au plus grand vulgarisateur de notre temps en matière d'astrophysique, Jean-Pierre Luminet, que nous avons demandé de retrouver cette naïveté face au Grand Tout. Système solaire, étoiles, Big Bang, vie dans l'Univers... Il a réussi à mettre de l'ordre dans les espaces intergalactiques et, après exploration, en a rapporté cent réponses lumineuses. Tout en abordant les points clés, il nous introduitaux notionsqui passionnentsa profession.Suivez le guide...

  • Le côté obscur de l'univers

    Hervé Dole

    Les mystères de l'univers ne cessent de questionner l'humanité. L'astrophysique lève le voile sur beaucoup d'entre eux, mais de nombreuses questions demeurent. Grâce au satellite européen Planck, nous avons une première image de l'univers 370 000 ans seulement après sa naissance, livrant de précieuses informations sur l'origine des grandes structures extragalactiques. En 2021, le satellite européen Euclid prendra sa suite, à la poursuite de la matière noire et de l'énergie sombre, moteur de l'expansion de l'univers.
    L'astrophysicien Hervé Dole nous fait partager ici les espoirs, les joies et les interrogations que ces recherches soulèvent.

  • Quelle est l'histoire de l'univers ? Quelle est la nature de l'espace et du temps ? Quelle place occupons-nous dans l'univers ? Nul n'est mieux placé pour répondre à ces questions fascinantes que l'un des plus célèbres astrophysiciens actuels. Avec un style qui ne tient qu'à lui, mariant érudition, humour et intelligence, Neil deGrasse Tyson nous rend soudainement accessibles l'essentiel des grands mystères du cosmos et les principes les plus compliqués de l'astrophysique : le Big Bang, les quarks à la mécanique quantique, les trous noirs, la traque des exoplanètes et la recherche d'une vie extraterrestre.
    Le b.a.-ba de toutes les découvertes qui fondent notre compréhension actuelle de l'univers.

  • Au coeur des trous noirs

    Aurélien Barrau

    • Dunod
    • 11 Février 2019

    Que sait-on des trous noirs ? Peut-on les observer ? Qu'y a-t-il à l'intérieur ? Existent-ils vraiment ?
    Les trous noirs sont des astres fascinants, des sphères dans l'espace dont rien ne peut s'échapper. De tels objets ne peuvent ni émettre, ni réfléchir la lumière, mais certains sont pourtant extraordinairement lumineux. Toutefois, ce n'est pas là leur seule bizarrerie : dans un trou noir, l'espace se change en temps, le temps en espace, et nul ne connaît la véritable nature de la singularité centrale.

  • Science des astres et de la structure de l'Univers, l'astrophysique nous ramène des milliards d'années en arrière en quête de nos origines. Comment expliquer qu'une seule planète accueille la vie, que certaines étoiles meurent, que tout ce qui tombe dans un trou noir disparaît, que l'on découvre encore aujourd'hui de nouvelles étoiles ? Malgré toutes les avancées technologiques de ces dernières années, l'Univers nous laisse encore de nombreuses pistes à explorer pour tenter d'élucider le mystère de notre existence et du monde qui nous entoure.

  • Saviez-vous qu'autour des huit planètes de notre Système solaire orbitent 173 lunes confirmées, et que des dizaines d'autres restent à découvrir ? Que les étoiles naissent, vivent et meurent ? Qu'un bon nombre d'entre elles vivent en couple ? Que le Soleil chante ? Qu'un trou noir domine le centre de notre Voie lactée ? Qu'en moins de vingt ans, près de 2 000 planètes ont été découvertes autour d'étoiles lointaines ? Que la moitié de l'eau présente sur terre est plus âgée que le Soleil et provient de l'espace interstellaire ? Comment pouvons-nous affirmer de telles choses ? Parce que des chercheurs du monde entier se sont acharnés à le découvrir et à le prouver. Qui sont donc ces visionnaires, qui, à l'échelle planétaire, contribuent à l'essor fulgurant de l'astronomie, de l'astrophysique, de la cosmologie, de la planétologie, de l'astrobiologie ?
    Hubert Reeves et Jean-Pierre Luminet nous invitent à les rencontrer, à faire en leur compagnie un véritable périple d'exploration, à lever le voile sur les découvertes les plus récentes de l'astronomie et de la cosmologie.
    Les années que nous vivons sont parmi les plus fabuleuses de l'histoire scientifique, elles couronnent des décennies d'efforts pour mettre en évidence les trous noirs, les neutrinos, les ondes gravitationnelles, le boson de Higgs, les exoplanètes, un Système solaire bien plus complexe et étrange que prévu, et peut-être bientôt la découverte d'une vie extraterrestre... ?

  • Ce livre est le récit d'une aventure, celle de la théorie moderne de la gravitation, depuis ses premiers balbutiements de 1907, lorsqu'Einstein énonce sa version du principe d'équivalence, jusqu'aux premières images d'un trou noir en 2019. L'auteur évoque aussi bien les doutes, les impasses et même les erreurs des scientifiques que leurs exploits et leurs succès intellectuels et technologiques. Ces exploits ont permis, entre autres, de lever le voile sur les objets les plus monstrueux du cosmos, les trous noirs.
    Les scientifiques furent des aventuriers, qui n'ont pas hésité à emprunter des chemins extraordinairement périlleux afin de tester toutes les facettes de la théorie d'Einstein de la gravitation : depuis les voyages sous les Tropiques d'Eddington et ses collaborateurs pour observer l'éclipse de Soleil de 1919 à la construction de détecteurs d'ondes gravitationnelles, en passant par le réseau mondial de télescopes capable de faire l'image d'un trou noir.
    Dans un style concis et alerte, Ron Cowen nous fait vivre l'histoire de la relativité générale et de ses protagonistes, sans oublier les applications à la théorie du Big Bang et les pistes de recherches actuelles sur la gravitation quantique.

  • 23 avril 1992, à Washington D.C. Ce jour là, le Dr George Smoot, un astrophysicien américain encore inconnu à l'époque, stupéfie la Société Américaine de Physique en dévoilant son exploit. Après plus de quinze ans d'efforts acharnés, grâce à un satellite nommé COBE, le jeune savant et son collègue John Mather ont réussi à prendre une photo de la naissance de l'Univers. Le bébé-Univers, tel qu'il a émergé des ténèbres cosmiques, tout juste 380 000 ans après le Big Bang ! « C'est la découverte la plus importante du siècle, peut-être même de tous les temps ! » s'exclame alors le célèbre physicien théoricien Stephen Hawking. Au comble de l'enthousiasme, emporté par son émotion, Smoot lance à son tour aux astronomes encore sous le choc de la fantastique image: « Regardez ces images : c'est comme voir le visage de Dieu ! ». La phrase est lâchée. Elle va faire le tour du monde. Déclencher la fureur des scientifiques. Faire le bonheur des croyants. Et apporter la gloire à Smoot, jusqu'à la récompense ultime : le prix Nobel de Physique en 2006.

    Pour quelle raison ce savant s'était-il laisser emporter vers une exclamation quasi religieuse ? Que cachaient ces éblouissantes photographies ? S'agissait-il du graal dans lequel seraient enfouies les ultimes réponses aux questions que chacun se pose sur l'origine des choses et le sens de la vie ? Une clef permettant de comprendre que la naissance de l'Univers n'est pas le fruit du hasard ?

  • Comment les exoplanètes se sont-elles formées ? Comment peut-on se les représenter ? Pourront-elles un jour nous révéler une forme de vie à leur surface ?
    Aujourd'hui, grâce aux yeux des plus puissants télescopes, nous savons que les 200 milliards d'étoiles qui constituent notre galaxie sont presque autant de soleils entourés de planètes. Les mondes extra-terrestres ne sont donc plus une science-fiction.
    Pour autant, comment ces exoplanètes se sont-elles formées ? Comment peut-on se les représenter ? Pourront-elles un jour nous révéler une forme de vie à leur surface ?
    Star Wars, Dr. Who, Moebius, Azimov... autant d'inspiration artistiques et scientifiques. Mais sont-elles bien à l'image de ce que sont réellement les exoplanètes ?

  • Le 14 septembre 2015, des ondes gravitationnelles sont détectées pour la première fois de l'histoire. Ces vagues dans la structure de l'espace-temps, prédites par la théorie de la relativité générale un siècle auparavant, provenaient de la collision de deux étoiles massives transformées en trous noirs, à plus d'un milliard d'années-lumière de la Terre. En suivant la piste des pionniers de l'astrophysique stellaire du milieu du 19e siècle jusqu'à nos jours, cet ouvrage retrace la vie tumultueuse des étoiles les plus massives de l'Univers, depuis leur formation dans d'immenses nuages moléculaires jusqu'à leur explosion spectaculaire en supernova, elles-mêmes à l'origine des astres les plus étranges du cosmos: les étoiles à neutrons et les trous noirs. Aussi rares qu'éphémères, les étoiles massives jouent un rôle fondamental dans l'évolution des galaxies en ionisant le gaz interstellaire, en y injectant de vastes quantités d'énergie et en fabriquant des éléments chimiques aussi divers que l'oxygène, le sodium, l'or et l'argent. C'est à une incursion de haute voltige dans le monde fascinant des étoiles massives que nous convie l'astrophysicien Laurent Drissen, tout en passant en revue les progrès réalisés en astronomie et qui nous ont permis d'étudier le Soleil, les galaxies et l'histoire de notre Univers.

  • L'astrophysique a pour objet de comprendre la physique de l'origine, la structure et l'évolution des objets de l'Univers.
    Cet ouvrage donne une vision globale des principaux objets astrophysiques - des étoiles à l'Univers - et établit la synthèse entre leur nature, d'une part, et leur description et interprétation physique d'autre part. Ce cours propose, pour chaque aspect de la physique mis en oeuvre, une présentation succincte qui ne requiert, comme connaissances préalables, que les lois fondamentales de la dynamique et de la mécanique quantique. Des exercices corrigés, à la fin de chaque chapitre, permettent à l'étudiant de valider les principes de la physique appliqués à l'astrophysique.
    Cette nouvelle édition tient compte des dernières découvertes.

  • Dans les régions proches des cercles polaires, le ciel nocturne offre de fabuleux spectacles. Avec un peu de chance et une météo clémente, les visiteurs y admirent de grands voiles colorés danser d'un horizon à l'autre... Ce sont les aurores polaires, aussi appelées aurores boréales dans l'hémisphère Nord, et aurores australes dans l'hémisphère Sud. Quelle est l'origine de ces gigantesques parades lumineuses ? Il a fallu attendre l'avènement de l'ère spatiale pour acquérir les premiers indices fiables sur leur origine.
    En effet, bien que les aurores se manifestent à moins de 400 kilomètres au-dessus de nos têtes, elles sont issues d'un phénomène qui englobe l'environnement lointain de la Terre, jusqu'à plus de 100 000 kilomètres de distance. Le moteur des aurores est un vent peu dense et très rapide provenant du Soleil, qui a des relations agitées avec le champ magnétique de notre planète ! Mais aujourd'hui encore, de fausses explications circulent sur les aurores.
    Dans cet ouvrage, l'auteur traque avec brio les idées reçues. Page après page, avec une grande pédagogie, il explique la machinerie invisible et silencieuse, mais turbulente et brusque, à l'origine des aurores. L'ouvrage est abondamment illustré de figures explicatives et de photographies d'aurores, depuis celles prises les pieds dans la neige avec un simple appareil photo, à celles issues de caméras spécialisées embarquées à bord de sondes spatiales.

  • La merveilleuse complexité de l'Univers émerge de plusieurs lois et de constantes fondamentales qui en déterminent la forme, l'échelle, le destin et la beauté. Mais d'où viennent-elles ?
    Peter Atkins explore l'origine de la conservation de l'énergie, de l'électromagnétisme, de la mécanique classique et quantique et de la thermodynamique, en montrant comment toutes les lois découlent de symétries profondes. Avec son esprit et son érudition caractéristiques, il décrit comment les lois de la nature peuvent surgir de pas grand chose. Ou peut-être de rien du tout.

  • Que peut-il bien se passer quand un cuisinier rencontre un astrophysicien ? Aux délices du magret de canard et du foie gras s'adjoignent ceux de la cosmologie. Tant il est vrai que le big bang, soupe d'ondes et de particules, fut une recette comme une autre, quoique un peu plus universelle que la soupe aux fèves, et que mijotent dans nos casseroles bien des univers de goûts et de saveurs inédits.
    André Daguin et Michel Cassé nous convient ici à partager le banquet de l'amitié et de la curiosité. De quoi faire frétiller tout à la fois les papilles et les neurones.

  • La fin du deuxième millénaire a été marquée par la découverte de la première planète extrasolaire, par l'annonce que l'Univers est en expansion accélérée et par l'assemblage de la station spatiale internationale. En ce début du XXIe siècle, l'astronomie et les techniques spatiales ont fait un bond prodigieux : la détection d'un millier d'exoplanètes, l'envoi de Rovers pour explorer le sol martien, la découverte des ondes gravitationnelles et enfin la mission Rosetta, au cours de laquelle l'homme est parvenu à faire atterrir une sonde sur la comète Churyumov-Gerasimenko.
    L'avenir s'annonce des plus prometteurs : l'homme posant le pied sur la planète Mars est prévu pour 2035-2040, prélude à la conquête du système solaire et à l'exploitation de ses ressources minières. Un télescope optique de près de 40 mètres de diamètre est en cours de construction au Chili et sera opérationnel en 2024 ; l'objectif est de pouvoir repérer une exoplanète similaire à la Terre, d'y déceler la présence d'un océan d'eau liquide à sa surface, surmonté d'une atmosphère possédant un taux élevé de dioxygène, conditions indispensables à l'apparition d'une vie évoluée. Les plus optimistes des exobiologistes considèrent même que la preuve que la vie existe ailleurs est pour très bientôt (d'ici dix ans !). Une telle découverte aurait évidemment un retentissement considérable.
    Le présent ouvrage, destiné aux étudiants des licences de physique et de sciences physiques ainsi qu'aux candidats au CAPES et à l'agrégation, invite le lecteur à une immersion dans ces deux thèmes passionnants que sont l'exploration spatiale et l'origine de la vie.

  • Aventure humaine, défis technologiques et histoire des sciences s'entrecroisent : toutes les dimensions de la mission Rosetta se répondent !

    Le 12 novembre 2014, après un voyage de 10 ans dans le système solaire, le robot Philae se posait sur une comète, archive glacée du système solaire, pour nous aider à comprendre les origines de la vie. L'événement était salué partout dans le monde comme l'une des plus grandes réussites de l'exploration spatiale depuis le premier pas de l'homme sur la Lune. Les résultats scientifiques obtenus grâce aux instruments embarqués par l'atterrisseur Philae et la sonde Rosetta - qui a accompagné pendant plus de deux ans une comète autour du Soleil - allaient nous permettre des avancées spectaculaires dans la compréhension des débuts du système solaire.

    Pendant plus de trois ans, les deux auteurs ont suivi les principaux acteurs de la mission, scientifiques et directeurs de vol, au coeur de leur activité, pendant les phases les plus critiques de la mission. Ils ont sondé leur quête, leurs doutes, leurs joies et la progression de leurs connaissances. Ce livre raconte les 25 années de la mission Rosetta, depuis la naissance de l'idée jusqu'à l'achèvement de sa partie spatiale, lorsque la sonde Rosetta a rejoint l'atterrisseur Philae à la surface de la comète.

    Porté par la double volonté de susciter l'intérêt d'un public novice et jeune et de satisfaire l'appétit de lecteurs plus avertis, il associe schémas, infographies et de nombreuses photographies de la mission, avec des textes riches en informations inédites, eux-mêmes complétés par de courts encarts pédagogiques.

    Au-delà de l'exploit technologique et de la fascination pour les objets mystérieux que sont les comètes, le livre l'Aventure Rosetta s'attache à montrer comment cette mission historique s'inscrit dans la longue histoire de la connaissance.

  • Cet ouvrage présente une vision globale et synthétique de la planétologie, c'est-à-dire de l'étude des objets du Système solaire. Au cours des dernières décennies, la planétologie a connu une véritable révolution, marquée en particulier par la découverte de la ceinture de Kuiper au-delà de Neptune, puis par celle des planètes extrasolaires, ainsi que par l'exploration spatiale d'objets toujours plus lointains. Elle est aujourd'hui à la croisée de nombreuses disciplines : astronomie, géophysique, géochimie, biologie.

    Cet ouvrage traite, dans un premier temps, du Système solaire dans son ensemble, offrant une présentation générale des objets qui le composent et de sa place dans la Galaxie. Il traite également des systèmes planétaires, des exoplanètes et de l'interaction des objets du Système solaire avec le milieu interplanétaire. Il analyse enfin les planètes telluriques et géantes.

  • Cet ouvrage présente une vision globale et synthétique de la planétologie, c'est-à-dire de l'étude des objets du Système solaire. Au cours des dernières décennies, la planétologie a connu une véritable révolution, marquée en particulier par la découverte de la ceinture de Kuiper au-delà de Neptune, puis par celle des planètes extrasolaires, ainsi que par l'exploration spatiale d'objets toujours plus lointains. Elle est aujourd'hui à la croisée de nombreuses disciplines : astronomie, géophysique, géochimie, biologie.

    Cet ouvrage étudie, dans un premier temps, le Système solaire extérieur : satellites et anneaux des planètes géantes, petits corps et planètes naines. Il traite également des météorites et de la cosmochimie, ainsi que de la formation et de la dynamique du Système solaire. Il s'intéresse à la question de l'origine de la vie et de la vie extraterrestre et présente enfin l'ensemble des méthodes d'étude de la planétologie.

  • Accélérateurs géants, détecteurs complexes, particules énigmatiques. La physique subatomique peut sembler bien intimidante pour le novice. Et pourtant, qui n'a jamais entendu parler du boson de Higgs et du CERN, le laboratoire européen où il a été découvert en 2012 ? Nul besoin d'être un spécialiste pour comprendre de quoi il s'agit. Aujourd'hui, une théorie extraordinairement élégante, le Modèle Standard, décrit tous les résultats des expériences dans le domaine. Trente-sept particules élémentaires et quatre forces fondamentales : c'est tout ce dont nous avons besoin pour expliquer la matière et l'Univers !
    Ce livre, destiné à un large public, raconte sans équations le long parcours qui a abouti au Modèle Standard. Ce parcours, parfois sinueux, a été entamé lorsque les Grecs anciens, et peut-être d'autres avant eux, ont imaginé que la matière est composée de petites « billes ». Il faudra attendre plusieurs siècles pour qu'on réalise que la matière, à l'échelle microscopique, se comporte de façon paradoxale. Loin de l'image des petites « billes », sa nature est plutôt proche de celles des ondes, comme les ondulations de l'eau à la surface d'un étang.
    Au cours du siècle dernier, les connaissances scientifiques ont progressé de façon fulgurante au fur et à mesure des progrès techniques. Les rayons X et leurs applications médicales, la supraconductivité, le transistor, Internet sont nés dans les laboratoires de physique. La science s'est trouvée mêlée de près à l'Histoire pour le meilleur comme pour le pire, avec quelques épisodes dramatiques comme le lâcher de bombes atomiques sur Hiroshima et Nagasaki.
    De ce tourbillon étrange ont émergé nos connaissances actuelles qui, nous le savons, ne sont pas complètes. Les dernières observations suggèrent l'existence de nouvelles composantes dans l'Univers, comme la mystérieuse matière noire. Les chercheurs sont à l'oeuvre pour comprendre sa nature. Les bouleversements, du moins du côté de la recherche, ne sont pas finis...

  • Il peut paraître difficile d'évaluer une distance. Plus cette dernière est grande, plus cette entreprise sera périlleuse. Ce défi relève pourtant d'un besoin humain intrinsèque lié à la survie et à la connaissance. C'est au départ une préoccupation terrestre pour l'homme qui doit apprécier la distance qui le sépare de sa proie. Puis après avoir naturellement porté son attention sur ce qui était proche de lui, il s'est intéressé à des objets plus lointains. Devenue un enjeu philosophique, avec la découverte des planètes, des étoiles et des galaxies - dont l'éloignement dépasse l'entendement humain - cette démarche s'est complexifiée. En astronomie les distances soumises à des fourchettes d'erreur sont davantage estimées que mesurées. Histoire de la mesure des distances cosmiques retrace l'histoire des méthodes d'appréciation de l'environnement astronomique. Cet ouvrage s'adresse aussi bien aux néophytes qu'aux amateurs qui souhaitent approfondir.

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