Sciences dessus dessous

Archive de la catégorie ‘Physique’

Mercredi 22 février 2017 | Mise en ligne à 14h59 | Commenter Commentaires (52)

Exoplanètes : vivement James-Webb…

Image : NASA/JPL

Image : NASA/JPL

Ça commence à ressembler à un pattern, il me semble. Une grande agence spatiale publie la découverte d’une ou plusieurs exoplanètes de taille comparable à celle de la Terre ; les médias s’emballent en parlant d’une «nouvelle Terre», d’une «planète habitable» ou d’autres variations sur ce thème ; puis, quand on y regarde de plus près, on se rend compte qu’on ne sait pas vraiment si c’est habitable, que la présence d’eau liquide est théoriquement possible mais qu’on ignore totalement s’il y en a et que, finalement, l’endroit est pas mal différent de la Terre, contrairement à ce que laissent entrevoir les «rendus d’artiste» publiés par les agences spatiales.

C’est l’impression que me fait l’annonce de cet après-midi, au sujet de sept planètes de taille terrestre qui orbitent autour d’une même étoile, Trappist-1. Je ne veux rien enlever au mérite de cette découverte ni à sa portée scientifique : le fait que pas moins de six de ces planètes peuvent théoriquement avoir de l’eau liquide à leur surface et qu’elles soient relativement proches de la Terre (39 années-lumière) en fait de très bonnes cibles pour le futur télescope James-Webb, qui doit être lancé l’an prochain et qui permettra de sonder l’atmosphère des exoplanètes. Pour la recherche de vie, le système Trappist-1 figurera sans doute parmi les premiers endroits qui seront scrutés — ce qui est, en soi, très excitant !

Mais justement, l’annonce d’aujourd’hui illustre parfaitement en quoi le James-Webb sera utile et en quoi on s’énerve (sans doute) pour pas grand-chose. Trappist-1 est une étoile de type «naine ultra-froide». Elle est 12 fois plus petite que le Soleil, à peine plus grosse que Jupiter en fait, et très, très, très peu brillante : 0,05 % de la puissance solaire, et 0,0004 % de sa lumière visible. Juste pour ça, parler d’une «nouvelle Terre» me semble exagéré.

L’étoile étant très petite, ses sept planètes orbitent très proche, ayant des périodes de révolution (temps qu’il faut pour faire le tour de l’étoile) allant de 1,5 à 20 jours. Cela explique pourquoi elles peuvent garder de l’eau liquide à leur surface malgré la faiblesse de leur «ampoule cosmique», mais cela signifie aussi que leurs périodes de rotation et de révolution sont toutes «verrouillées» : elles montrent toujours la même face à leur étoile. Pour trois d’entre elles, de l’eau liquide peut en principe subsister sur la face exposée, et pour trois autres (les trois plus proches de l’étoile), sur la face cachée ou pas loin.

Mais voilà, pour l’évaluer, on ne dispose pas de grand-chose de plus que de la puissance de l’étoile et de la proximité des planètes. Or l’atmosphère peut faire une énorme différence de ce point de vue : sans atmosphère pour retenir momentanément la chaleur du Soleil, la température moyenne de la Terre serait de –18°C au lieu de +15 °C et il n’existerait pas d’eau liquide, ou si peu, sur le «plancher des vaches». En outre, le fait que les planètes de Trappist-1 montrent toujours la même face à leur étoile n’est pas de bon augure : le froid sur la face cachée entraîne fort probablement la condensation des gaz (s’il y en a), ce qui a pour effet d’aspirer vers le «côté obscur» l’atmosphère de la face chaude. Peut-être que cela peut servir de base à une circulation atmosphérique qui réduirait les écarts de températures, mais cela engendrerait vraisemblablement des tempêtes cataclysmiques et quel qu’en soit le résultat, l’endroit est probablement inhospitalier.

En ce moment, on n’a très peu de moyens pour savoir quel genre d’atmosphère possède une exoplanète. En fait, la première observation «exoatmospérique» remonte à l’année dernière et portait justement sur le système Trappist-1, dont trois planètes étaient déjà connues. Et tout ce qu’on peut en dire, c’est que Trappist-1b et Trappist-1c n’ont pas une atmosphère d’hydrogène typique des géantes gazeuses…

Bref, vivement James-Webb (le chercheur de l’UdeM René Doyon aura d’ailleurs justement un instrument sur ce télescope), pour qu’on commence enfin à quitter, au moins un peu, l’univers des «théoriquement possible» et des fausses «nouvelles Terres».

Lire les commentaires (52)  |  Commenter cet article






Usain Bolt, lors de son sprint historique de 2009. (Photo : AFP/archives La Presse)

Usain Bolt, lors de son sprint historique de 2009. (Photo : AFP/archives La Presse)

Les physiciens ont de ces passe-temps, vraiment, à faire dresser les cheveux sur la tête de certains mais qui, moi, me rendent carrément jaloux. Tenez, il y a quelques années, trois physiciens de l’Université autonome nationale de Mexico se sont amusés à analyser dans le détails le sprint historique d’Usain Bolt en finale des championnats du monde de 2009 — le fameux record de 9,58 secondes. Je dis qu’ils se sont «amusés» à le faire, ou du moins je le présume, parce qu’une seule des trois auteurs travaille directement sur ce genre de question dans son travail, les deux autres œuvrant en cosmologie et en physique de la matière condensée. Mais quoi qu’il en soit, leurs résultats sont encore plus étonnants que l’exploit sportif lui-même…

En tenant compte d’une série de facteurs (vent, température pour connaître la densité de l’air, vitesse à chaque instant, poids de M. Bolt, gravité et diverses résistances au mouvement, etc.), ils ont conclu que le vent de dos, même faible (0,9 m/s), avait amélioré sa performance d’environ un dixième de seconde. Et ils ont estimé ceci : «Ces calculs signifient que, sur toute l’énergie déployée par Bolt, seulement 7,79 % ont été convertis en mouvement, alors que 92,21 % ont été absorbés par les forces de résistance (…) ce qui est une quantité phénoménale d’énergie perdue.»

Je me suis servi de cet article pour ma chronique parue hier, où je répondais à la question de savoir pourquoi les sprinteurs/euses ne semblent pas se soucier beaucoup d’aérodynamisme (certains ont des coiffures pas particulièrement profilées) alors que d’autres athlètes, en cyclisme, patin et ski alpin notamment, enfilent des combinaisons et des casques spécialement pour cette raison. La réponse est que la résistance de l’air ne représente pas une grosse partie de la résistance totale au mouvement pour les coureurs — seulement 11 % à vitesse maximale pour Usain Bolt — alors que c’est autour de 90 % de la dépense énergétique pour les cyclistes (le vélo réduit beaucoup les autres forces) et 80 % de la friction qui ralentit les skieurs.

Mais il reste que cela pose une question existentielle : tout ça pour ça ? Tous ces efforts, toutes ces années d’entraînement, tout ce talent pour, en bout de ligne, n’en convertir que 7,8 % en mouvement ? Sans rien enlever au mérite (immense) de Bolt, je n’arrive pas à m’enlever de la tête qu’il y a quelque chose de spectaculairement absurde là-dedans. Et je suis bien tenté d’y voir la preuve mathématique que j’ai raison de détester le jogging — je cours beaucoup, mais toujours après une balle que je tente de faire entrer dans un filet.

Pour être tout à fait honnête, il faut préciser ici que les forces de résistance au mouvement diminuent avec la vitesse : avec le carré de la vitesse pour le frottement de l’air et de façon proportionnelle à la vitesse pour toutes les autres, dans le modèle utilisé par notre trio de physiciens. Mais comme la force déployée par le coureur diminue aussi avec la vitesse que l’on cherche à atteint, cela signifie que le «gaspillage» n’est pas tellement moindre pour les marathoniens — il l’est, c’est évident, mais pas au point de s’approcher des niveaux d’efficacité du patin ou du vélo, loin s’en faut.

Vraiment, je n’ai jamais compris les joggeurs et les lois de la physique ne me facilitent pas la tâche…

Lire les commentaires (55)  |  Commenter cet article






Lundi 14 novembre 2016 | Mise en ligne à 15h43 | Commenter Commentaires (37)

Trouvez un mathématicien et serrez-le dans vos bras

(Photo : archives La Presse)

(Photo : archives La Presse)

À cause des équations qui traversent leur discipline d’un bout à l’autre et des orgies de mathématiques auxquelles ils s’adonnent à longueur de semaine, j’avais toujours pensé que les physiciens étaient, dans leur for intérieur, des «mathématiciens de placard» qui avaient simplement un peu de misère à s’accepter comme ils sont. Tels des fans de Nickelback qui posent des autocollants de Metallica sur leur voiture, je les soupçonnais de mener une sorte de double vie où leur métier «officiel» n’était qu’un prétexte socialement acceptable pour cacher leur nature véritable. Et que derrière les portes closes, à l’abri des préjugés impitoyables de la société, ils se permettaient d’être enfin eux-mêmes et faisaient des problèmes de maths pures, juste pour le fun.

Certes, toute comparaison étant boîteuse, les fans de Nickelback qui font leur coming out s’exposent à une réprobation infiniment plus dure parce que… eh bien parce que les placards (insonorisés, idéalement) sont vraiment le seul endroit sur Terre où cette «musique» devrait jouer. Ce n’est pas le cas des maths, on s’entend, mais je ne m’en disais pas moins que cette difficulté qu’ont les physiciens à s’assumer leur venait peut-être d’un manque d’amour pendant l’enfance et qu’il suffirait d’une bonne thérapie, ou ne serait-ce même que d’un petit hug au bon moment, pour libérer leur matheux intérieur, refoulé depuis si longtemps.

N’avons-nous pas tous nos petits secrets, nos petits travers, avais-je envie de dire à un physicien en le prenant dans mes bras ? Est-ce que ta famille sait à quel point tu es matheux ? Allez, dis-leur, ils t’aiment, ils veulent que tu sois heureux ! Et si tes proches hésitent, rappelle-leur que ça pourrait être bien pire et que tu pourrais écouter du Nickelback… Parce que c’est vrai que t’es pas un fan, hein ? Hein ?

Or j’avais tort, messieurs-dames, j’avais bigrement tort. Un article paru la semaine dernière dans le New Journal of Physics a en effet démontré que les physiciens *ne sont pas* des mathématiciens de placard et qu’ils semblent même trouver les équations plutôt rébarbatives — comme tout le monde, quoi, bien qu’un peu moins que la moyenne des ours.

Menée par deux chercheurs de l’Université d’Exeter, en Angleterre, l’étude a consisté à analyser plus de 1900 articles savants parus dans les Physical Review Letters pour savoir combien chacun contenait d’équations par page (entre 0 et 8,75 en moyenne) et combien de fois il avait été cité par la suite. Résultat : pour chaque équation supplémentaire par page, un article dans les PRL est cité 6 % de moins que les autres, ce qui suggère que les physiciens ne lisent pas, ou moins, les textes qui contiennent beaucoup de formules.

Les deux auteurs, Tim Fawcett et Andrew Higginson, avaient déjà trouvé le même genre de tendance chez les biologistes, ce qui se comprend plus intuitivement puisque un intérêt pour ce qui bouge ne vient pas forcément avec la boss des maths. Mais la physique ? Ce repère de mathématiciens patentés, à peine déguisés sous un nom de métier différent ? Fawcett et Higginson s’en étonnent beaucoup et même s’en inquiètent (à juste titre) puisque les maths, c’est bien connu, sont la langue des sciences. «Ça montre qu’il pourrait y avoir un lien brisé entre la théorie mathématique et le travail expérimental. Cela représente potentiellement une énorme barrière pour tout progrès scientifique», disent-ils. Et cela vaut pour toutes les disciplines, pas seulement pour la physique.

Maintenant, la prochaine question à se poser est : comment les mathématiciens vont-ils le prendre ? C’est un coup dur, qu’on ne s’y trompe pas. De la part d’une «discipline-sœur», si proche que bien des universités offrent des programmes conjoints de maths-physique, la nouvelle risque fort d’avoir l’effet d’un coup de poignard en plein cœur. Comprenez, c’est toujours comme ça quand un être cher vous rejette. Alors ne prenez pas de chance : si vous voyez un mathématicien dans la rue au cours des prochains jours, serrez-le dans vos bras et dites-lui que vous, contrairement à ces traîtres de physiciens, vous l’aimez pour vrai.

Lire les commentaires (37)  |  Commenter cet article






publicité

  • Catégories

  • Blogues sur lapresse



    publicité





  • Calendrier

    mars 2017
    D L Ma Me J V S
    « fév    
     1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    262728293031  
  • Archives