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Trous noirs impossibles, ornithorynques lumineux et sursauts de connaissances : retour sur une année scientifique

Une grande pandémie a dominé les manchettes et envahi nos vies. Mais 2020 a aussi été une année d’incroyables découvertes et avancées scientifiques, en cosmologique comme en robotique. Voici quelques points saillants de notre univers à la fois étrange et merveilleux.

COVID-19

À mesure qu’il balayait la planète, le virus a amené peur, anxiété, changements politiques et incertitude économique. Il a également suscité un intérêt sans précédent pour le journalisme scientifique en ce qui concerne l’épidémiologie, les maladies infectieuses, la santé publique, la recherche de vaccins, les essais cliniques et la statistique.

Les chercheurs de nombreuses disciplines ont offert leur expertise pour aider à stopper la propagation du virus. Même des physiciens ont participé à cet effort, qu’il s’agisse de concevoir des méthodes de test plus efficaces ou de créer un logiciel de suivi des mutations du virus.

Un réchauffement planétaire qui se poursuit

La pandémie a eu un avantage inattendu : la pollution de l’air a sensiblement diminué au début de 2020, pendant que des pays étaient confinés pour prévenir la propagation du virus. Mais cet effet à court terme ne compense pas les dommages à long terme : l’Organisation météorologique mondiale a rapporté des niveaux toujours records de dioxyde de carbone, et 2020 est en voie d’être l’année la plus chaude depuis que l’on tient des statistiques sur la température à la surface du globe. Au cours de l’été, la barrière de Milne — dernier plateau de glace intacte du Canada — s’est rompue. Et en septembre, des scientifiques ont publié une étude selon laquelle la région de l’Arctique est en voie de connaître un régime climatique entièrement nouveau.

À l’échelle de l’univers

La Terre se réchauffe incontestablement. Mais saviez-vous que l’univers se réchauffe lui aussi? Des chercheurs de l’Université d’État de l’Ohio ont montré que la température moyenne des gaz dans la structure globale de l’univers a plus que décuplé depuis 10 milliards d’années.

Les scientifiques ont également comblé d’importantes lacunes dans notre compréhension de l’expansion de l’univers. Cet été, le programme SDSS (Sloan Digital Sky Survey – Relevé numérique du ciel de la Fondation Sloan) a publié la plus grande carte 3D de l’univers jamais produite, avec des mesures de plus de 2 millions de galaxies et de quasars, qui couvrent 11 milliards d’années de temps cosmique.

SDSS publie la plus grande carte 3D de l’univers jamais produite.

Des trous noirs qui ne devraient pas exister

Ce fut une année faste pour les trous noirs. En juin, le consortium LIGO-Virgo a annoncé la découverte par le truchement d’ondes gravitationnelles d’un vestige d’étoile trop lourd pour être une étoile à neutrons, mais trop léger pour être un trou noir. « Nous ne savons pas si cet objet est l’étoile à neutrons la plus lourde connue ou le trou noir le plus léger connu, mais d’une manière ou d’une autre il s’agit d’un nouveau record » [traduction], a déclaré Vicky Kalogera, de l’Université Northwestern.

Représentation des ondes gravitationnelles émises par la fusion d’un trou noir et d’un objet compris dans la « lacune de masse » des collisions cosmiques (GW190814)

Seulement quelques mois plus tard, le consortium LIGO-Virgo a annoncé une autre première : la détection d’un trou noir de « masse intermédiaire ». D’une masse de 142 masses solaires, ce trou noir a été produit par la fusion de 2 trous noirs ayant des masses respectives de 66 et de 85 masses solaires.

En cette année marquée par de telles premières concernant des trous noirs, il semble approprié que le prix Nobel de physique ait récompensé 3 chercheurs pour leurs découvertes liées aux trous noirs. Reinhard Genzel et Andrea Ghez ont été récompensés pour leur découverte d’un trou noir supermassif au centre de notre galaxie. Roger Penrose a, quant à lui, été honoré pour son théorème de la singularité dans la théorie de la relativité générale d’Einstein. Il a démontré que les trous noirs constituent une caractéristique courante et presque inévitable de l’univers physique.

Un sursaut de connaissances

Quelle est la cause des sursauts radio rapides (SRR)? Depuis leur découverte en 2007, les astronomes s’interrogent sur l’origine de ces signaux radio intenses et ultrabrefs. Ils ont peut-être trouvé la réponse cette année.

La plupart des SRR sont des événements isolés, mais en juin l’équipe des SRR du télescope CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment – Expérience canadienne de cartographie d’intensité de l’hydrogène) a annoncé dans la revue Nature la détection d’un SRR qui se répète périodiquement. Et en novembre, elle a annoncé la découverte d’un premier SRR dans notre propre galaxie. De plus, ce SRR semble provenir d’un magnétar — type d’étoile à neutrons ayant un champ magnétique extrêmement puissant.

(Au moins nous savons avec certitude ce que les SRR ne sont pas : des fours à micro-ondes.)

Des missions de la NASA font équipe pour étudier des sursauts uniques en leur genre émis par des magnétars.

Un peu plus près de chez nous

Y a-t-il de la vie sur Vénus? On a longtemps considéré ces planètes comme des milieux inhospitaliers pour toute forme de vie, mais cette hypothèse a été remise en question cette année quand des scientifiques ont rapporté en septembre avoir trouvé des signes de la présence de phosphine gazeuse — marqueur potentiel d’une vie microbienne — dans l’atmosphère de Vénus. Par contre, des analyses et observations subséquentes ont montré que les taux de phosphine sont 7 fois moins élevés que les premières estimations.

Nous ne savons peut-être pas s’il y a de la vie sur Vénus, mais nous sommes maintenant certains qu’il y a de l’eau sur la Lune.

« En l’absence d’une atmosphère suffisamment épaisse, l’eau présente à la surface de la Lune exposée au soleil devrait se perdre dans l’espace » [traduction], dit Casey Honniball, postdoctorante au Centre spatial Goddard de la NASA. Et pourtant, la NASA a confirmé en octobre la détection d’une concentration surprenante d’eau dans Clavius, un cratère de la Lune exposé au soleil.

La position du cratère Clavius de la Lune est indiquée par une illustration montrant de l’eau emprisonnée dans le sol lunaire. On voit aussi une photo de l’appareil SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy – Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge) qui a détecté cette eau. Image : NASA et Daniel Rutter.

Mais n’apportez pas votre maillot de bain si Space X commence à vendre des voyages à cet endroit : le désert du Sahara renferme 100 fois plus d’eau que ce que l’on a détecté dans le sol lunaire.

Un peu d’éclat dans la nature

Déjà reconnu comme l’un des mammifères les plus étranges de la nature, l’ornithorynque s’est révélé encore plus insolite cette année, ce qui est difficile à croire. Non seulement l’ornithorynque pond des œufs, a des pattes palmées et un bec de canard, utilise des propriétés électriques pour chasser et produit du venin, mais de plus des chercheurs ont découvert en octobre qu’il brille à la lumière ultraviolette.

À gauche, une femme crie que les ornithorynques sont des mammifères; à droite, un ornithorynque brille lorsqu'il est exposé à la lumière ultraviolette.
Les ornithorynques sont des mammifères! — Un ornithorynque exposé à la lumière ultraviolette

Vous cherchez (comme tout le monde) des moyens de payer moins d’électricité? Eh bien, la science vient (en partie) à la rescousse. Le printemps dernier, une équipe de chercheurs a extrait l’ADN de champignons bioluminescents et l’a inséré dans des plants de tabac. Le résultat? Une lueur vive et constante allant des racines jusqu’aux fleurs. Peut-être qu’un jour nous remplacerons nos éclairages à DEL par la lumière de plantes succulentes.

Des plantes lumineuses

Un goût de poisson

Ce fut un petit pas pour le poisson, mais un bond de géant pour l’évolution. Une équipe de scientifiques a identifié au moins 11 espèces de poisson qui pourraient être capables de marcher sur le sol. Ces poissons appartiennent tous à la famille des loches, qui comprend la seule espèce vivante de poisson que l’on a observé en train de marcher : Cryptotora thamicola, aussi appelé le « poisson de grotte des anges ».

En plus de nager ou de marcher, les poissons peuvent aussi se multiplier par la voie des airs. Cela n’a toutefois rien de prestigieux. Des chercheurs hongrois et espagnols ont montré que des œufs de poisson peuvent survivre à un voyage dans le tube digestif d’un oiseau et éclore après avoir été « déposés » dans leur nouvel environnement.

Un homme en train de faire des grimaces

Et en avril, des océanographes ont fait part de la découverte de l’un des organismes les plus longs jamais vus : une chaîne enroulée de près de 50 mètres de long, appelée siphonophore. Cette créature et près de 30 autres espèces sous-marines ont été découvertes lors de cette expédition d’un mois au large de la côte Ouest de l’Australie.

Un magnifique Siphonophore Apolemia géant dans les fosses abyssales au large du récif de Ningaloo

Les androïdes rêvent-ils de caresser des moutons électriques?

Des chercheurs de l’Université Cornell ont créé une « peau » extensible qui détecte des déformations dues à la pression, au pliage et à une tension. Ce dispositif pourrait conférer à des robots un sens du toucher semblable à celui des humains, et pourrait servir dans un contexte de réalité augmentée, de physiothérapie ou de médecine sportive.

Des robots qui se tiennent la main

Si E.T. appelle, il devra laisser un message. En mars dernier le projet [email protected] d’informatique répartie a été arrêté après 21 ans d’utilisation de la capacité de calcul d’ordinateurs individuels pour rechercher des signes de vie extraterrestre.

Entre-temps, il semble que [email protected] a profité d’une partie de la puissance de calcul ainsi libérée. L’intérêt soudain suscité par la pandémie a vu le projet franchir la barre de l’exaFLOP, dépassant le milliard de milliards d’opérations en virgule flottante par seconde. [email protected], qui effectue d’énormes simulations pour aider à combattre des maladies et des virus, a déjà donné lieu à au moins 233 articles de recherche.

Gambit quantique

Imaginez que non seulement vous deviez prévoir plusieurs coups à l’avance dans une partie d’échecs, mais que vous deviez également surveiller des échiquiers dans des univers entièrement différents. C’est exactement ce qu’exige le jeu d’échecs quantiques. Il s’agit d’une version du jeu classique qui exploite les notions quantiques de superposition, d’intrication et d’interférence. Le premier tournoi d’échecs quantiques au monde a eu lieu en ce mois de décembre dans le cadre de la conférence d’informatique quantique Q2B. Aleksander Kubica, physicien à l’Institut Périmètre, a été déclaré champion — du moins dans cet univers.

Il se trouve que les jeux ne sont pas qu’une question d’amusement. Selon une étude publiée dans la revue Frontiers in Psychology, les compétiteurs de haut niveau dans le domaine des jeux vidéo ont autant d’endurance et de solidité mentales que des athlètes olympiques. La prochaine fois que vos parents feront les gros yeux quand vous jouerez à des jeux vidéo, dites-leur simplement que vous vous entraînez.

La fin d’une époque

Le 1er décembre, le radiotélescope d’Arecibo, à Porto Rico, a été irrémédiablement endommagé quand une plateforme d’instruments scientifiques s’est écroulée sur la parabole située en dessous. La parabole emblématique de 305 mètres de diamètre (que vous avez pu voir entre autres dans les films Contact, GoldenEye et Species – en français Espèces ou La mutante) avait été construite dans un gouffre naturel. Sa construction s’était terminée en 1963, et pendant les 53 années suivantes, le radiotélescope avait été le plus grand télescope à ouverture unique au monde.

La perte du télescope a été durement ressentie par les astronomes du monde entier, de même que par des générations de Portoricains.

Un adieu à l’observatoire d’Arecibo | SciShow News

En mémoire de cet observatoire, le site Science News rappelle 10 des plus grandes réalisations scientifiques d’Arecibo, dont la mesure de la période de pulsars, la preuve de la présence de glace sur Mercure et l’envoi du premier message de la Terre destiné à des extraterrestres.

Joyeuses Fêtes, de la part de l’Institut Périmètre

Cette année, la science a aussi continué de progresser à l’Institut Périmètre. Lisez le compte rendu des points saillants de 2020. Bonne année 2021!

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