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En thermodynamique, l’état d’équilibre d’un système est caractérisé par plusieurs paramètres, appelés variables d’état, tels que le volume, la température, la pression . Ces variables d’état et leurs caractérisations sont elles-mêmes des fonctions d’état du système. On pourrait aussi en langage courant utiliser le terme de constantes d’observation.

Il s’agit là de l’essentiel du travail scientifique. Les humains pensaient jusqu’à présent être les seules créatures vivantes qui en soient explicitement capables. Ils l’auraient du aux performances exceptionnelles de leur cerveaux, s’exerçant au sein de cultures sociales dites scientifiques orientées depuis de longues années vers la recherche de ces variables d’état. Aujourd’hui des chercheurs pensent avoir mis au point des programmes en Intelligence Artificielle AI qui en seraient également capables.

Et si des pans entiers de l’univers nous étaient opaques simplement parce que nous ne les observons pas de la bonne manière ? Pour répondre à cette question, des ingénieurs ont décidé d’interroger un système d’apprentissage automatique concernant certains phénomènes physiques. Des résultats étonnants en sont ressortis, les chercheurs étant incapables de comprendre le « langage mathématique » utilisé pour leur création.

« Je me suis toujours demandé, si nous rencontrions une race extraterrestre intelligente, auraient-ils découvert les mêmes lois physiques que nous, ou pourraient-ils décrire l’univers d’une manière différente ? », s’interroge Hod Lipson, l’un des scientifiques ayant mené ces recherches, dans un communiqué de Columbia University. C’est un peu avec cette idée en tête qu’une équipe d’ingénieurs a conçu un programme basé sur l’apprentissage automatique destiné à l’observation de phénomènes physiques.

Les résultats des recherches ont été publiés dans la revue Nature Computational Science le 25 juillet. On en trouvera ci-dessous ci-dessous les références et l’abstract. .

En effet, comme le rappellent les scientifiques, l’observation et la compréhension des variables ont toujours précédé les grandes théories physiques. « Pendant des millénaires, les gens connaissaient les objets se déplaçant rapidement ou lentement, mais ce n’est que lorsque la notion de vitesse et d’accélération a été formellement quantifiée que Newton a pu aboutir à sa célèbre loi du mouvement F = MA », note par exemple Hod Lipson. Il est donc tout à fait plausible de supposer que des phénomènes physiques peuvent encore nous demeurer inaccessibles simplement parce que nous n’avons pas encore compris leurs règles de fonctionnement. « Quelles autres lois manquons-nous simplement parce que nous n’avons pas les variables ? », résume ainsi Qiang Du, qui a codirigé les travaux.

Afin de mener leur expérience à bien, les scientifiques ont donc d’abord « nourri » leur programme avec des vidéos brutes de phénomènes déjà bien identifiés. Par exemple, ils lui ont proposé une vidéo d’un double pendule oscillant, qui est connu pour avoir exactement quatre « variables d’état » — l’angle et la vitesse angulaire de chacun des deux bras. L’algorithme qu’ils ont utilisé est spécialement conçu pour observer des phénomènes physiques via ce type de vidéo, et pour en « rechercher l’ensemble minimal de variables fondamentales qui décrivent pleinement la dynamique observée ».

Il a fallu quelques heures d’analyses seulement pour produire une réponse à la question « par combien de variables ce phénomène peut-il être décrit » : Réponse 4.. « Nous estimions que cette réponse était assez proche, d’autant plus que l’IA avait seulement accès à des séquences vidéo brutes, sans aucune connaissance de la physique ou de la géométrie. Mais nous voulions savoir quelles étaient réellement les variables, pas seulement leur nombre », décrit Hod Lipson. C’est là que les choses se sont compliquées pour les chercheurs.

En effet, les quatre variables identifiées par le programme ne semblaient correspondre à rien de connu. Seules deux d’entre elles pouvaient vaguement correspondre à l’angle des bras. « Nous avons essayé de corréler les autres variables avec tout ce à quoi nous pouvions penser : les vitesses angulaires et linéaires, l’énergie cinétique et potentielle, et diverses combinaisons de quantités connues. Mais rien ne semblait correspondre parfaitement », explique Boyuan Chen. L’équipe était pourtant convaincue que le programme avait trouvé un ensemble valide de quatre variables, car elle avait fait la preuve que ses prédictions étaient bonnes. Ils en sont donc arrivés à une conclusion : ils n’étaient simplement pas en mesure de comprendre le « langage mathématique » utilisé pour leur création.

Ils ont ensuite poursuivi l’expérience en validant un certain nombre de systèmes physiques qu’ils connaissaient, puis en alimentant l’IA avec des vidéos dont ils ne connaissaient pas les « réponses » exactes. Un danseur-des-vents (Un danseur-des-vents est un tube de matière textile de forme vaguement humanoïde, maintenu gonflé à l’aide d’un ventilateur fixé à sa base. Les danseurs-des-vents sont couramment utilisés comme dispositifs publicitaires et dans les évènements festifs).  devant un parking de voitures d’occasion, pour lequel le programme a trouvé 8 variables, une lampe à lave, qui a aussi produit 8 variables, et un feu de cheminée, qui a renvoyé 24 variables. Reste donc à savoir à quoi correspondent exactement ces variables. Pourraient-elles être les indices de nouveaux principes de physique ?

« Peut-être que certains phénomènes semblent énigmatiquement complexes parce que nous essayons de les comprendre en utilisant le mauvais ensemble de variables. Dans les expériences, le nombre de variables était le même à chaque redémarrage de l’IA, mais les variables spécifiques étaient différentes à chaque fois. « Il existerait ainsi d’autres façons de décrire l’univers et il est tout à fait possible que nos choix ne soient pas parfaits », selon les scientifiques.

Référence

Automated discovery of fundamental variables hidden in experimental data

volume2, pages 433–442 (2022)
Published: 25 July 2022

Nature Computational Science

Abstract

All physical laws are described as mathematical relationships between state variables. These variables give a complete and non-redundant description of the relevant system. However, despite the prevalence of computing power and artificial intelligence, the process of identifying the hidden state variables themselves has resisted automation. Most data-driven methods for modelling physical phenomena still rely on the assumption that the relevant state variables are already known. A longstanding question is whether it is possible to identify state variables from only high-dimensional observational data. Here we propose a principle for determining how many state variables an observed system is likely to have, and what these variables might be. We demonstrate the effectiveness of this approach using video recordings of a variety of physical dynamical systems, ranging from elastic double pendulums to fire flames. Without any prior knowledge of the underlying physics, our algorithm discovers the intrinsic dimension of the observed dynamics and identifies candidate sets of state variables.

Il fallait s’y attendre. Selon la Pravda, le système de missiles-antimissiles américain HIMARS livré non sans hésitations à l’Ukraine par les Etats-Unis, aurait été décrypté par des experts russes. Ceux-ci ont envoyé à l’armée russe les informations nécessaires pour que les HIMARS ukrainiens perdent toute efficacité.

Nous nous en doutions. Voir notre article du 15/07/2022 https://wordpress.com/post/europesolidaire.eu/1674

« Une très mauvaise surprise »

On lit dans l’Indépendant du 29/07/2022:

Les lance-roquettes Himars fourni par les États-Unis à l’Ukraine sont devenus un élément clé de la contre-offensive ukrainienne pour repousser l’invasion russe. La semaine dernière, le général d’armée à la retraite Mark Hertling a décrit ces armes comme un « game changer » dans la guerre en cours. « Ils changent la donne », a-t-il écrit sur Twitter.

Comme rapporté par L’Indépendant jeudi, les ministères de la Défense américain et ukrainien discutent actuellement de la fourniture de nouveaux lance-roquettes Himars aux forces ukrainiennes.

Mais il semblerait que la Russie aurait trouvé la parade à ces armes qui infligent de lourds dégâts à son armée. En effet, elle aurait mis au point un « développement secret » qui lui permettrait de pirater les systèmes de lancement Himars. « Le système américain a été piraté », a déclaré Alexei Leonkov, un expert militaire russe, à la Pravda. 

Il a ajouté : « Et notre développement secret sera déployé dans toutes les directions. Un bon système, je ne peux pas encore le nommer, mais il fonctionne à des distances beaucoup plus grandes, traquant instantanément le site de lancement. Pour les Américains, ce fut une très mauvaise surprise ». 

Selon la Pravda, ce nouveau système « anti-Himars » aurait été utilisé pour la première fois dans le Donbass. 

Une très mauvaise surprise en effet

Les étoiles à neutrons https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-etoile-neutrons-32/ sont le résidu de l’effondrement gravitationnel d’une partie de la matière d’une étoile massive en fin de vie et explosant en supernova de type SN https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-supernova-60/II.

Il faut pour cela que sa masse dépasse les 8 à 10 masses solaires. On les nomme des veuves noires (black widow) du nom d’une araignée qui dévore son compagnon après l’accouplement. L’effondrement de la partie de l’étoile qui n’est pas soufflée par l’explosion, principalement son cœur de fer, conduit les protons et les électrons la composant à se combiner pour se transformer en neutrons, ce qui produit un flux de neutrinos très énergétiques. 1)

On obtient alors des astres qui peuvent contenir toute la masse du Soleil dans une sphère de quelques dizaines de kilomètres de diamètre seulement et qui est une sorte de noyau atomique géant composé majoritairement de neutrons, d’où le nom de cette étoile, et possédant une densité extraordinaire – une cuillère à café de matière pèse des centaines de millions de tonnes.. 

C’est l’étoile à neutrons la plus massive jamais observée. Les chercheurs pensent même qu’elle pourrait établir une limite de masse pour ces astres extrêmement denses. En outre, elle effectue 707 tours sur elle-même par seconde, ce qui en fait l’étoile en rotation la plus rapide observée dans la Voie lactée ! Nommée PSR J0952-0607, elle a été d’abord repérée en 2017 en tant que potentiel pulsar milliseconde, c’est-à-dire ayant une période de rotation située entre 1 et 10 millisecondes.

Elle tourne en effet  à la vitesse  de 707 tours sur elle-même par seconde, ce qui en fait, d’après une étude publiée dans la revue The Astrophysical Journal Letters   dont nous publions ci-dessous les références et l’abstract,« le pulsar à rotation le plus rapide du disque de la   voie lactée» ! Plusieurs campagnes d’observations ont suivi à la suite de ces premières mesures qui ont permis d’étudier les propriétés de l’objet

En pratique, les veuves noires correspondent à des étoiles à neutrons qui tournent à des vitesses astronomiques, leur permettant d’attirer suffisamment de matière de leur compagnon binaire pour qu’il n’en reste qu’une petite fraction de masse  solaire. Seulement deux douzaines sont connues actuellement, car elles sont particulièrement dures à détecter.

« Alors que l’étoile compagnon évolue et commence à devenir une géante rouge sa matière se répand sur l’étoile à neutrons, et cela fait tourner l’étoile à neutrons. En tournant, elle devient incroyablement énergisée, et un vent de particules commence à sortir du neutron. Ce vent frappe alors l’étoile donneuse et commence à lui enlever de la matière. Avec le temps, la masse de l’étoile donneuse diminue jusqu’à celle d’une planète/ Plus tard encore celle-ci disparaît complètement.

Son étoile compagne a été réduite à la taille d’une planète géante

Ainsi, caractériser PSR J0952-0607 n’a pas été une petite affaire. Comme l’expliquent les chercheurs, si elle a pu être détectée grâce au signal pulsé émis par sa rotation rapide, ce signal ne suffit cependant pas à la caractériser. Il faut pouvoir observer sa compagne en lumière visible. Mais celle-ci a été presque entièrement dévorée ! Sa masse est descendue jusqu’à 20 fois la masse de Jupiter, soit à peine 2 % de la masse du Soleil !

Et c’est finalement ce verrouillage qui a permis son observation. Car la température de sa face, côté étoile à neutrons, grimpe jusqu’à 6.200 Kelvin, légèrement plus que la température de surface du Soleil, lui permettant tout juste d’être observée avec un grand télescope. Ainsi, c’est Keck I, un télescope de l’observatoire  situé sur l’île d’Hawaï et possédant un miroir primaire de 10 mètres de diamètre, qui a été tourné vers PSR J0952-0607, située à environ 3.000 années-lumière dans la direction de la constellation du Sextant. Au total, six observations de 15 minutes ont eu lieu ces quatre dernières années, afin de piéger le système dans une position particulière de l’orbite rendant la luminosité  acceptable pour des mesures.

Référence

PSR J0952-0607: The Fastest and Heaviest Known Galactic Neutron Star[
Submitted on 11 Jul 2022]

arXiv:2207.05124 [astro-ph.HE]

Abstract

We describe Keck-telescope spectrophotometry and imaging of the companion of the « black widow » pulsar PSR~J0952−0607, the fastest known spinning neutron star (NS) in the disk of the Milky Way. The companion is very faint at minimum brightness, presenting observational challenges, but we have measured multicolor light curves and obtained radial velocities over the illuminated « day » half of the orbit. The model fits indicate system inclination i=59.8±1.9∘ and a pulsar mass MNS=2.35±0.17M⊙, the largest well-measured mass found to date. Modeling uncertainties are small, since the heating is not extreme; the companion lies well within its Roche lobe and a simple direct-heating model provides the best fit. If the NS started at a typical pulsar birth mass, nearly 1M⊙ has been accreted; this may be connected with the especially low intrinsic dipole surface field, estimated at 6×107G. Joined with reanalysis of other black widow and redback pulsars, we find that the minimum value for the maximum NS mass is Mmax>2.19M⊙(2.09M⊙) at 1σ(3σ) confidence. This is ∼0.15M⊙ heavier than the lower limit on Mmax implied by the white-dwarf–pulsar binaries measured via radio Shapiro-delay techniques.

L’excellent économiste Jacques Sapir a suivi de près et on peut le penser largement conseillé une équipe de chercheurs de l’Institut de Prévision de l’Économie de l’Académie des Sciences (en russe INP-RAN) avec qui le CEMI (Centre d’Etude des Modes d’Industrialisation ) qu’il dirige depuis 1991 a participé à un séminaire Franco-Russe sur le développement de la Russie. Ils viennent de publier simultanément un gros document (296 pages) sur le potentiel de croissance de la Russie[1], document qui a mobilisé la quasi-totalité des chercheurs de l’INP-RAN, et une analyse des tendances du PIB russe pour le 2ème semestre 2022[2]. . Ces deux documents, différents dans la forme et dans le contenu, sont aujourd’hui très importants dans le contexte créé par la guerre en Ukraine déclenchée par la Russie.

Jacques Sapir vient de publier en français sur le site les-crises.fr un document reprenant les principales conclusions de ses travaux

https://www.les-crises.fr/ou-va-l-economie-russe-avec-la-guerre-et-les-sanctions-jacques-sapir/

Nous réagissons ici à quelques points de ce dernier rapport

. Quid du changement climatique ? Selon les climatologues, le réchauffement climatique de ces prochaines décennies affectera de façon favorables une grande partie de la Russie et des terres polaires. Il faudrait dès maintenant préparer les investissements nécessaires.

. Quid de la présence de la Russie dans l’espace orbital et sur la Lune et Mars ?

. Quid de la modernisation des industries d’armement et des matériels militaires. Il serait naïf de penser, face notamment aux Etats-Unis et à la Chine, que la Russie s’en tiendra aux équipements actuels.

. Comment relever le niveau des enseignements universitaires, notamment dans la Russie profonde ?

. De quelle façon encourager une nécessaire reprise raide de la natalité ?

. La majeure partie de l’augmentation des dépenses de consommation, selon les estimations, sera dirigée vers l’achat de logements, l’entretien des véhicules, les services de transport, les événements récréatifs et culturels, ainsi que les services de santé et d’éducation payants. Où figurent les prévisions budgétaires correspondantes ?

Références

[1] (Le rapport complet peut être consulté en russe à l’adresse suivante : https://ecfor.ru/wp-content/uploads/2022/07/potentsialnye-vozmozhnosti-rosta-rossijskoj-ekonomiki-analiz-i-prognoz.pdf )

[2] Analyse des tendances du PIB russe https://ecfor.ru/publication/kratkosrochnyj-analiz-dinamiki-vvp-iyul-2022/

Pour les optimistes, les gouvernements qui disposent de l’arme atomique ne l’utiliseraient pas en première frappe  à l’encontre d’une autre puissance nucléaire. Ceci signifierait non seulement la destruction de l’adversaire mais la leur propre, compte tenu d’une frappe en retour de celui-ci. Les sous-marins porteurs d’engins qui en principe sont indétectables ont pour consigne d’exercer cette deuxième frappe même si aucun ordre en ce sens ne peut plus leur être adressé. Par ailleurs l’emploi de telles bombes provoque sous forme de rejets nucléaires des retombées dans l’atmosphère ou la mer qui sont difficiles à éviter.

Aujourd’hui cependant les gouvernements qui disposent de bombes nucléaires dits tactiques pourraient les utiliser plus librement. Celles-ci  sont des bombes thermonucléaires miniaturisées destinées à la destruction des infrastructures très profondément enterrées (usines souterraines, poste de commandement…etc).

Elles peuvent être emportées sous forme de tête nucléaire par divers engins tels que des missiles de haute précision. Leurs retombées plus limitées peuvent plus facilement être évitées.

L’idée n’est pas nouvelle. Dans les années 50 et 60 le gouvernement américain cherchait à développer une arme nucléaire la plus légère et portable possible de façon à pouvoir la parachuter sur le dos d’un soldat près des lignes ennemies (merci pour lui). Après de longues recherches ils ont conçu une tête nucléaire dénommée W54.

A cause de leur taille ces bombes atomiques étaient de faible puissance, entre 10 et 20 tonnes de TNT, très loin des 13 000 tonnes d’Hiroshima mais suffisantes pour détruire un quartier.

Dans le cadre de la guerre en Ukraine de tels missiles pourraient être utilisés par les Russes ou par l’armée ukrainienne, approvisionnée par les Etats-Unis,

On trouvera ci-dessous un entretien avec Daniel Ellsberg, spécialiste américain de la guerre nucléaire devenu à 80 ans lanceur d’alerte.

Référence

https://www.les-crises.fr/guerre-en-ukraine-et-menace-nucleaire-entretien-avec-daniel-ellsberg/

Ne voulant pas intervenir directement dans des questions de santé publique en France, nous nous bornerons ici à citer les références de quelques sources aujourd’hui disponibles et bien informées

OMS. Organisation Mondiale de la Santé
7 sept 2020
https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/risk-comms-updates/update36_covid19-longterm_effects_fr.pdf?sfvrsn=1ccbb34e_4

Santé Publique France
10 nov. 2021
https://www.gouvernement.fr/info-coronavirus/comprendre-la-covid-19

World Socialist Web Site (français)
23 juillet 2022
https://www.wsws.org/fr/articles/2022/07/23/pers-j23.html

Ainsi que:

New York Times Apoorva Mandavilli How often can I be infected with the coronavirus?
16 may 2022
https://www.nytimes.com/2022/05/16/health/covid-reinfection.html

Ce terme de MIC désigne l’ensemble constitué par l’industrie de l’armement, les forces armées et les décideurs publics d’un gouvernement, ainsi que le jeu de relations complexes entre ces trois pôles destiné à influencer les décisions publiques en matière de défense. Aux Etats-Unis le CMI a toujours été très actif politiquement. C’est ainsi qu’aujourd’hui on lui reproche d’avoir obtenu en 2022 un budget fédéral de défense de $213 milliards alors que le montant des dépenses publiques fédérales civiles pour la même année est approximativement de $480 milliards.

En contrepartie de cela, les militaires américains se plaignent de dysfonctionnements majeurs. C’est ainsi que le fusil d’assaut américain COLT M-16 est top sophistiqué. Il s’enraye des qu’il est utilisé sur un terrain sableux.

De son côté, le char Abrams M-1 coûtant 1 million l’unité et conçu pour se battre en Europe dispose d’une turbine à gaz comme moteur dont les pales de turbine n’avaient pas supporté le sable en Irak. Mais au lieu de pouvoir changer ces pales, c’est tout le moteur qu’il faut démonter, gruter et envoyer en maintenance à l’arrière..

Par ailleurs l’hélicoptère Commanche destiné à remplacer l’Apache, dans le cadre d’un programme de 10 milliards d’aujourd’hui, n’a jamais volé du fait de ses erreurs de conception.

De même le Littoral Combat Ship s’est révélé bien inférieur à ses prédécesseurs du Débarquement de 1944.

A ces succès il faut ajouter le célèbre avion de combat F35  dont le coût a dépassé les 1.000 Milliards. La petite centaine d’exemplaires vendus aux bons alliés des Etats-Unis, après 10 ans de refus de leur part, a fini par voler, mais par beau temps seulement et pas dans des conditions de combat.

Aujourd’hui en Ukraine le président Volodimir Zelinsky réclame à hauts cris du matériel américain, notamment le M142 High Mobility Artillery Rocket System (HIMARS). Celui-ci est un lance-roquettes multiples de l’Armée de terre des États-Unis. Il est monté sur un camion Army Medium Tactical Vehicle (MTV) dérivé d’un véhicule du constructeur autrichien Steyr . Il semblerait cependant aujourd’hui que l’armée russe en détienne deux exemplaires

Le ciel n’est pas uniquement empli d’étoiles, comme le montrent les observations à l’oeil nu. Il comporte aussi des galaxies et des amas de galaxies.

On sait ainsi qu’il y a environ 2 000 000 000 000 galaxies dans notre Univers — soit environ 200 000 000 000 000 000 000 000 étoiles …

Les grandes campagnes d’observations comme celle du Sloan Digital Sky survey (SDSS) ont permis de cartographier jusqu’à un certain point l’Univers observable en montrant que les amas de galaxies se rassemblaient au cours du temps dans des filaments enlaçant des sortes de bulles, des « vides cosmiques » beaucoup moins riches en galaxies et en gaz que ces filaments. L’échelle caractéristique de ces structures est de l’ordre de quelques centaines de millions d’années-lumière.

La plupart des amas sont reliés par d »autres galaxies formant des filaments de centaines de millions d’années-lumière de diamètre. Ces filaments sont eux-mêmes en rotation. La vitesse apparente de cette rotation dépend de l’angle de vue. Elle est maxima lorsque lorsque le filament est vu à la verticale. Ceci signifie que des mouvement angulaire de rotation peuvent s’exercer sur de très grandes échelles

Toutefois, en continuant à analyser les données du SDDS, en particulier celles donnant accès aux mouvements des galaxies dans les filaments cosmiques, des astronomes de l’Institut Leibniz d’Astrophysique de Potsdam (AIP) en Allemagne, en collaboration avec des collègues en Chine et en Estonie, pensent maintenant avoir fait une découverte étonnante et même fascinante.

Ils expliquent en effet dans un article publié dans le prestigieux journal Nature Astronomy, et pour une fois en accès libre, que des mesures de décalages Doppler vers le rouge et le bleu, subtilement analysées, ont révélé ce que personne n’avait encore vu. Non seulement on peut trouver des galaxies et des amas galactiques en rotation mais les filaments eux-mêmes, formés de galaxies et d’amas de galaxie, sont grossièrement en rotation sur des centaines de millions d’années-lumière alors qu’ils n’ont qu’un diamètre de l’ordre de quelques millions d’années-lumière.

Noam Libeskind, le cosmologiste initiateur du projet  précise au sujet de cette découverte dans un communiqué de l’institut Leibniz que : « À ces échelles, les galaxies se comportent comme des particules de poussière. Elles se déplacent sur des orbites en forme d’hélices ou des tire-bouchons, virevoltant autour du milieu du filament tout en le longeant. Un tel mouvement de rotation n’avait jamais été vu auparavant à des échelles aussi énormes, et cela implique qu’il doit y avoir un mécanisme physique encore inconnu responsable de couples de force mettant en rotation ces objets ».

Référence

https://www.nature.com/articles/s41550-021-01380-6

Possible observational evidence for cosmic filament spin
Nature Astronomy pages 5, 839–845 (2021)

Although structures in the Universe form on a wide variety of scales, from small dwarf galaxies to large super clusters, the generation of angular momentum across these scales is poorly understood. Here we investigate the possibility that filaments of galaxies—cylindrical tendrils of matter hundreds of millions of light years across—are themselves spinning. By stacking thousands of filaments together and examining the velocity of galaxies perpendicular to the filament’s axis (via their redshift and blueshift), we find that these objects too display vortical motion consistent with rotation, making them the largest objects known to have angular momentum. The strength of the rotation signal is directly dependent on the viewing angle and the dynamical state of the filament. Filament rotation is more clearly detected when viewed edge-on. In addition, the more massive the haloes that sit at either end of the filaments, the more rotation is detected. These results signify that angular momentum can be generated on unexpectedly large scales.

Le Système Solaire est âgé approximativement de 4,5 milliards d’années. En principe il pourrait vivre encore 5 mds d’années. Cela devrait nous laisser assez de temps pour vieillir tranquillement. Cependant un phénomène astronomique dit survol d’étoiles ou survol stellaire pourrait le détruire bien plus tôt.

Une recherche  publiée dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, dont on trouvera in fine les références et l’abstract, suggère qu’un « survol stellaire » – un événement qui se produit de manière très courante dans l’espace – pourrait mener à la catastrophe pour nos planètes.

L’Univers est empli de planètes errantes ou objet libre de masse planétaire. Il s’agit d’un objet possédant la masse d’une planète mais qui n’est attaché gravitationnellement à aucune étoile ou naine brune : il erre dans l’espace comme un objet indépendant. Sa trajectoire paraît chaotique, en ce sens que sur le long terme, elle est difficile à prévoir .

Les survols stellaires ont toujours contribuer à modifier les systèmes planétaires. Lorsque les étoiles passent trop près d’un de ces systèmes, leur masse et leur attraction gravitationnelle peuvent avoir une influence et modifier les orbites des planètes. Ainsi, si une planète errante passait trop près du système solaire, la stabilité de ce dernier serait remise en cause. Ce changement serait capable d’entraîner une collision entre toutes les planètes.

Garret Brown et Hanno Rein, deux chercheurs de l’Université de Toronto, ont étudié cette possibilité, en simulant environ 3000 survols stellaires différents. 26 se sont terminés avec des planètes qui se sont écrasées les unes contre les autres, ou avec l’éjection totale du système solaire d’Uranus, Neptune ou Mercure.

Références

On the long-term stability of the Solar System in the presence of weak perturbations from stellar flybys
Royal Astronomy Society 30 June 2022

Authors Garett Brown and Hanno Rein

ABSTRACT

The architecture and evolution of planetary systems are shaped in part by stellar flybys. Within this context, we look at stellar encounters which are too weak to immediately destabilize a planetary system but are nevertheless strong enough to measurably perturb the system’s dynamical state. We estimate the strength of such perturbations on secularly evolving systems using a simple analytic model and confirm those estimates with direct N-body simulations. We then run long-term integrations and show that even small perturbations from stellar flybys can influence the stability of planetary systems over their lifetime. We find that small perturbations to the outer planets’ orbits are transferred between planets, increasing the likelihood that the inner planetary system will destabilize. Specifically, our results for the Solar System show that relative perturbations to Neptune’s semi-major axis of order 0.1% are strong enough to increase the probability of destabilizing the Solar System within 5 Gyrs by one order of magnitude.

Un des grands problèmes de la science physique actuelle est que deux piliers théoriques sur lesquels elle repose sont incompatibles, pour ne pas dire contradictoires. La relativité générale introduite par Einstein décrit en 1905 un univers (on dit aussi un espace-temps, dans lesquels chaque objet peut être défini par des équations l’inscrivant dans le temps et l’espace.

Pour la mécanique quantique développée dans les années 30, les coordonnés de temps et d’espace ne sont que des probabilités. Elles obéissent à un principe dit d’indétermination ou d’incertitude Le principe d’indétermination énonce que pour une particule donnée, il est impossible de connaître simultanément sa position et sa vitesse

Si par contre, on renonce à considérer la particule comme objet corpusculaire défini par des valeurs de position et vitesse, mais ayant une certaine extension dans l’espace, il est possible de la représenter par une fonction décrivant sa distribution spatiale. Toute l’information relative à une particule est alors contenue dans une fonction d’onde.

Bien qu’apparemment contradictoire, ces deux principes sont utilisés aujourd’hui pour construire des systèmes physiques parfaitement vérifiables, par exemple en informatique quantique avec les calculateurs du même nom.

Les physiciens considèrent cependant aujourd’hui que si une nouvelle théorie dite de la gravitation quantique n’était pas établie, faisant la synthèse entre la relativité et la physique quantique, un élément essentiel manquerait à la science. Or il semble que c’est de la physique des trous noirs que pourrait venir la lumière.

Les trous noirs ont des cheveux

Récemment, des scientifiques ont annoncés que les trous noirs possèdent une propriété qu’ils ont nommée « cheveux quantiques de la gravité ». Ce serait une grande avancée en physique théorique.

Les trous noirs sont des objets cosmiques encore mal compris. En astrophysique, un trou noir est défini comme étant un objet si compact que l’intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. En d’autres termes, leur gravité courbe l’espace-temps au point que rien ne peut atteindre la vitesse nécessaire pour s’échapper. De tels objets ne peuvent ni émettre ni diffuser la lumière Ils sont donc « optiquement invisibles ».

De la même manière, l’information ne peut s’en échapper, et la théorie de la relativité générale d’Einstein suggère que les informations sur ce qui entre dans un trou noir ne peuvent donc pas en sortir, c’est-à-dire que nous ne pouvons pas déterminer  a posteriori ce qui, est entré dans le trou noir. Mais la mécanique quantique affirme que c’est impossible. C’est le paradoxe de l’information mis en évidence par Stephen Hawking en 1976.

Voir Wikipedia https://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_de_l’information

Or un quatuor international de physiciens, dont un professeur et chercheur de l’Université du Sussex, a co-écrit un article qui pourrait considérablement affecter notre compréhension des trous noirs. Nous en indiquons in fine les références et l’abstract

Commentaire

Dans un premier temps, revenons sur le paradoxe de l’information. Hawking s’était rendu compte que les trous noirs rayonnent d’une manière unique. Leur déformation de l’espace-temps modifierait la nature ondulatoire des champs quantiques environnants de sorte qu’un rayonnement thermique serait produit.

Cela signifie qu’un trou noir devrait lentement s’évaporer, émettant son énergie, photon après photon, dans l’Univers. Alors qu’il rayonne, le trou noir perd de l’énergie et donc de la masse. Ainsi, selon la relativité générale qu’une information pourrait définitivement disparaître dans un trou noir, à la suite de l’évaporation de celui-ci. À l’inverse, les lois de la physique quantique stipulent que l’information est préservée dans les trous noirs. C’est là que réside le paradoxe de l’information.

Il y a eu une myriade de solutions proposées, y compris la « théorie du mur de feu », dans laquelle l’information était censée brûler avant d’entrer dans un trou noir, la « théorie de la boule floue de darkinos » dans laquelle on suppose que les trous noirs ont des frontières floues. Mais la plupart de ces propositions nécessitaient de réécrire les lois de la mécanique quantique ou la théorie de la gravité d’Einstein, les deux piliers de la physique moderne.

Toutes les théories qui supposent la persistance des informations décrivent en fait ces connexions restantes avec l’Univers comme des « cheveux ».  C’est pourquoi Xavier Calmet et ses collaborateurs suggèrent que lorsque la matière s’effondre dans un trou noir, elle laisse une faible empreinte dans son champ gravitationnel. Les auteurs l’ont nommée « cheveu quantique de la gravité », car leur théorie remplace une idée antérieure appelée « théorème de l’absence de cheveux », développée dans les années 1960. Cette « théorie des trous noirs chauves », basée sur la physique classique, affirme que ces derniers peuvent être considérés comme des objets étonnamment simples, définis uniquement par leur masse, leur charge électrique et leur moment cinétique, lié à leur vitesse de rotation.

Au lieu d’objets simples, les auteurs affirment que les trous noirs sont bien plus complexes. Ils estiment que leur théorie de cheveux quantiques fournit le mécanisme par lequel les informations sont préservées lors de l’effondrement d’un trou noir. Cette nouvelle solution rapproche la physique quantique à la gravité sous la forme de particules théoriques appelées gravitons. Ces particules élémentaires hypothétiques transmettraient la gravité dans la plupart des systèmes de gravité quantique, de la même manière que le photon est associé à la force électromagnétique.

Grâce à une série d’étapes logiques montrant la façon dont les gravitons pourraient potentiellement se comporter dans certaines conditions d’énergie, Xavier Calmetl a démontré son modèle expliquant comment les informations, à l’intérieur d’un trou noir, peuvent rester connectées à l’espace environnant.

Plus précisément, les chercheurs ont comparé les champs gravitationnels de deux étoiles ayant la même masse totale et le même rayon, mais des compositions différentes. En physique classique, les deux étoiles ont le même potentiel gravitationnel, mais au niveau quantique, le potentiel dépend de la composition de l’étoile. Lorsque les étoiles s’effondrent en trous noirs, leurs champs gravitationnels préservent la mémoire de la composition des étoiles et conduisent à la conclusion que les trous noirs ont des cheveux. Ces cheveux ou informations sur la matière tombée dans le trou noir laisseraient une trace de leur passage, nous donnant accès, théoriquement, à la composition du trou noir.

Malheureusement, aucun moyen évident ne permet pour le moment de tester la théorie avec des observations astronomiques, les fluctuations gravitationnelles seraient trop petites pour être mesurées.

Le professeur Calmet conclut au sujet de sa découverte, dans un communiqué : « Il faudra du temps pour que les gens l’acceptent. L’une des conséquences du paradoxe de Hawking était que la relativité générale et la mécanique quantique étaient incompatibles. Ce que nous constatons, c’est qu’elles sont tout à fait compatibles. Il faudra donc du temps pour que les gens acceptent qu’il ne soit pas nécessaire de trouver une solution radicale pour résoudre le problème ».

Référence

L’article est publié simultanément dans les revues Physical Review Letters et Physics Letters B.Article

ABSTRACT

We explore the relationship between the quantum state of a compact matter source and of its asymptotic graviton field. For a matter source in an energy eigenstate, the graviton state is determined at leading order by the energy eigenvalue. Insofar as there are no accidental energy degeneracies there is a one to one map between graviton states on the boundary of spacetime and the matter source states. Effective field theory allows us to compute a purely quantum gravitational effect which causes the subleading asymptotic behavior of the graviton state to depend on the internal structure of the source. This establishes the existence of ubiquitous quantum hair due to gravitational effects.

• Received 18 October 2021
• Accepted 8 February 2022

DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.111301

https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.3022513