Une étoile est un réacteur nucléaire confiné et régulé par sa propre gravitation. L’énergie dégagée par les réactions thermonucléaires qui se déroulent en son sein lui permet de briller durablement. Ces réactions assemblent des noyaux légers, comme l’hydrogène, pour former des noyaux plus lourds, comme l’hélium. Quand le combustible nucléaire vient à manquer, d’autres réactions prennent le relais, qui brûlent les cendres des précédentes : l’hélium devient alors carbone. Le nombre de cycles nucléaires et la répartition des noyaux formés dépendent essentiellement de la masse de l’étoile. Les plus légères, comme notre Soleil s’arrêteront à la formation du carbone. Les plus massives pourront atteindre la formation du fer avant que leur cœur n’implose. Pour nos yeux, ce phénomène prend la forme d’une supernova, titanesque explosion au cours de laquelle les noyaux formés tout au long de la vie de l’étoile vont ensemencer le milieu interstellaire. Les noyaux rencontrés sur Terre sont quasiment tous issus de la nucléosynthèse stellaire ce qui a fait dire, à juste titre, que nous sommes tous constitués de poussières d’étoiles.

jeudi 29 janvier 2004, 18h30 - Auditorium

L’univers est en expansion. Dans le passé, il était donc plus dense et plus chaud que nous l’observons aujourd’hui. La découverte du rayonnement diffus cosmologique apporta la preuve que la température de l’univers avait été, dans un passé très reculé, supérieure à 3 000 kelvins : la matière était totalement ionisée. Il y eut aussi une époque durant laquelle la température de l’univers dépassa 10 milliards de kelvins. Dans de telles conditions, les noyaux des atomes ne peuvent survivre : l’univers est rempli d’une « soupe » de protons, de neutrons, d’électrons et de photons en interactions. L’expansion, en refroidissant l’univers, permit que des réactions nucléaires se déroulent pendant un bref laps de temps, formant ainsi quelques noyaux stables. Ensuite, la mixture se figea dans un état dont la composition dépend, pour l’essentiel, du contenu matériel de l’univers. L’analyse détaillée de la proportion des noyaux les plus légers (comme le lithium, le béryllium et le bore) permet de remonter aux conditions qui prévalaient à cette époque. Cette étude a par exemple permis de calculer le nombre de famille de neutrinos et d’estimer la masse la matière ordinaire contenue dans l’univers.

jeudi 5 février 2004, 18h30 - Auditorium

Aujourd’hui, nous ignorons la nature de l’essentiel de la matière qui remplit l’univers. La matière lumineuse, la seule que nous voyons directement, semble représenter moins d’un pour-cent de la masse de l’univers. Des observations suggèrent pourtant que l’essentiel de la matière n’est pas lumineuse. Ce constat résulte de l’étude détaillée de la dynamique des galaxies et des amas de galaxies : leurs mouvements ne résultent pas seulement de la gravité imposée par la matière lumineuse. Pour les expliquer, il faut invoquer la présence d’une matière noire, non lumineuse, sensible à la gravitation et présente à l’échelle des galaxies, des amas de galaxies et même à l’échelle de l’univers entier. Une fraction de cette matière noire est tout à fait ordinaire mais se présente sous une forme inhabituelle, peut-être des astres sombres. Mais il existe aussi une composante de matière exotique interagissant très faiblement avec la matière ordinaire que les physiciens traquent sans relâche.

jeudi 12 février 2004, 18h30 - Auditorium