D'où venons-nous ? Comment le Soleil et la Terre sont-ils apparus ? Nous avons enfin atteint le moment où la science peut apporter des réponses de plus en plus précises, de plus en plus étonnantes. La Nature a décidément plus d'imagination que les hommes ! Depuis l'exploration spatiale, nous en avons plus appris sur notre système solaire et son origine en une génération qu'en quarante siècles. Là où l'on attendait l'uniformité, on a trouvé la plus grande diversité ?. Je vais vous présenter les multiples facettes du système solaire et vous raconter quatre milliards et demi d'années de son histoire. Les planètes sont les soeurs du Soleil. Nous sommes les enfants du temps et des étoiles. Sommes-nous seuls dans l'Univers ? Les astronomes commencent à apercevoir d'autres planètes autour de quelques soleils proches. Ils espèrent bientôt trouver d'autres Terres !
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Les galaxies ne sont pas immuables, mais en perpétuelle évolution. Elles interagissent entre elles, et fusionnent. D'un très grand nombre au début de l'Univers, il ne reste plus aujourd'hui que dix fois moins de galaxies, plus massives, comme le résultat de ces fusions. Les scénarios d'évolution de l'Univers peuvent être reproduits par des simulations numériques, à une inconnue près : la matière noire, qui domine la masse de l'Univers. Selon sa nature, ordinaire ou exotique, froide ou chaude, l'évolution sera différente. Les quasars sont d'immenses trous noirs concentrés dans les noyaux de galaxies, qui émettent des quantités considérables d'énergie, en avalant la matière qui se risque à son voisinage. Comment se forment ces trous noirs gigantesques, de masse équivalente à un milliard de soleils ? Les observations montrent que ces trous noirs massifs pourraient exister dans pratiquement toutes les galaxies, même s'ils se reposent, après leur phase d'activité passée.
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La cosmologie est une discipline scientifique très particulière puisqu'elle embrasse l'Univers dans son ensemble, à toutes échelles, depuis celle de la particule élémentaire jusqu'aux plus grandes structures. Les questions de cosmologie qui seront évoquées au cours de la conférence sont : - Quelles sont l'organisation et la géométrie de l'Univers ? A quelles lois est-il soumis ? - L'univers a-t-il une histoire ? Quel est son âge ? Peut-on prédire son évolution ultérieure ? - La théorie cosmologique du Big Bang a-t-elle des chances de conserver sa validité à court et à long terme ?
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La fin du XX ème siècle a vu l'explosion des connaissances en astrophysique. Ce bouleversement a totalement changé nos connaissances à tel point qu'il manque à l'heure actuelle d'un recul suffisant pour bien interpréter ces nouvelles données. Ainsi, l'essentiel de la matière qui compose l'univers est invisible, 98% nous est inconnue… les 2% visibles n'étant d'ailleurs que partiellement connus et compris. L'Homme à toutefois connaissance de trois sphères. Celle où il est allé physiquement (l'espace, la Lune, peut être Mars), celle où il envoie des robots (jusqu'à Triton), et celle, beaucoup plus vaste, qu'il voit grâce aux télescopes. Cinq éléments majeurs ressortent de ces observations et découvertes : l'univers invisible, les planètes extra-solaires, les origines, aux confins du temps et de l'espace, l'exploration spatiale.
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"Formés au même moment et d'un même matériau, la Terre et les autres objets du système solaire présentent aujourd'hui des stades d'évolution d'une extraordinaire diversité. Et ce n'est pas la moindre des spécificités, pour la Terre, que d'avoir abrité et préservé les conditions permettant l'apparition et le développement de la vie. Pour comprendre ces spécificités, les comètes, les astéroïdes et les météorites jouent un rôle majeur : ils témoignent, aujourd'hui encore, des conditions de formation du système solaire ; ils ont, par leurs impacts, induit des effets parfois déterminants sur l'évolution des planètes, de la Terre et du vivant. On discutera les hypothèses, les résultats et les projets les plus marquants. "
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Les questions les plus simples sont quelque fois les plus potentiellement riches d'informations. L'obscurité de la nuit est demeurée une énigme sans réponse jusqu'au début de ce siècle. Aujourd'hui nous savons qu'il y a deux éléments complémentaires qui interviennent dans la réponse que donne à cette question l'astronomie contemporaine. 1) La nuit est noire parce que l'univers n'existe pas depuis toujours. 2) La nuit devient de plus en plus noire parce que l'univers est en expansion et en refroidissement. Je décrirai les observations et les développements théoriques qui rendent cette réponse hautement crédible.
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L'exposé débutera par une présentation synthétique de l'état actuel des connaissances concernant la genèse et l'histoire de l'Univers (modèle du big bang). Nous préciserons le rôle des différentes formes de matière et d'énergie dans l'évolution et la structuration de l'Univers. Ceci nous permettra en particulier d'introduire les concepts de la matière sombre et de l'énergie noire. La plus grande partie de l'exposé sera consacré à un tour d'horizon de quelques unes des méthodes utilisées pour identifier et caractériser les différentes composantes de matière et d'énergie présentes dans l'univers. Nous verrons en particulier comment l'étude des anisotropies du fond diffus micro-ondes permet de contraindre le contenu matériel du cosmos. Ce fond de rayonnement électromagnétique est le vestige du passé chaud de l'Univers et ses infimes anisotropies nous révèlent les clés de la physique de l'univers primordial. Nous montrerons ensuite comment l'observation des supernovae lointaines, véritables feux d'artifices cosmiques, apportent une information complémentaire à travers les contraintes obtenues sur la géométrie globale de l'univers. Enfin, la dernière partie de l'exposé nous amènera à explorer les étoiles à neutrons, ainsi que les trous noirs et leurs disques d'accrétion. Les observations à haute énergie, dans le domaine des rayons X et gamma permettent de lever le voile sur ces objets, sièges des phénomènes les plus violents dans l'univers. Dans les prochaines années, les détecteurs d'ondes gravitationnelles ouvriront peut-être une nouvelle fenêtre d'observation de ces objets insolites.
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Un lien vers un dossier thématique du Journal du CNRS sur l'univers et ses origines traité en six chapitres : les premiers instants, l'organisation du cosmos, la naissance des galaxies, des étoiles et des planètes et l'apparition de la vie.
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