Christophe Galfard : "On est en train de lever des mystères sur notre univers qui sont phénoménaux"

Dans le grand entretien, ce dimanche, une invitation au voyage vers l'infini avec l'un de nos grands scientifiques, formidables vulgarisateurs, docteur en physique théorique de l'université de Cambridge. Il a été l'un des disciples de Stephen Hawking, avec lequel il a travaillé pendant des années. On lui doit plusieurs best-sellers. Posez vos questions, chers auditeurs. Intervenez au 01 45 24 7000 ou sur l'application France Inter. Bonjour Christophe Galfard. Bonjour. Et bienvenue. Vous publiez un livre absolument magnifique. Un voyage vers l'infini, c'est aux éditions Michel Laffont. C'est une odyssée dans l'espace et dans le temps.

C'est un livre qui est accompagné de photos absolument incroyables de galaxies, d'étoiles, de nébuleuses. On va en parler. C'est un beau livre, mais on y apprend aussi des tas de choses. L'espace comme on ne l'avait jamais vu, c'est une bonne manière de décrire ce qu'est ce livre-là ?

Absolument. Avec chaque nouvel outil technologique que nous envoyons dans l'espace ou que nous avons sur Terre, on découvre finalement un nouveau pan de notre réalité. Et là, notamment avec des images d'un télescope qui s'appelle James Webb, qui a un peu plus d'un an, on a pu voir ce qu'on n'avait jamais vu avant, depuis quasiment l'origine des premières étoiles, des premières galaxies, les trous noirs. On est en train de lever vraiment des mystères sur notre univers qui sont phénoménaux.

On est vraiment en train de résoudre des mystères qui couraient depuis des siècles ?

Non seulement on arrive à résoudre certains mystères qui ne couraient pas forcément depuis des siècles, parce qu'on ne les connaissait même pas, ces mystères, il y a 100 ans. Et on en découvre aussi de nouveaux. Par exemple, avec James Webb, on a réussi à aller tellement loin dans l'espace, et donc remonter tellement loin dans le temps, qu'on arrive à voir les premières galaxies se former. Et là, il y a un nouveau mystère, effectivement, qui naît.

Parce que, par exemple, au centre de presque toutes les galaxies que nous connaissons dans l'univers, il y a un trou noir géant, qu'on appelle un trou noir supermassif, qui peut faire des dizaines de milliards de fois la masse de notre soleil à nous. Et on ne sait pas si les galaxies sont nées autour d'un trou noir, ou si les trous noirs sont nés à partir de galaxies. James Webb est en train de nous permettre de répondre à ces questions.

On va en parler des trous noirs, mais d'abord ces images, c'est vrai que la plupart, elles datent à peine de cet été ?

Alors, il y a eu une flopée d'images qui ont été diffusées cet été, qui n'ont jamais, je crois, eu autant d'images d'un coup aussi exceptionnelles qui ont été publiées par un télescope spatial comme celui-là.

La première de ces images, c'est celle qui ouvre le livre. C'est une leçon d'humilité. Est-ce que vous pouvez la décrire, Christophe Galfard ?

Alors, on vient de parler de galaxies. Les galaxies sont des petits îlots dans notre univers, des petits îlots d'étoiles, qui contiennent, quand même quelques-unes, qui contiennent, comme la nôtre, environ 300 milliards d'étoiles. Donc, 300 milliards de soleils. Et notre galaxie à nous, on lui a donné un nom, c'est la Voie lactée. Et sur cette image qui ouvre le livre, on a notre position à l'intérieur de notre galaxie à nous. Et je peux vous dire qu'on ne nous voit presque pas.

Non, c'est une leçon d'humilité, parce qu'on est vraiment un grain de poussière, ces millions d'étoiles qu'on voit dans toutes les nuits du monde, écrivez-vous. Il y a quelque chose d'assez frappant, c'est que plus les progrès de la connaissance de l'espace avancent, et ils avancent très vite ces dernières années, plus on remonte dans le temps, plus on remonte vers nos origines. Est-ce qu'on peut formuler les choses comme ça ? On peut... La lumière ne voyage pas instantanément.

Elle met du temps pour aller d'un endroit à un autre dans l'espace. C'est un peu comme quand vous envoyez une carte postale à quelqu'un. La carte postale n'arrive pas immédiatement dans la boîte aux lettres du destinataire. Du coup, quand une lumière part d'extrêmement loin, elle met longtemps pour nous arriver, et au moment où on la reçoit, on reçoit une photo qui correspond à l'objet qu'il a envoyé il y a extrêmement longtemps. Donc plus on arrive à voir quelque chose qui a voyagé longtemps, plus on reçoit une photo qui date d'il y a longtemps. Mais on n'arrivera jamais au Big Bang.

Alors le Big Bang lui-même, on n'y arrivera certainement pas avec de la lumière, parce que la lumière n'a pas toujours pu se propager dans notre univers. Au tout début, dans tous ces tout premiers instants, l'univers était tellement dense, tellement plein de matière et d'énergie, que la lumière ne pouvait absolument pas se propager. Dès qu'elle faisait moins d'un millimètre, elle cognait contre quelque chose d'autre. Je dis un millimètre, mais c'est vraiment beaucoup plus petit. Elle cognait dans quelque chose d'autre et ne pouvait pas illuminer notre univers. Donc il était opaque.

Et il est soudain devenu transparent lorsqu'il s'est suffisamment dilué en grandissant autour de 380 000 ans après sa naissance. Et c'est à partir de ce moment-là que la lumière fut, disons, et que nous pouvons observer les étoiles et l'univers.

Il y a une image qui est particulièrement frappante. Là aussi, je fais attention parce qu'il faut déplier le livre pour la regarder. Elle est absolument sublime. C'est celle des piliers de la création. C'est une image qui a été prise par Hubble, l'autre grand télescope. Qu'est-ce qu'elle raconte cette image-là ? Pourquoi est-ce qu'elle est aussi forte ? Et pourquoi ce vocabulaire quasi religieux pour en parler ?

Alors, il y a trois images sur cette double page. Il y en a deux de Hubble et l'énorme qui est à côté. C'est une de James Webb qui nous donne une autre vision encore de cet endroit. Alors pour décrire l'endroit, imaginez-vous dans l'espace. Il y a plein de poussière partout autour de vous. Il y a des étoiles aussi et parfois des étoiles qui explosent. Et en explosant, ça crée des souffles gigantesques. Et à l'intérieur des nuages, vous allez imaginer des parties qui sont un peu plus denses que d'autres et qui vont bloquer le souffle ou la luminosité de l'étoile qui a explosé et créer une ombre derrière elle. Dans cette ombre, la poussière va être protégée.

Et l'image que vous regardez là, qui s'appelle les piliers de la création, c'est un endroit comme ça. C'est un endroit où la poussière a été balayée, a été sculptée, si vous voulez, par des étoiles qui ont soufflé un petit peu tout ce qui se passait autour d'elle. Et ça a laissé derrière des pouponnières d'étoiles. Un endroit où d'autres étoiles sont en train de naître. Et là, ce que vous voyez sur ces images splendides, ce sont des pouponnières d'étoiles. Des endroits où des soleils, des terres sont en train de naître là, maintenant. Combien ? Beaucoup. Beaucoup ? Impossible de les compter ? Non, c'est tout à fait possible.

Mais il faut imaginer que les piliers de la création fassent à peu près la taille de... On dirait trois bras qui sont... Ou bien trois doigts qui sont tendus.

Oui, l'image est devenue iconique.

Absolument. Et si on met une tête d'épingle à côté, c'est beaucoup plus grand que notre soleil et toute planète qui sont au-dessus. Il y a des centaines d'étoiles qui sont en train de naître à l'intérieur.

Beaucoup de questions d'auditeurs et on va aller au standard bientôt. Mais qu'est-ce qu'on a encore à découvrir ? Quels sont les mystères qui sont devant nous, Christophe Galfard ? Est-ce qu'un jour, on connaîtra l'univers comme on connaît la composition d'un verre d'eau ? C'est une question que vous posez. Il y a plus d'atomes d'hydrogène dans un verre d'eau que d'étoiles dans l'univers observable. Qu'est-ce que ça veut dire ?

Ça veut dire qu'il y a beaucoup d'atomes dans l'univers. Ça veut dire que dans le tout petit, on a autant d'infini, disons, que dans le très grand, voire plus. On peut le voir comme ça. Mais par rapport au mystère et à la découverte de notre univers, est-ce qu'on pourrait éventuellement un jour réussir à terminer ? Ce qui est absolument phénoménal, je trouve, dans ce genre de recherche, c'est que chaque nouvelle découverte, loin de clore complètement une discipline, offre un tremplin vers de nouveaux mystères à chaque fois. Alors, ça ne fait pas longtemps qu'on comprend un petit peu que notre univers est aussi grand, qu'il est aussi riche, qu'il est aussi rempli de mystères.

Ça fait à peu près 100 ans, disons, depuis Einstein, en gros. Depuis Einstein ? Et depuis Einstein et l'avènement de la physique quantique, on commence à découvrir les choses. Et ça fait donc à peine 100 ans qu'on a même l'idée d'outils pour observer l'univers. Le James Webb qui a été envoyé dans l'espace n'aurait pas pu être fait il y a 50 ans. Et dans 50 ans, on aura d'autres outils à nouveau qui nous permettront d'aller plus loin, de voir mieux, de voir différents aussi.

Il y a quelque chose qui est aussi fascinant, c'est que regarder vers le ciel, ça permet de voir ce qui pourrait ressembler à une planète B, ou en tout cas ce qu'on appelle les exoplanètes. Et vous faites un travail pour dire voilà ce qu'on peut deviner en regardant loin, parfois très loin, parfois de manière totalement inaccessible des planètes qui seraient peut-être habitables, et les conditions auxquelles elles le seraient ?

Absolument. Alors il y a plusieurs raisons pour ça, il y a certes une planète B, mais aussi pour savoir si par hasard d'autres planètes ne seraient pas elles-mêmes habitées, sans qu'on puisse aller les voir tout de suite. Et c'est extrêmement difficile. Voir une étoile, c'est pas trop compliqué, une étoile ça brille. Une planète c'est beaucoup plus dur, c'est beaucoup plus petit déjà, et ça ne brille pas en soi. Il faut que l'étoile elle-même réfléchisse sa lumière, ou qu'il se passe des choses particulières, ou qu'elle passe devant son étoile pour l'obscurcir quelques instants.

Mais grâce à des télescopes comme James Webb, on arrive, à certains moments, à récolter des rayons de lumière qui traversent l'atmosphère lorsqu'elle existe de ces planètes lointaines. Et rien qu'en faisant ça, on arrive à voir la lumière qui a interagi avec les gaz dans cette atmosphère, et du coup déterminer la composition de cette atmosphère. Et par exemple sur Terre, il y a certaines parties de notre atmosphère qui sont dues aux vivants. Donc on peut éventuellement détecter, dans des atmosphères lointaines, des choses qui pourraient nous dire que, ah, il se passe des trucs là-bas.

La planète B, ça pourrait être K2-18b, puisque c'est une exoplanète où il y a effectivement, vous dites, de dioxyde de carbone, du méthane et du sulfure de diméthyl, qui n'est produit sur Terre que par le vivant.

Voilà. Alors ces mots sont un peu compliqués, on dirait, mais ce sont des noms, en fait, qui sont donnés à des composants. Et effectivement, il y a certains composants que, pour l'instant en tout cas, il n'y a que le vivant qui sait les fabriquer. On n'arrive pas en tout cas à fabriquer sans le vivant en quantité suffisante pour que ça reste dans des atmosphères.

On file au standard dans un instant, mais d'abord une question de Falzi sur l'application Radio France. Bonjour Christophe Galfard, quelle explication donnez-vous ? Enfin, comment expliquer qu'il y avait quelque chose avant le Big Bang ?

Ah, alors déjà, on ne l'explique pas. On ne sait pas encore ça. Ça fait partie des mystères qui ont été créés, qui sont apparus grâce à Einstein aussi, et tous les travaux qui ont été faits suite à Einstein. Parce qu'avant Einstein, disons pour Newton, notre univers avait été là depuis toujours. Les choses à l'intérieur de l'univers, comme les planètes, les étoiles, pouvaient vivre, mourir éventuellement comme des êtres vivants, mais l'univers lui-même était fixe. Il n'avait jamais bougé, il était là, et c'était comme ça. Avec Einstein, c'est différent.

L'univers lui-même a une histoire, et donc une histoire qu'on peut remonter, et comme toutes les histoires, potentiellement un début et une fin. C'est de là qu'est née l'idée de Big Bang. Alors, le Big Bang, dans la définition, une des définitions qu'on pourrait donner, c'est le moment où, lorsqu'on revient en arrière, en utilisant les équations d'Einstein, on refait le film à l'envers, si vous voulez, il y a un moment où tout devient tellement extrême que les équations d'Einstein elles-mêmes disent « Je ne peux pas aller plus loin, il faut que vous trouviez une autre théorie pour aller au-delà ».

Et le moment où ça s'arrête, le moment où Einstein nous dit « Stop », en gros, c'est le moment où apparaissent les notions d'espace et de temps. Avant, il y a peut-être autre chose, mais là, ça va être marrant, c'est de la philo un peu, est-ce qu'avant que le temps n'existe, on a le droit de parler d'un « avant » ? Il nous faut le temps pour parler d'avant.

C'est une bonne question, il faudrait un philosophe pour essayer de répondre à la question.

Soit un philosophe, soit une nouvelle notion mathématique qui nous permette de voir tout ce qui se passait avant différemment. Et c'est là-dessus que travaillent les scientifiques, et plusieurs hypothèses existent déjà pour essayer d'aller au-delà.

Bonjour Chantal.

Oui, bonjour.

Merci de participer au grand entretien d'Inter. Vous nous appelez de Paris, et vous avez une question pour Christophe Galfard.

Oui, oui, oui, oui. Alors moi, je suis la manie d'un jeune homme de 15 ans qui se destine à l'astrophysique. Je voulais savoir, cette jeune génération, avec son intelligence de progrès, quel est le sujet de recherche vers lequel l'astrophysique se destine et dont les jeunes générations pourraient particulièrement travailler avec leur jeune intelligence.

Merci Chantal. Réponse Christophe Galfard.

Alors, vu que vous faites la différence entre les jeunes chercheurs et les plus anciens, seuls les jeunes chercheurs sauront vers quoi se diriger. Peut-être avec le guide d'un professeur, mais si on fait toujours ce qu'ont fait les générations précédentes, on ne va pas très loin. Mais cela étant dit, des mystères, il y en a dans absolument toutes les directions, que ce soit la formation même d'étoiles, de trous noirs. Il y a un aspect qui est absolument fascinant, qui est l'existence d'une matière inconnue qui s'appelle la matière noire, qui remplit notre univers tout entier, et on ne sait même pas de quoi elle est faite.

Et c'est exactement la question que j'allais vous poser. Qu'est-ce que c'est la matière noire ? Parce qu'il y a les trous noirs, et il y a la matière noire. Les deux sont complètement distincts.

On dit noir ou obscur, ou tout ça en science, lorsqu'on n'a absolument aucune idée de quoi on parle. Ce qui est mon cas. De tout le monde. Et la matière noire, c'est... Vous savez, si vous voyez un objet sur Terre qui vole dans le ciel et qui tout d'un coup change de direction, qui tourne à droite, comme ça, vous allez vous dire, il s'est passé quelque chose. Quelque chose l'a fait tourner. Dans l'espace, on voit qu'il y a des galaxies entières, des étoiles à l'intérieur des galaxies, qui ne tournent pas comme elles le devraient, étant donné ce qu'on voit autour d'elles. Pour l'expliquer, on est obligé d'introduire une nouvelle matière, qu'on ne voit pas, une matière invisible.

D'ailleurs, au lieu de l'appeler matière noire, on devrait plutôt l'appeler matière invisible. C'est un mot important dans votre livre. Parce qu'elle n'interagit pas avec la lumière. Et cette matière noire est cinq fois plus présente que toute la matière que nous connaissons dans l'univers. C'est-à-dire qu'à chaque brique de lait que vous avez d'un kilo, là, d'un litre, il y a cinq litres de lait invisible. Ce n'est pas du lait, hein. Mais cinq litres d'une matière invisible en équivalent dans l'univers.

Question de Marcel, qui a douze ans et qui vous interroge Christophe Galfard. Il vous dit qu'il est passionné de science et qu'il voudrait savoir est-ce que c'est grâce aux observations du télescope James Webb qu'on avance la théorie d'une planète habitable, comme vous l'avez dit. Est-ce que c'est en observant l'atmosphère des exoplanètes ? Merci pour votre réponse et bon dimanche. Merci à toi, Marcel.

Merci, Marcel. Alors, il y a deux choses. La première, c'est que déjà, une exoplanète, c'est une planète un peu comme la Terre ou Jupiter ou ce que vous voulez qui existe autour de nous, mais qui est autour d'une autre étoile que le Soleil. C'est beaucoup plus loin, c'est inaccessible pour l'instant avec nos technologies à nous. Mais on peut les regarder. La première fois qu'on a détecté une exoplanète, c'était il y a à peine 30 ans. Et je dis ça parce qu'il y a des centaines d'années, des gens comme Giordano Bruno, par exemple, des scientifiques, ont été brûlés. Qui a été fini brûlé, oui. Oui, parce qu'ils ont notamment suggéré l'existence d'autres mondes loin dans l'espace.

Et c'était hérétique. C'était contre ce qu'il fallait penser. Aujourd'hui, on sait que c'est vrai depuis 30 ans. Et donc, la première, c'était il y a 30 ans. Aujourd'hui, on n'en connaît plus de 5000. Et avec les technologies qui avancent, on va en connaître des milliards et des milliards bientôt, ça c'est sûr. Mais alors, comment savoir si l'une d'entre elles est comme la Terre ? Est-ce que la Terre, elle est spéciale parmi les centaines et des centaines de milliards de planètes qui existent possiblement dans l'espace ? Pour l'instant, on dirait que oui, vu qu'on est la seule planète sur laquelle on sait pour sûr qu'il y a de la vie. Est-ce qu'il y en a d'autres ?

Eh bien, c'est exactement ça que des télescopes comme James Webb peuvent nous permettre de déterminer en analysant la composition pour l'instant d'atmosphère parce qu'on n'a pas du tout la technologie pour aller prendre une photo

de la surface de ces mondes. Il y a une importance considérable, celle de la vision. Quoi de commun entre regarder des fleurs et lever les yeux vers le ciel ? Une des...

Nous, on est des petits êtres vivants et notre rapport au monde est déterminé par ce que nous détectons du monde. Et on a des sens qui font ça. Oui. Le toucher... Tous ces cinq sens, ce sont nos petites fenêtres sur l'univers et nos cerveaux essaient de rendre compte de ce que ça signifie. Mais il y a un sens qui est particulier qui est celui de la vue qui détecte la lumière. Et cette lumière qui nous permet de voir les couleurs des fleurs, on a réalisé depuis, pareil, une centaine d'années qu'elles traversent l'espace. C'est pour ça qu'on voit les étoiles lointaines parce que leur lumière... Les couleurs traversent l'espace. La lumière traverse l'espace.

Elle arrive sans vieillir, sans fléchir, enfin en fléchissant-ci un peu, mais elles ne vieillissent pas, elles nous arrivent intactes. De la même manière qu'on va voir une fleur qui va être jaune, on va voir une étoile lointaine qui va avoir une certaine couleur. Et on peut analyser ces couleurs grâce à des télescopes ou à d'autres instruments. Et en analysant ces couleurs, on sait de quoi sont faites les fleurs, les étoiles, les poussières lointaines. On peut déterminer sans jamais y être allé la composition d'astres qui sont à l'autre bout de l'univers.

On peut même voir naître une étoile. C'est l'un des moments forts de ce livre que vous publiez, Christophe Galfard, d'un mot. Qu'est-ce que vous voyez, vous, quand vous levez les yeux au ciel et que vous arrivez encore à voir des étoiles si c'est possible dans des univers hyper urbanisés et avec plein de lumières partout ? Alors, dans les univers

urbanisés, on en voit quelques-unes de temps en temps mais c'est quand même assez rare. Mais on a le droit tout de même à certaines escapades loin des lumières des villes et là, soudain, on reprend conscience de qui on est. Cette fameuse leçon d'humilité dont vous parliez tout à l'heure, elle est apparente chaque soir. D'ailleurs, je conseille à chacun de temps en temps de prendre quelques minutes. C'est éprouvant cette expérience

pour vous ou pas ?

Ah, pas du tout. Au contraire, il y a deux choses. Je trouve que l'humilité, c'est loin d'être effrayant, c'est quand même rassurant. Le destin de l'univers n'est pas entre nos mains. Nous, on n'est pas grand-chose donc c'est à nous de prendre en main notre propre destinée. Vous allez me dire ça peut être un peu effrayant de dire ça comme ça mais cela dit, c'est vrai. C'est à nous de faire attention à tout ça. D'un autre côté, au-delà de l'effrayant, il y a quelque chose de fascinant. C'est qu'on réalise année après année que nous sommes capables de comprendre. Alors certes, l'univers est grand mais on peut le faire tenir dans nos têtes.

C'est passionnant. En tout cas, merci infiniment. Christophe Galfard, Voyage vers l'infini, le livre est magnifique. Il est publié chez Michel Laffont et je le recommande chez Le Rosemont. Il y a noté aussi plusieurs conférences ce mois-ci dont une au MK2 Bibliothèque à Paris le 12 novembre avec le philosophe Charles Pépin autour de cette question « La réalité existe-t-elle ? » Et une autre, ce sera le 28 novembre. On l'indiquera sur le site de la matinale d'Inter. Merci en tout cas très fortement pour les nombreuses questions d'ailleurs auxquelles on n'a pas pu répondre d'auditeurs qui voulaient savoir des choses. Est-ce qu'on peut aller sur Mars ?

Est-ce qu'on peut avoir une idée de ce qui se passe dans l'espace à part la mathématique qui est projetée ? Enfin bref, je m'arrête là et bonne journée à vous Christophe Galfard.

Merci.

Merci.