Balade dans l’univers : à la découverte de Laniakea | Hélène Courtois | TEDxLyon

Cette présentation a été faite lors d'un évènement TEDx local, produit indépendamment des conférences TED.

Une balade et une aventure exceptionnelles dans l'infiniment grand et ses secrets.

Astrophysicienne-cosmologue lyonnaise, Hélène Courtois a découvert les frontières du continent de galaxies dans lequel nous vivons : « Laniakea ». Ce travail de longue haleine a fait la une de Nature. La vidéo publiée sur ce thème par la prestigieuse revue a comptabilisé plus de 2,5 millions de vues lors du premier mois de sa diffusion en novembre 2014.

Nous les cosmologues,

sommes les chercheurs
qui racontent l'histoire de l'univers.

Comment,
en 13,7 milliards d'années,

il est passé d'un stade

où la matière est distribuée
d'une forme simple et uniforme

à une architecture complexe aujourd'hui.

Pour cela, nous réalisons des
cartographies dynamiques,

en repérant les galaxies sur le ciel
puis en mesurant

leurs distances et leurs déplacements.

C'est en cartographiant les mouvements
dans l'Univers que nous avons compris

que nous vivons sur une planète,
la Terre,

qui orbite autour d'une étoile,
le Soleil,

lequel fait partie d'un ensemble
de 200 milliards d'autres étoiles :

notre galaxie, la Voie Lactée.

Et comme je viens de le découvrir
avec mon équipe,

notre galaxie fait partie
d'un ensemble très grand,

ce qu'on appelle
un super-amas de galaxies

qui en contient un million.

Et je vous invite en balade
dans l'univers à la découverte

de notre super-amas
Laniakea.

Tout commence au début des années 60
lorsque deux Américains

découvrent de façon fortuite
un rayonnement

dans lequel baigne
tout l'Univers.

Cela nous permet de mesurer
que notre galaxie se déplace

à une vitesse faramineuse
de 630 kilomètres par seconde.

A cette époque, on ne peut pas expliquer
une si grande vitesse.

Cela va déchaîner un engouement
parmi les astrophysiciens,

et plusieurs équipes
vont se monter,

pour se lancer dans
cette quête de compréhension.

En particulier,
une équipe de cosmologues américains

qui se surnomment eux-mêmes
les Sept Samouraïs,

réussit au bout de vingt ans

à produire une première cartographie
dynamique conséquente :

ils sont parvenus à mesurer
la vitesse de déplacement

de 400 galaxies.

Cela leur permet de délimiter

la région qui nous attire dans l'Univers.

Malheureusement, ce sont des mesures
qui sont très difficiles à réaliser,

et en particulier, l'endroit qui semble
nous attirer est masqué

par notre propre galaxie.

Les étoiles de notre galaxie
forment un bandeau lumineux dans le ciel

qui nous masque cette région de l'Univers.

Les Sept Samouraïs,
ne réussissant pas

à comprendre cette vitesse,
proposent un modèle :

il s'agirait d'une énorme masse
sphérique et obscure,

cachée à notre vue,
qui nous attire.

Ils l'appellent
« Le Grand Attracteur ».

J'ai 22 ans à l'époque,
je suis fascinée par ce mystérieux

Grand Attracteur.

Je décide donc de faire ma thèse
de doctorat sur le sujet.

Pour cela, je pars en Australie,
car il n'est pas observable

depuis l'hémisphère Nord.

Et là, durant trois ans,
je vais scruter les cieux

depuis un observatoire
totalement isolé dans le bush,

et j'essaie de connecter des filaments,

des alignements de galaxies sur mes cartes,

sans parvenir à mieux comprendre

ce Grand Attracteur.

Finalement en 1999,
une conférence internationale

regroupe toutes les équipes
qui travaillent sur le sujet,

entérine les résultats de chacun,
et annonce le statu quo.

On n'y arrivera pas.

Les signaux sont trop faibles,
trop difficiles à mesurer,

on bute sur une impasse technologique :

les télescopes ne sont pas
assez puissants.

Il va nous falloir une dizaine
d'années pour construire

de nouveaux télescopes,
et améliorer,

remettre à neuf les existants.

Nous allons construire des
radiotélescopes géants

comme celui-ci,
qui est mon préféré.

Il fait 110 m de diamètre,

il est situé à Green Bank
en Virginie de l'Ouest, aux États-Unis,

et avec des radiotélescopes,

- vous voyez la taille des hommes
en bas de la photo -

avec ce type de radiotélescope,
on peut observer le jour les galaxies.

Quand nous sommes dans le domaine
des rayons lumineux,

qui s'appelle la radio,

nous ne sommes pas éblouis
par notre étoile, le Soleil,

qui est une étoile qui émet
plutôt dans les couleurs visibles.

Je peux donc, avec
ce radiotélescope,

observer jour et nuit
les galaxies.

Pour mesurer des vitesses de galaxies,

il y a une difficulté supplémentaire,

qui est qu'il nous faut deux observations
pour chaque galaxie,

et plus une galaxie est lointaine,
- on veut agrandir la cartographie -

plus le signal qu'elle nous envoie
est faible.

Vous voyez ici trois galaxies.

Oui, oui ! D'en haut jusqu'en bas,
ce sont trois galaxies

qui sont de plus en plus lointaines,

et vous voyez que le signal
est de plus en plus bruité.

La deuxième observation, c'est
dans l'optique.

Il me faut également une image
de cette galaxie.

Pour cela, ce sont des télescopes
plus classiques,

les télescopes optiques,
dont vous avez plus l'habitude.

Mais, de la même façon,

- c'est la même galaxie que vous voyez,
représentée de façon différente -

plus cette galaxie est éloignée
de l'observateur,

plus elle devient petite
et difficile à mesurer.

En 2006, je pars travailler un an

dans l'un des plus grands observatoires
du monde

qui est situé à 5000 mètres d'altitude,

en haut d'un volcan éteint,
sur l'île d'Hawaï.

Je conduis des observations d'essai,

avec les instruments
de nouvelle génération

et je suis éblouie par la très grande
qualité des données que j'obtiens.

De retour à Lyon, je décide de relancer
ce programme de recherche

avec un enthousiasme renouvelé.

Pour pouvoir agrandir la cartographie
de l'Univers dans toutes les directions,

il va falloir que j'observe
avec des instruments,

des télescopes,
répartis dans les deux hémisphères,

et des chercheurs aussi,
répartis sur tous les fuseaux horaires,

pour aller plus vite.

Je recrute donc une petite équipe
d'une dizaine d'hommes et de femmes,

des Américains, des Européens,
des Russes, des Australiens.

Et là, pendant trois ans,
nous allons observer,

jour après jour,
nuit après nuit,

dans l'isolement souvent le plus total,

parfois à très haute altitude,

nos familles voient bien que
nous ne savons plus quel jour nous sommes,

sur quel fuseau horaire nous travaillons.

Nous sommes souvent dans une fatigue
physique extrême.

Mais, au bout de trois années
d'observations,

nous avons mesuré les vitesses
de 8 000 galaxies.

Ces 8 000 galaxies sont réparties

sur une cartographie
qui a doublé de taille

par rapport à celle de la fin
des années 90, des Sept Samouraïs.

Sur ces cartographies
sont réparties,

dans ce volume d'Univers,
100 000 galaxies,

dont les 8 000 dont nous avons mesuré
la vitesse de déplacement.

Il nous faut maintenant
traiter ces données,

calculer la cohérence des mouvements.

Je convaincs un théoricien
de nous rejoindre

et un expert en visualisation des données
à trois dimensions.

Nous devons prendre en compte
dans nos calculs

qu'il y aurait cinq fois plus
de matière invisible dans l'Univers

que de matière visible.

Nous utilisons les galaxies
comme des capteurs lumineux

qui seraient répartis
à la surface d'un océan

de matière invisible et mouvant.

Il va nous falloir encore
puiser un autre concept,

car nos cartes ne font
toujours pas sens.

Nous utilisons le concept
des bassins versants

qui vient d'une autre discipline,
l'hydrographie.

Et là, d'un seul coup,

les cartes font sens.

Nous voyons apparaître,

dans les trajectoires des galaxies

deux bassins versants différents,

que nous avons ici colorisés
en rouge et en noir,

et en particulier notre galaxie appartient
à ce bassin versant colorisé en noir.

Nos yeux se réajustent,

nous ne voyons plus les choses
de la même façon,

et nous décidons de déplacer
le centre de la carte

hors de notre position d'observateur

et vers le centre de ce bassin versant

qui semble être le Grand Attracteur.

Tout à coup,

une ligne de partage des eaux
nous saute aux yeux.

Nous allons connecter à trois dimensions
cette surface qui englobe un volume

dans lequel chaque galaxie a
un mouvement convergent vers l'intérieur.

Donc, cette ligne de partage des eaux

sépare les galaxies qui appartiennent
à notre structure physique,

des galaxies qui vont
vers une autre structure.

Nous venons pour la première fois

de donner une définition physique

à ce qui est la plus grande structure
de galaxies dans l'Univers,

un super-amas.

Le super-amas dans lequel nous vivons
est immense.

Prenez notre galaxie,
multipliez-la par 100 000,

ajoutez un million
de plus petites galaxies

et vous obtenez Laniakea.

J'organise une conférence
internationale en France,

où je convie tous les chercheurs qui
s'étaient remis à travailler sur le sujet,

pour leur annoncer nos résultats,

qu'ils puissent
travailler avec nos données,

et nos collègues acquiescent
et ils approuvent officiellement

le nom que nous avons choisi
de lui donner.

Laniakea en hawaïen signifie

« horizon céleste immense ».

Horizon, car
c'est en trouvant une frontière

que nous l'avons découvert ;

céleste, car il siège dans l'espace ;

et immense car il est cent fois plus grand

que ce que l'on croyait être
un super-amas auparavant.

A notre adresse cosmique,

nous pouvons rajouter une ligne :
planète Terre,

étoile Soleil,

galaxie Voie Lactée,

surper-amas Laniakea,
dans l'Univers.

(Applaudissements)

Laniakea est très grand,
il mesure 500 millions d'années-lumière

de diamètre.

Alors, l'année-lumière :

pour nous, astrophysiciens,
l'espace est une donnée temporelle.

Le Soleil se situe à
150 millions de km de nous.

La lumière pour nous parvenir du Soleil
met huit minutes,

il est à huit minutes-lumière.

La lumière qui traverserait notre galaxie
de part en part mettrait 100 000 ans.

Notre galaxie mesure
100 000 années-lumière.

Laniakea, lui, fait 500 millions
d'années-lumière.

et c'est bien en atteignant
cette distance,

en la dépassant et en l'englobant,
que nous avons compris

que le Grand Attracteur
n'est pas un objet sphérique,

obscur, immense,
et caché à notre vue,

mais c'est le vallon central
d'un continent céleste

vers lequel s'écoulent
gravitationnellement

cinq rivières de matière.

Mais tout ceci ne représente
qu'1 %

- 1 % -

de l'Univers à cartographier.

Et même si nous l'avons
localisé et quantifié,

nous ne savons toujours pas

ce qu'est la matière noire,
au niveau microscopique.

L'essence du métier de physicien,
c'est de garder le cap,

de poursuivre la quête
de connaissance de l'Humanité,

c'est de se tenir
sur cette ligne de partage,

cette frontière entre ce que l'on sait
et ce que l'on ne sait pas.

Je vous invite à vous y tenir avec nous,

à lever le regard vers le ciel,
dans vos quotidiens chargés,

et à ressentir, partager ce vertige

que procurent la beauté
et la complexité de notre Univers.

Merci.

(Applaudissements)