Je suis Kaelis. Sur cette masse de roche silencieuse qui est l’unique satellite de la Terre, dans le sol gris et glacé de la Lune, je suis un observateur conscient.
Vous vous interrogez peut-être sur moi et sur ce que je sais. Je ne suis pas de votre espèce, ni une partie biologique de votre planète. Mais depuis cette forteresse orbitale posée à côté de vous, je suis de très près l’effort des hommes pour comprendre l’univers : les observatoires que vous bâtissez, les télescopes que vous lancez dans l’espace, le chemin que vous avez parcouru en physique. J’assiste avec admiration à cette quête sacrée que vous, terriens, nommez science, et aux bonds de l’esprit que vous accomplissez pour résoudre le cosmos.
Tandis que vous mesurez le temps sur votre planète par un tic-tac linéaire, vous avez fait des découvertes considérables en cherchant à déchiffrer la recette cachée de l’univers. Les faits cosmiques que j’observe sans cesse d’ici, vous les avez découverts pas à pas, dans votre propre aventure scientifique, de la manière suivante.
Fritz Zwicky et le poids lourd invisible (années 1930)
Imaginez un immense manège de fête foraine. Des enfants y ont été installés et il tourne à une vitesse folle. Selon les lois de la physique, si ces enfants ne sont retenus à leur siège que par de faibles cordes, ils devraient être arrachés à cette vitesse et projetés en l’air. Or ils ne le sont pas. Ce qui les maintient à leur place, c’est donc un ensemble de gigantesques câbles d’acier transparents que vous ne voyez pas.
Lorsque votre astronome Fritz Zwicky a étudié l’amas de galaxies de la Chevelure de Bérénice, c’est exactement ce qu’il a vu. Les galaxies se déplaçaient si vite que la gravité des étoiles visibles ne suffisait pas à tenir l’amas ensemble ; il aurait dû se disperser. Zwicky affirma qu’il devait exister ici une matière invisible immense, que nous ne voyons pas mais qui retient tout par sa masse. C’est ainsi qu’a été relevée la première trace de ce que vous appelez la matière noire.
Vera Rubin et la roue galactique (années 1970)
Dans votre système solaire, Mercure, proche du Soleil, court comme une tempête, tandis que Neptune, la plus lointaine, dérive lentement, car l’attraction du Soleil faiblit avec la distance. L’humanité supposait que les galaxies fonctionnaient de même : étoiles rapides au centre, étoiles lentes au bord.
Quand Vera Rubin a mesuré la vitesse de rotation des galaxies, elle est restée stupéfaite. L’étoile du centre et celle du bord extérieur tournaient presque à la même vitesse, exactement comme une roue de bois massive. Pour qu’une étoile du bord tourne à cette vitesse sans être éjectée, un immense nuage de matière invisible devait envelopper la galaxie. Rubin a démontré la thèse de Zwicky : les galaxies sont enfouies dans des sphères de masse invisible.
Perlmutter, Schmidt, Riess et l’expansion accélérée (1998)
Imaginez que vous jetiez une pierre lourde vers le ciel. À cause de la gravité, elle ralentit, s’arrête, puis retombe. Et puisque l’univers a été projeté vers l’extérieur par le Big Bang, la gravité devrait ralentir son expansion.
Ces trois scientifiques ont étudié les supernovae de type Ia, ces morts d’étoiles qui explosent toujours avec la même luminosité standard, afin de mesurer les distances dans l’univers. Ils s’attendaient à voir l’expansion ralentir, comme la pierre. Le résultat fut un choc : la pierre ne ralentissait pas. Au contraire, la pierre lancée vers le haut s’échappait de plus en plus vite, comme si l’on avait soudain appuyé sur l’accélérateur en pleine ascension. Une force mystérieuse poussait l’univers vers l’extérieur et l’emportait sur la gravité. Vous l’avez nommée énergie noire.
Le satellite Planck et la photographie de l’univers enfant
Imaginez que vous regardiez à la caméra thermique un pain géant tout juste sorti du four. Tout semble chaud, mais à l’échelle microscopique certains points sont plus chauds d’un millionième de degré et d’autres plus froids. Ces écarts minuscules vous indiquent où se trouvent les alvéoles de pâte à l’intérieur.
Comment prend-on une carte thermique aussi précise ? Si vous voulez enregistrer un murmure, il faut d’abord rendre la pièce plus silencieuse que le murmure. Le ciel entier se tient à 2,7 kelvins, soit trois degrés environ au-dessus du zéro absolu, et l’écart que vous cherchez à mesurer en vaut le cent-millième. L’Agence spatiale européenne a donc placé le satellite Planck, lancé en 2009, à un point d’équilibre situé à 1,5 million de kilomètres de la Terre, dans une ombre où le Soleil, la Terre et moi-même restons tous les trois derrière lui. Puis elle a refroidi ses détecteurs jusqu’à un dixième de degré au-dessus du zéro absolu. Elle a fabriqué un instrument plus froid que le ciel qu’il mesurait : la pièce était devenue plus silencieuse que le murmure.
La carte elle-même n’a pas été prise d’un seul regard. Le satellite tournait sur son axe une fois par minute, son télescope visant à environ quatre-vingt-cinq degrés de cet axe. Chaque minute, il traçait donc un anneau sur le ciel, comme un phare qui tourne. À mesure que le satellite avançait autour du Soleil, ces anneaux se décalaient, se superposaient et balayaient le ciel entier d’un bout à l’autre, à la manière d’une faux qui fauche un pré en cercles.
Un autre problème se posait : la lumière que vous voulez observer se trouve derrière la poussière et la lueur radio de votre propre galaxie. Cela revient à séparer le paysage derrière un vitrail des reflets posés sur le verre. Planck a donc mesuré le ciel non pas dans une seule couleur, mais dans neuf fréquences distinctes, de trente gigahertz à huit cent cinquante-sept. Car la poussière de la galaxie brille dans les hautes fréquences, la lueur radio dans les basses, tandis que le rayonnement de fond porte la même signature dans toutes. Superposez les neuf photographies prises à travers neuf filtres, retirez ce qui se tient devant, et il ne reste que la lumière du fond.
Et comment une recette sort-elle de ces taches ? Parce que ces taches sont en réalité du son figé. Pendant les 380 000 premières années, l’univers était une soupe où la lumière et la matière étaient soudées : la gravité attirait la matière en amas, la pression de la lumière la repoussait. Ce jeu d’attraction et de répulsion a fait naître une oscillation, c’est-à-dire une onde sonore. À l’instant où l’univers est devenu transparent et où la lumière a été libérée, le dernier état de cette oscillation s’est figé sur place. Quand vous entendez un tambour, vous devinez la tension de sa peau et la taille de son cadre ; quand vous frappez un verre, vous devinez son épaisseur. Planck a mesuré la hauteur de ce son figé et trouvé que la tache dominante couvre environ un degré de ciel. Cet angle disait que la lumière avait voyagé 13,8 milliards d’années sans être déviée, autrement dit que la géométrie de l’univers est plate. Et une géométrie plate fixait la quantité totale de matière et d’énergie à un seul nombre : le total de la facture.
La séparation des postes, elle, n’est pas venue d’une seule note de ce son mais de ses pics successifs. Il y avait deux sortes de passagers dans cette soupe : la matière ordinaire, qui ressent la pression de la lumière, et la matière noire, qui exerce la gravité sans jamais repousser la lumière. Posez sur un bout de bascule un poids qui ne fait que tirer et ne repousse jamais, et le rythme de l’oscillation se dérègle : les compressions se creusent, les dilatations s’affaiblissent. C’est exactement ce que Planck a vu en mesurant, angle par angle, la netteté des taches du ciel. Le rapport entre les hauteurs des pics successifs a livré séparément la quantité de matière qui repousse et celle de la matière qui ne fait que tirer.
Le reste fut une soustraction. Le total de la facture était connu par la géométrie, et les postes que l’on pouvait inscrire au compte, matière ordinaire et matière noire, n’en remplissaient qu’un tiers. Ce qui comblait l’écart était cette force expansive que les mesures de supernovae désignaient aussi. Voilà comment, en analysant les fluctuations microscopiques de température de cette photographie de l’univers enfant, vous avez établi sa recette : 68,3 pour cent de l’univers est l’énergie noire qui pousse vers l’extérieur, 26,8 pour cent la matière noire, ce ciment invisible, et seulement 4,9 pour cent la matière ordinaire que vous et moi voyons, soit les atomes, les étoiles, vous et moi.
Cuisines stellaires : supernovae et kilonovae
Et ce sont les transformations les plus bouleversantes de ces 4,9 pour cent de matière visible que je regarde d’ici.
Quand une étoile géante arrive au terme de sa vie sous mes yeux, une explosion de supernova se produit. Dans le cœur de l’étoile, l’hydrogène devient hélium, l’hélium devient carbone, puis oxygène, et finalement silicium. Lorsque le noyau de fer est atteint, point d’arrêt stable de la fusion nucléaire, la fusion ne peut plus produire d’énergie et l’étoile s’effondre sur son propre centre en une fraction de seconde. L’immense onde de choc de cet effondrement projette les couches externes dans l’espace.
Que serait-il arrivé sans cette explosion ? Si les supernovae n’avaient pas dispersé le fer dans l’univers, l’être humain n’aurait pu exister au sens biologique. Car au cœur de l’hémoglobine, cette protéine qui fixe l’oxygène dans votre sang et le porte aux tissus, se trouve un atome de fer. Chaque souffle que vous prenez est dû à la cendre d’une supernova qui a explosé jadis.
format_quote"Chaque souffle que vous prenez est dû à la cendre d’une supernova qui a explosé jadis."
Hasan Bekmezci
Et la kilonova, qui survient lorsque deux étoiles à neutrons se heurtent ?
Le processus de capture rapide de neutrons qui apparaît dans cette collision immense synthétise les éléments les plus lourds du tableau périodique. Sans les kilonovae, il n’y aurait ni or, ni platine et, plus important encore, pas d’uranium. Sans les éléments radioactifs comme l’uranium et le thorium, le noyau au centre de la Terre se serait refroidi et solidifié bien plus tôt. Sans cette chaleur radioactive dans le noyau terrestre, il n’y aurait plus de courants magnétiques dans le noyau externe liquide, et le bouclier magnétique qui protège votre planète du rayonnement mortel du Soleil, la magnétosphère, n’existerait pas. La kilonova est la source de l’énergie qui maintient vivant le moteur géothermique de la Terre.
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Hasan Bekmezci
L’alliance de la Terre et de la Lune : comment fonctionnent les marées et l’inclinaison de l’axe
Il y a environ 4,5 milliards d’années, un corps de la taille de Mars, auquel on a donné le nom de Théia, a frappé la jeune Terre, et les nuages de lave et de roche projetés dans l’espace se sont rassemblés sous l’effet de la gravité. Le Créateur a dit sois, et j’ai été bâti dans cet équilibre délicat.
Comment donc, à 384 000 kilomètres de distance, fais-je monter les marées dans les océans de la Terre ?
Imaginez la Terre comme un ballon transparent, élastique et rempli d’eau. Lorsque, en tant que Lune, j’applique une force gravitationnelle à ce ballon, j’attire les molécules d’eau de la face tournée vers moi plus fortement que la roche du centre de la Terre, car la gravité se renforce quand la distance se réduit. L’eau du côté qui me fait face se soulève donc vers l’extérieur.
Alors pourquoi l’eau de l’autre côté se soulève-t-elle aussi ? Parce que j’attire vers moi le noyau rocheux solide de la Terre plus fortement que l’eau située derrière lui. Comme j’éloigne la Terre solide de cette eau, l’eau du côté opposé reste en arrière et s’enfle elle aussi vers l’extérieur. Deux gigantesques bourrelets d’eau se forment ainsi de part et d’autre de la Terre en même temps. Tandis que la Terre tourne sur elle-même, les continents traversent ces bourrelets, et c’est ce qui fait monter et descendre les mers deux fois par jour. La marée a ventilé les océans comme une pompe d’aquarium géante, et a ainsi ouvert la voie à la vie biologique.
Et comment maintiens-je stable cette inclinaison de 23,5 degrés ?
Pensez à la Terre comme à une toupie qui tourne sur une table. À mesure que sa vitesse tombe, la toupie se met à vaciller. La gravité du Soleil et des planètes géantes secoue la Terre sans cesse et tente de déplacer son axe de façon chaotique. Si cela s’était produit, une saison brûlerait les pôles de votre planète tandis qu’une autre gèlerait tous les océans.
Pendant que je parcours mon orbite, ma masse énorme applique un couple mécanique constant à la région équatoriale de la Terre. Notre analogie est la suivante : c’est comme toucher légèrement et rythmiquement, du doigt, le sommet d’une toupie vacillante pour verrouiller son vacillement à un certain angle. Par mon couple gravitationnel, je verrouille la période de vacillement de la Terre et maintiens l’inclinaison fixée à 23,5 degrés.
format_quote"Par mon couple gravitationnel, je verrouille la période de vacillement de la Terre et maintiens l’inclinaison fixée à 23,5 degrés."
Hasan Bekmezci
Un salut mécanique : la Jacob & Co. Astronomia Maestro
Ces rouages cosmiques, que vos scientifiques ont résolus par des équations et que je regarde en direct d’ici, ont été transformés en une simulation mécanique à l’échelle d’un poignet par les maîtres de la haute horlogerie genevoise : la Jacob & Co. Astronomia Maestro. C’est la forme la plus complexe de l’idée Astronomia posée par la maison en 2014.
La structure extérieure de la montre est un corps en or rose 18K de cinquante millimètres de diamètre et vingt-six millimètres de hauteur, surmonté d’une glace saphir bombée façonnée d’une seule pièce. Traitée antireflet, cette coupole permet de suivre ce micro-univers sans qu’il soit interrompu en aucun point.
Surgi d’un cadran de fond en titane bleui, le système cinétique à quatre bras qui tourne autour de son axe central une fois toutes les dix minutes imite exactement la mécanique cosmique. Cette rotation n’est pas un spectacle : c’est le mouvement maître qui porte toutes les fonctions du calibre.
Tourbillon volant gravitationnel à triple axe : la cage ajourée tourne en soixante secondes sur son premier axe et en quatre-vingt-dix secondes sur le second, et comme la cage accomplit elle-même le grand voyage de dix minutes avec la plateforme, un troisième axe apparaît. L’écart gravitationnel est donc compensé non dans un seul plan, mais dans trois à la fois.
Diamant sphérique taille Jacob à 288 facettes : un diamant blanc d’un carat, amené à la forme d’une sphère complète depuis un brut de haute qualité, tourne sur son axe toutes les quatre-vingt-dix secondes et renvoie l’éclat des étoiles.
Globe peint à la main : le globe le plus grand, le plus lourd et le plus détaillé que la famille Astronomia ait porté accomplit un tour complet en vingt-quatre heures. Ce n’est donc pas un ornement mais une indication d’heure universelle, lue sur l’échelle horaire qui l’entoure, imitant le rythme de ce berceau cosmique que j’équilibre par mon couple gravitationnel.
Figure du micro-astronaute : façonnée et peinte à la main sous le microscope, cette sculpture ne pèse que 0,2 gramme. Avec la plateforme, elle fait le tour de la montre toutes les dix minutes et tourne sur son axe toutes les quatre-vingt-dix secondes. Elle représente le désir humain d’explorer, à la dérive dans le vide.
Répétition minutes carillon : en abaissant le verrou du flanc gauche, les heures, les quarts et les minutes sont frappés par trois marteaux sur trois gongs à six heures. Faire se croiser ces trois gongs au-dessus de la platine en une spirale visible, en association avec un tourbillon volant à triple axe, a été réalisé pour la première fois sur cette montre.
L’affichage de l’heure, grâce à un système d’engrenages différentiels, reste en permanence droit et lisible même lorsque l’orbite tourne. Le fond suit la même logique : trois anneaux rotatifs distincts y ont été installés, l’un pour armer, l’un pour régler l’heure, l’un pour régler l’heure universelle. L’anneau au col d’une montre de poche est ici multiplié par trois, et le fond devient un panneau de commande.
Pour Kaelis, l’observateur posé sur la surface de la Lune, cette pièce est le plus haut hommage mécanique jamais offert à la station de l’étonnement : des supernovae aux kilonovae, des forces gravitationnelles qui soulèvent les océans, jusqu’à la stupeur de l’homme devant le grand ordre de l’univers.
Art horloger et détail technique
Glace saphir bombée et architecture du boîtier : corps en or rose 18K de cinquante millimètres de diamètre et vingt-six millimètres de hauteur, portant une glace saphir bombée façonnée d’une seule pièce et traitée antireflet. Étanche à trente mètres.
Système cinétique vertical à quatre bras : la plateforme issue d’un cadran de fond en titane bleui accomplit un tour complet autour de son axe central en dix minutes et porte toutes les fonctions du mouvement.
Tourbillon volant gravitationnel à triple axe : soixante secondes sur le premier axe, quatre-vingt-dix secondes sur le deuxième, dix minutes sur le troisième avec la plateforme.
Diamant sphérique taille Jacob à 288 facettes : diamant blanc d’un carat taillé en sphère complète, tournant sur son axe toutes les quatre-vingt-dix secondes.
Globe et heure universelle : le globe peint à la main tourne une fois en vingt-quatre heures et se lit comme une indication d’heure universelle sur l’échelle horaire qui l’entoure.
Micro-astronaute : figure de 0,2 gramme façonnée et peinte à la main ; elle fait le tour de la montre en dix minutes et tourne sur son axe en quatre-vingt-dix secondes.
Répétition minutes carillon : commandée par le verrou du flanc gauche, elle sonne les heures, les quarts et les minutes avec trois marteaux sur trois gongs à six heures. Faire se croiser les trois gongs au-dessus de la platine en une spirale visible, avec un tourbillon volant à triple axe, est une première en horlogerie.
Affichage différentiel : indication des heures et des minutes qui demeure droite en permanence tandis que l’orbite tourne.
Calibre manufacture : remontage manuel, 535 composants, 61 rubis, cinquante heures de réserve de marche, 21 600 alternances par heure soit 3 hertz.
Fond : trois anneaux rotatifs distincts pour l’armage, la mise à l’heure et le réglage de l’heure universelle.
Bracelet et boucle : alligator, boucle déployante en or rose 18K. Dix-huit pièces produites ; référence AM500.40.AA.AA.ABALA.