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C’est parti ! La prochaine mission lunaire chinoise vient de débuter avec le lancement, le 21 mai dernier, d’un satellite devant relayer les données du futur atterrisseur Chang'e 4.

La Chine a lancé la semaine dernière un satellite de communication sur une orbite particulière : un point appelé Lagrange L2, d'où il pourra communiquer à la fois avec la face cachée de la Lune et avec la Terre.

Ce lancement est le prélude à celui de la sonde lunaire Chang'e 4 qui doit, à la fin de l’année, se poser dans le cratère Von Karman, situé près du pôle Sud, sur la face cachée de la Lune, caractérisée par peu de mers sombres de basalte et un amoncellement de cratères les uns sur les autres.

Cette sonde est le clone de celle qui, en décembre 2013, s’était posée sur la face visible de la Lune et avait déposé une petite automobile robotisée appelée Yutu. Chang'e 4 devrait pouvoir fonctionner près d’une année sur la face cachée de la Lune, envoyant vers la Terre des informations sur la géologie du lieu et l'environnement lunaire.

Cette mission est une grande première, car à ce jour, toutes les missions d'exploration lunaire ont eu lieu sur la face visible de notre satellite. Le programme lunaire chinois est très ambitieux, et envisage même l'arrivée de cosmonautes sur la Lune vers 2030.

Pluton est un astre à part. En 2006, il a été supprimé de la liste officielle des planètes pour devenir la première des planètes naines. De nouvelles données laissent penser que Pluton se distingue aussi par son origine, plus proche d’une comète que d’une planète.

Les planètes du Système solaire se sont formées par l’accrétion graduelle de petits objets rocheux. On a longtemps pensé que Pluton, située au-delà de Neptune, s’était formée de la même manière. Or la composition chimique de Pluton, essentiellement constitué d’azote en surface, fait beaucoup plus penser à une parenté avec les comètes.

En étudiant les données sur Pluton recueillies par la sonde New Horizons à l’été 2015, ainsi que celles de Rosetta en 2016 autour de la comète Tchourioumov Guerassimenko, des chercheurs du Southwest Research Institute, au Texas, ont identifié plusieurs similarités dans la composition des deux corps.

Ils annoncent notamment avoir découvert, à la surface de Pluton, un grand glacier riche en azote nommé Sputnik Planitia, qui est de composition similaire à ce que Rosetta a trouvé sur la comète. Ces scientifiques supposent donc que Pluton aurait été formé par accrétion de millions de comètes. Cette recherche suggère que la composition initiale de Pluton a ensuite été chimiquement modifiée par l’eau liquide, peut-être même un océan souterrain.

Rien n’est encore certain, mais Pluton semble différer radicalement des planètes du Système 

L'observation et la compréhension des galaxies, ces mondes gigantesques peuplés de milliards d'étoiles, est une quête qui a commencé il y a très longtemps, depuis que l'homme a regarde le ciel.

Au delà de ces galaxies très proches de nous et formant le groupe local, des galaxies aux formes les plus diverses peuplent l'univers. L'univers dit « local », c'est-à-dire jusqu'à une centaine de Mégaparsecs de nous, est principalement peuplé de galaxies spirales semblables à la nôtre, degalaxies elliptiques et enfin d'autres de forme plus irrégulière.

Néanmoins cette classification des galaxies, que nous devons originellement à Hubble est très dépendante de la longueur d'onde d'observation des galaxies. Celle-ci a démarré tout naturellement avec la lumière visible, puisque, par définition c'est celle que nous recueillons le plus facilement sur Terre. Mais à partir des années 80 la fenêtre d'observation des galaxies s'est élargie à d'autres domaines de longueurs d'onde des galaxies  et en particulier vers le domaine infra-rouge et ultraviolet. On s'est alors rendu compte que les galaxies n'avaient plus la même forme et que dans ce domaine de longueur d'ondes on mettait en évidence des astres différents de ceux observés principalement dans le visible.

Ainsi une galaxie comme la galaxie d'Andromède apparaît différente selon qu'elle est observée en visible, ultraviolet ou infra-rouge n'est pas vue de la même façon, et chaque image nous apporte des informations différentes qui mises bout à bout nous permettent de comprendre les galaxie.

En ultraviolet et en infra-rouge, les bras spiraux sont particulièrement bien détectés au détriment du bulbe central : ces deux domaines de longueur d'onde sont particulièrement sensibles aux étoiles nouvellement formées. L'émission dans le domaine radio est également sensible aux populations stellaires jeunes car il trace les restes de supernovae. La lumière visible est émise par toutes les étoiles, celles-ci sont particulièrement nombreuses dans la partie centrale qui est très brillante.

Plus surprenant encore, l'observation en infra-rouge de l'univers proche, il y a déjà prés de 30 ans, par le satellite IRAS a mis en évidence des objets très spectaculaires et très importants pour l'évolution des galaxies,  même s'ils demeurent rares dans l'univers proche. Ainsi IRAS a détecté des objets extrêmement lumineux en infra-rouge, bien plus lumineux que dans le visible car la lumière des étoiles a été fortement bloquée par les poussières présentes dans ces galaxies, et, surprise, ces galaxies  sont en grande partie des galaxies en train d'entrer en collision, de fusionner entre elles.

© Nasa/ESA/STSCI

Une équipe internationale a utilisé Hubble et le Very Large Telescope européen pour tester la validité de la relativité générale en mesurant la masse des étoiles d'une galaxie et la courbure de l'espace associée à celle-ci.

C'est la galaxie géante ESO 325-G004, située à 450 millions d'années-lumière d'ici, qui a servi de banc d'essai à l'équipe d'une dizaine de chercheurs. Selon Einstein, la masse énorme de cette galaxie doit courber l'espace-temps qui l'environne, une déformation qui engendre un effet, bien connu aujourd'hui, de lentille gravitationnelle. Le télescope spatial Hubble a découvert que cette galaxie « lentille » forme une image d'une galaxie située en arrière-plan, à dix milliards d'années-lumière. L'alignement quasi parfait des deux galaxies par rapport à la Terre dessine un « anneau d'Einstein » très net et symétrique. D'après les équations de la relativité, les caractéristiques géométriques de cette image permettent de calculer exactement la courbure de l'espace qui l'a engendrée, et, partant, la masse contenue dans la galaxie lentille. Cette expérience d'optique gravitationnelle est classique, cela fait plus d'un quart de siècle que les astronomes observent, par centaines, de tels « mirages gravitationnels » dans l'Univers.

La relativité générale testée à l'échelle d'une galaxie

© Nasa/ESA/STSCI

Le télescope spatial Hubble a découvert un anneau d'Einstein au coeur de la galaxie ESO 325-G004.

Mais alors, en quoi l'expérience de l'équipe de Thomas Collett est-elle particulière ? Eh bien, en général, les galaxies lentilles sont situées à des distances énormes dans le cosmos, distances trop importantes pour pouvoir les étudier en détail. La proximité relative - 450 millions d'années-lumière - de ESO 325-G004 est exceptionnelle, et la précision de l'alignement entre la galaxie lentille et le mirage gravitationnel qu'elle créé est, elle aussi, remarquable. Alors, les chercheurs ont eu l'idée d'utiliser le télescope géant VLT (Very Large Telescope) équipé d'un instrument ultra sensible, Muse, pour mesurer le mouvement des étoiles dans la galaxie ESO 325-G004, et en déduire sa masse...

Résultat ? La masse de la galaxie, et la courbure de l'espace qu'elle génère, sont exactement celles prédites par la relativité générale, aux incertitudes de mesure près. Plus précisément, la courbure de l'espace par unité de masse prédite par Einstein est de 1, l'équipe de Thomas Collett trouve 0.97 +/- 0.09.

Jamais la relativité générale n'avait été testée à une aussi grande échelle, soit environ dix mille années-lumière. Ce résultat est important, d'abord, parce que, pour la millième fois ou plus, il est impossible aux physiciens de mettre en défaut la théorie plus que centenaire, ensuite parce que cette mesure exclue des théories alternatives à la relativité, théories ou les effets de la gravité sont dépendants de l'échelle considérée. Ainsi, des modèles cosmologiques alternatifs, excluant l'existence de la mystérieuse « énergie sombre » observée par les astronomes, et qui d'ailleurs pourrait être la fameuse constante cosmologique d'Einstein, ne résistent pas à ce nouveau test relativiste.

Ce sont deux des plus puissants télescopes contemporains qui se sont associés pour réaliser une expérience de physique très élégante : tester la théorie de la relativité générale. Encore, direz-vous, tant le chef d'œuvre théorique d'Albert Einstein a été jugé à l'aune du monde réel, depuis plus d'un siècle, et toujours au profit du génial physicien ?

Oui, encore, car si la relativité générale a effectivement passé avec succès, parfois à cinq ou six décimales de précision, nombre de tests expérimentaux, la « manip » montée par une équipe internationale menée par Thomas Collett, est inédite : pour la première fois, la relativité a été testée à grande échelle, celle d'une galaxie !