Nobel de physique : un cosmologiste et les découvreurs de la première exoplanète récompensés
Le prix va pour moitié à James Peebles et pour l’autre moitié conjointement à Michel Mayor et Didier Queloz.
Le prix Nobel de physique a été décerné, mardi 8 octobre, à trois chercheurs qui font regarder différemment l’Univers. Le Canadien James Peebles est un théoricien qui a posé les équations gouvernant l’évolution, du Big Bang à nos jours. Quant à Michel Mayor et Didier Queloz, deux astronomes suisses, ils ont découvert la première des planètes tournant autour d’une étoile autre que le Soleil. BREAKING NEWS: The 2019 #NobelPrize in Physics has been awarded with one half to James Peebles “for theoretical dis… https://t.co/mDyUeJMuf7 — NobelPrize (@The Nobel Prize) « James Peebles est le grand-père de la cosmologie moderne. Il a contribué à tous les bouts de ce domaine. Ce prix était attendu et mérité », estime François Bouchet, à l’Institut d’astrophysique de Paris. Formé au Canada, à l’université du Manitoba, James Peebles, 84 ans, part pour sa thèse à l’université de Princeton, qu’il ne quittera plus. Il est l’un des pionniers de ceux qui veulent appliquer les lois de la physique à l’Univers dans son ensemble pour comprendre son évolution, sa forme et surtout l’origine des grandes structures, comme les galaxies. Comment ont été créés les noyaux de matière ? Pourquoi la densité des galaxies n’est pas homogène ? Pourquoi y a-t-il de grands volumes vides dans l’espace ? L’Univers est-il plat ? « Quelles avancées particulières ai-je faites ? J’aurais beaucoup de mal à le dire. C’est le travail d’une vie », a déclaré le lauréat par téléphone lors de l’annonce du prix pour résumer une vie en effet bien remplie. James Peebles, le 8 octobre, à Princeton, dans le New Jersey. EDUARDO MUNOZ / REUTERS En 1964, Arno Penzias et Robert Woodrow Wilson découvrent par hasard un rayonnement radio, relique de ce qu’était l’Univers quatre cent mille ans après le Big Bang. A cette époque, à la suite du refroidissement de la « soupe » initiale, les premiers grains de lumière peuvent en sortir et, près de quatorze milliards d’années plus tard, nous parviennent sur Terre. James Peebles et l’énergie « noire » James Peebles, qui était dans une équipe concurrente pour découvrir ce fossile des premiers âges de l’Univers, rate donc le Nobel, attribué en 1978 pour moitié aux auteurs de cette découverte. Mais il se jette dans les calculs et remonte le temps grâce à ces mesures. Il commence par en déduire la recette primordiale qui a donné naissance aux premiers noyaux d’atomes, hélium et hydrogène lourd. Il poursuit ensuite et calcule que le rayonnement mesuré devrait avoir d’infimes fluctuations, comme autant de grumeaux de matière qui donneront naissance aux futurs amas de galaxies. Cela ne sera observé qu’en 1992 avec le satellite Cosmic Background Explorer (COBE), dont les responsables recevront le prix Nobel en 2006. Sans lui. Mais ses équations montrent aussi qu’il faut bien admettre que la matière ordinaire n’est pas la seule dans l’Univers et qu’elle est même minoritaire. James Peebles imagine donc un nouveau type de matière froide et sombre qu’il complète par une énergie, dite « noire », pour expliquer les résultats de COBE et de ses successeurs. Article réservé à nos abonnés Lire aussi L’énigme de la matière noire nargue la physique Lors de l’annonce du prix, un membre de l’Académie suédoise compara la vision de Peebles à celle d’un café au lait sucré de quelques grains. Le café serait l’énergie noire, 69 % de l’Univers ; le lait, la matière noire, 26 % ; et le sucre, la matière ordinaire de nos atomes, 5 %. Belle image, sauf que la nature de l’énergie noire et de la matière sombre nous est encore totalement inconnue. Le modèle de Peebles rend bien compte d’un ensemble de propriétés de l’Univers, mais au prix de ces grands mystères. Néanmoins, là encore, les observations donnèrent raison au lauréat avec la découverte de l’accélération de l’expansion de l’Univers en 1998, sous l’effet de l’énergie noire. Découverte couronnée par un prix Nobel en 2011. Toujours sans lui. L’histoire, après toutes ces occasions de prix Nobel ratées, se termine bien puisque c’est au tour du théoricien, déjà lauréat des prix Crafoord et Shaw, d’être récompensé. « James Peebles a transformé un domaine spéculatif, sulfureux en une science de précision », rappelle François Bouchet, qui s’est nourri de deux livres majeurs du lauréat, Physical Cosmology (paru en 1971) et The Large-Scale Structure of the Universe (sorti en 1980). Le nobélisé continue de travailler. Sur sa page de l’université de Princeton, on lit ceci : « Que pouvons-nous apprendre de recherches qui sortent des sentiers battus ? Elles vérifient les idées acceptées, ce qui est toujours une bonne chose, mais il y a une chance que la nature nous ait préparé une autre surprise. » Article réservé à nos abonnés Lire aussi La cosmologie aux portes d’une révolution ? Michel Mayor et Didier Queloz face au scepticisme L’art de la surprise cosmique, les deux autres chercheurs que récompense ce Nobel de physique 2019 le connaissent bien. Quand, en 1995, Michel Mayor, né en 1942, et Didier Queloz, né en 1966, qui est alors son thésard, annoncent avoir détecté une planète géante tournant à proximité immédiate de l’étoile 51 de la constellation de Pégase, c’est la stupéfaction pour beaucoup. A l’époque, comme le rappelle, un sourire dans la voix, Jean Schneider, chercheur à l’Observatoire de Paris et fondateur de L’encyclopédie des planètes extrasolaires (qui compte aujourd’hui plus de 4 000 entrées), « un célèbre astronome américain, Alan Boss, avait dit que de telles planètes ne pouvaient pas exister »… Michel Mayor (à droite) et Didier Queloz (à gauche) ont reçu le Nobel de physique pour la découverte d’une exoplanète en orbite autour d’une étoile de type solaire. LAURENT GILLIERON / AP Après la découverte de 51 Pegasi b, les deux Suisses se heurtent au scepticisme de certains, qui se demandent si l’interprétation de leurs mesures est la bonne. Ils n’ont pas vu l’exoplanète mais déduit sa présence en analysant les changements de vitesse que sa présence imprime à son étoile. Et si ces changements étaient simplement dus à des oscillations de l’étoile ? La suite prouvera que non, mais l’histoire confirme que « quand la science se retrouve avec une donnée qu’elle est incapable d’expliquer on a un gros moment de flottement », souligne Xavier Delfosse, astronome à l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble. Michel Mayor et Didier Queloz ont donc dû batailler avec certains de leurs confrères mais, heureusement pour eux, d’autres équipes, notamment celle, américaine, de Geoff Marcy et Paul Butler, ont, elles aussi, commencé à collecter ces nouveaux mondes. Evénement majeur faisant date dans l’histoire des sciences La découverte de la première exoplanète, réalisée grâce à l’instrument Elodie imaginé par Michel Mayor et installé à l’Observatoire de Haute-Provence, est un événement majeur faisant date dans l’histoire des sciences à plus d’un titre. Elle répond tout d’abord, rappelle Jean Schneider, « à la question de la pluralité des mondes que les philosophes se posent depuis l’Antiquité, depuis Epicure, et sur laquelle Kant a beaucoup écrit ». Ensuite, elle a provoqué l’éclosion, si ce n’est l’explosion, d’une nouvelle branche de l’astronomie, l’exoplanétologie. Aujourd’hui, dit Xavier Delfosse, « en France, 15 % des thèses en astronomie traitent des exoplanètes ». La manière même dont nous concevons notre Système solaire et sa formation en a été profondément remaniée. Enfin, on pense désormais à l’étape suivante : la quête d’autres planètes accueillant la vie, qui passera par l’analyse des atmosphères à la recherche de cocktails de biomarqueurs. Article réservé à nos abonnés Lire aussi Michel Mayor : « On finira par détecter de la vie sur une exoplanète » On ne le cachera pas : à l’université de Genève, la pression montait, chaque début octobre, depuis des années. Michel Mayor et Didier Queloz faisaient partie des favoris les plus évidents, mais n’étaient jamais couronnés. « Il est bizarre qu’il ait fallu plus de vingt ans au comité Nobel pour le leur donner », souligne Jean Schneider, qui ajoute néanmoins, dans une jolie pirouette : « Les exoplanètes, c’est tellement important que ce n’est pas le prix Nobel qui les honore, c’est l’inverse… » Lire aussi Michel Mayor, le pape des autres mondes Article réservé à nos abonnés Lire aussi La chasse aux exoplanètes entre dans l’ère industrielle