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La cosmologiste Katie Mack explore des scénarios pour la fin de l’univers

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Idées53:59La fin de tout : Katie Mack

Les cosmologistes ne sont pas sûrs de la fin de l’univers, mais ils sont assez convaincus que ce sera le cas. Puisqu’il a eu un commencement, il aura une fin.

Dans environ cinq milliards d’années, le soleil brûlera la terre jusqu’à ce qu’il soit croustillant – à moins que les humains n’achèvent le travail avant que le soleil n’en ait la chance.

Katie Mack est astrophysicienne théoricienne au Perimeter Institute for Theoretical Physics à Waterloo, en Ontario. Elle étudie les destins possibles de l’univers.

Dans son livre, La fin de tout (astrophysiquement parlant)elle explore la science hallucinante derrière différents scénarios de fin d’univers, et s’interroge également sur le sens de l’existence lorsque rien, pas même l’univers, ne durera éternellement.

Mack a parlé avec IDÉES l’hôte Nahlah Ayed sur les théories de la disparition éventuelle des univers.

Voici un court extrait de leur conversation :

Vous parlez de Big Crunch, Heat Death et Vacuum Decay – ils ont tous un son si apocalyptique. Mais il y a un autre destin apocalyptique possible de l’univers sur lequel vous écrivez, appelé The Big Rip. Pouvez-vous expliquer brièvement ce que c’est?

Le Big Rip est une possibilité où l’énergie noire tourne mal.

L’énergie noire est une substance mystérieuse qui semble être présente dans tout l’univers, ce qui accélère l’expansion de l’univers. Et notre meilleure estimation pour le moment est que c’est une constante cosmologique. C’est quelque chose qui n’est qu’une propriété de l’espace.

Mais si c’est quelque chose qui change avec le temps et devient plus puissant avec le temps, si la quantité d’énergie noire et chaque petit espace s’accumule avec le temps, alors cela ne fait pas qu’éloigner les galaxies les unes des autres, cela commence à étendre les galaxies de l’Intérieur. Il commence à s’accumuler à l’intérieur des objets, à l’intérieur de structures liées comme les galaxies et les systèmes solaires, mais aussi des objets solides comme les planètes et les étoiles.

Et vous pouvez comprendre que la façon dont il agit sur l’univers dans son ensemble est qu’il s’étend rapidement et s’étend et s’étend jusqu’au point où vous pouvez calculer une date basée sur certaines caractéristiques de la théorie. Vous pouvez calculer un moment dans le futur auquel l’univers entier serait déchiré. C’est le Big Rip.

Bien que cela soit peu probable sur la base de ce que nous comprenons de la façon dont l’énergie noire pourrait fonctionner, ou de notre compréhension de la possibilité de ce que l’énergie noire pourrait faire, mais cela n’est pas exclu par les données. Il s’agit de comprendre l’énergie noire et nous ne comprenons pas l’énergie noire. Nous avons quelques idées sur l’énergie noire, mais nous ne savons pas ce que c’est fondamentalement.

Je me demande quel est l’effet de travailler dans – et d’entendre ce genre de possibilités de la fin de l’univers. Je veux dire, comme vous le dites, certains de ces modèles font que l’univers dure en fait des billions d’années supplémentaires. Cela ressemble à l’éternité, mais ce n’est pas vraiment l’éternité. À quel point cela vous dérange-t-il ou vous dérange-t-il, ainsi que les autres scientifiques et les gens en général, de penser que l’univers ne durera tout simplement pas éternellement ?

J’ai fait le tour et j’ai interrogé mes collègues à ce sujet dans le cadre du livre. Je leur ai posé des questions sur la science de ces différentes possibilités et les observations qu’il faudra pour placer des limites et ce genre de choses. Et je me suis assuré dans chaque interview de demander : comment la fin de l’univers vous fait-elle sentir ? Qu’est-ce que cela signifie pour vous personnellement?

Il y avait un large éventail de réponses. Certaines personnes ont dit que ça allait, nous devrions être temporaires. Cela fait partie de la vie. Certaines personnes ont dit que c’était une idée vraiment dérangeante – et certaines des personnes qui ont dit que c’était une idée vraiment dérangeante travaillaient activement sur des possibilités qui ont une continuation d’une sorte d’univers cyclique.

Cette image publiée en 2003 montre la première image micro-ondes de l’univers peu après le Big Bang. Selon l’équipe de la NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, les données de l’image prouvent que l’univers est composé principalement d ‘«énergie noire» et continuera de s’étendre pour toujours. (NASA/Équipe MAP/Getty Images)

Beaucoup de gens trouvent cela très dérangeant, l’idée qu’on ne dure pas éternellement, même si par éternité on parle de quelque chose de si lointain dans le futur qu’on ne peut pas le concevoir. Il y a encore quelque chose de viscéral dans l’idée que tout cela sera détruit. Et tout ce que nous avons vu, tout ce que nous avons vécu s’arrêtera et nous n’aurons pas d’héritage dans le futur. Je pense que c’est plus dérangeant que d’autres aspects parce que si je pense à ma propre mort, je pense que je vais mourir. Tout le monde meurt.

Mais j’aurai fait quelque chose. J’aurai contribué à mon domaine. J’ai écrit un livre. J’aurai amélioré la vie de quelqu’un, peut-être — et d’autres personnes pourraient dire : « J’ai construit ce bâtiment incroyable », ou « J’ai eu des enfants qui ont fait des choses incroyables », etc.

Les gens ont un héritage qui est important pour eux lorsqu’ils pensent qu’ils sont proches de la fin de leur vie. Et si l’univers va se terminer, alors aucun de nous n’a d’héritage du tout… Mais à un moment donné, il y aura un moment où toutes les entreprises humaines auront été effacées. Et je pense que c’est spécifiquement très dérangeant.

Vous dites que c’est un constat ou est-ce aussi votre ressenti ?

C’est aussi mon sentiment. Je n’aime pas l’idée. Je ne veux pas que l’univers se termine – j’aime ça ici. Alors oui, ça me confronte aussi. L’une des choses dont je parle dans le livre est d’essayer de lutter contre cela moi-même, avec l’idée que nous ne durons pas éternellement et que rien de ce que nous faisons ne dure éternellement.

Et ce que j’en ai retiré, c’est qu’il faut trouver une sorte de sens à l’univers qui ne repose pas sur le futur. Vous devez créer un sens vous-même, avoir un moyen de rendre l’univers important et de trouver un but sans compter sur, vous savez, « Oh, tout ira bien à la fin » parce que ce n’est peut-être pas le cas.


* Questions et réponses éditées pour plus de clarté et de longueur. Cet épisode a été produit par Chris Wodskou.

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La mission Artemis sur la lune est guidée par Kepler, Newton et Einstein

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La capsule Orion de la NASA est un triomphe de la technologie et de l’ingénierie. Mais son chemin compliqué en forme de huit alors qu’il voyage de la Terre au-delà de la lune et revient doit tout à certaines lois fondamentales découvertes il y a des centaines d’années.

Les machines sont peut-être modernes, mais les idées sont venues de Johannes Kepler, Isaac Newton et Albert Einstein.

À certains égards, les engins spatiaux ressemblent à des projectiles tirés par un canon. Ils puisent toute leur énergie au début du vol, puis la plupart du temps roulent librement pour le reste du voyage, avec une trajectoire déterminée par les lois de la physique. Grâce à des penseurs profonds du passé, ces lois ont été établies avec une telle précision que nous sommes capables de tirer des roquettes sur une cible mobile à plus de 300 000 km avec un boulet de canon qui met trois jours pour y arriver.

Dès le premier instant où les moteurs de la fusée Space Launch System s’enflamment, Isaac Newton troisième loi du mouvement, entre en jeu. L’action des gaz chauds se dilatant à partir d’une tuyère de fusée provoque une réaction égale et opposée qui soulève la gigantesque machine vers le haut et sur les côtés (en aval, dans la terminologie des fusées), de plus en plus vite et hors de l’atmosphère terrestre.

Au cours de la mission Artemis I, la capsule Orion suivra une orbite complexe en huit pour s’approcher de la Lune et revenir sur Terre. (NASA)

Le mouvement latéral est critique. La fusée doit atteindre, non seulement la bonne hauteur, mais la bonne vitesse, par rapport à la surface de la Terre, pour rester en orbite avant de couper ses moteurs. À ce stade, il est en chute libre, car la gravité l’attire vers la surface de la planète, et sa vitesse précise garantit qu’il manque.

Une autre façon d’y penser, c’est qu’il tourne autour des parois du puits de gravité de la Terre. Albert Einstein décrivait l’espace comme une membrane flexible qui pouvait être étirée et incurvée par la masse, comme la surface d’un trampoline. Imaginez une boule de bowling au centre du trampoline créant une dépression en forme de cône avec le vaisseau spatial comme une balle de baseball roulant autour de lui en suivant la courbe. Cette courbe dans l’espace-temps est ce que nous percevons comme la gravité.

Après une orbite autour de la Terre, Newton a été de nouveau appelé alors que le moteur-fusée d’Orion était allumé pour donner au vaisseau spatial la vitesse supplémentaire dont il avait besoin pour sortir du puits de gravité et se diriger vers la lune. Le voyage aller est un chemin incurvé car la Terre et la Lune sont en orbite dans le puits de gravité du soleil, qui s’étend jusqu’au bord du système solaire.

Vue d’artiste du puits gravitationnel de la Terre. (NASA)

Calculer des trajectoires qui prendront en compte tous ces facteurs, et trouver un chemin qui amènera Orion en orbite autour de la lune, est une tâche mathématique ardue. Heureusement, il est possible de résoudre toutes les complexités géométriques en partie grâce aux principes découverts par Johannes Kepler il y a 400 ans. Les lois de Kepler ont été dérivées pour expliquer les trajectoires elliptiques des planètes autour du soleil et calculer les vitesses de déplacement des objets à différentes parties de leurs orbites.

Lorsque le vaisseau spatial quitte le puits de gravité de la Terre, il tombe dans un deuxième puits plus petit créé par la lune. Lorsqu’il arrive sur la lune, le moteur de la fusée est à nouveau déclenché pour ralentir le vaisseau spatial juste assez pour qu’il soit bien capturé par la gravité de la lune et s’y mette sur une orbite précise.

Les forces gravitationnelles changeantes qui guident le vaisseau spatial de la Terre à la Lune et vice-versa ont également été calculées par Newton, qui a découvert que la gravité dépend de la masse d’un objet et de sa proximité. La Lune est plus petite que la Terre, elle exerce donc moins d’attraction gravitationnelle.

Vers 1615, Johannes Kepler est l’astronome allemand qui a élaboré les lois des orbites planétaires. (Archives Hulton/Getty Images)

Tous ces facteurs devaient être pris en compte par les scientifiques et les ingénieurs qui pilotent des engins spatiaux pour les amener en toute sécurité sur la lune et revenir.

Nous avons tendance à nous concentrer sur les merveilles technologiques des fusées et des capsules spatiales, et sur les braves astronautes. Mais sans la science fondamentale régissant les lois du mouvement que des esprits brillants ont commencé à révéler il y a des siècles, nous ne serions pas du tout en mesure d’atteindre d’autres mondes.

La science fondamentale est souvent sous-estimée, voire critiquée pour avoir étudié des sujets obscurs tels que les trous noirs, qui ne semblent pas avoir d’applications pratiques ici sur Terre. Mais ces études pourraient conduire à de futures inventions que nous n’avons même pas imaginées. Qui sait où une meilleure compréhension de l’extrême gravité pourrait nous mener ?

Il y a aussi la notion moins pratique, plus philosophique, du bénéfice de la connaissance juste pour comprendre notre univers.

REGARDER: Vidéo de la NASA décrivant la mission Artemis I sur la lune

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L’Agence spatiale européenne nomme le premier astronaute handicapé

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L’Agence spatiale européenne a nommé mercredi le premier « parastronaute » au monde, une étape majeure vers l’autorisation pour les personnes handicapées physiques de travailler et de vivre dans l’espace.

L’agence de 22 nations a déclaré qu’elle avait sélectionné l’ancien sprinteur paralympique britannique John McFall dans le cadre d’une nouvelle génération de 17 recrues sélectionnées pour l’entraînement des astronautes.

Il participera à une étude de faisabilité destinée à permettre à l’ESA d’évaluer les conditions nécessaires à la participation des personnes handicapées aux futures missions.

« Cela a été une expérience assez tourbillonnante, étant donné qu’en tant qu’amputé, je n’avais jamais pensé qu’être astronaute était une possibilité, donc l’excitation était une émotion énorme », a déclaré McFall dans une interview publiée sur le site Web de l’ESA.

Il rejoindra cinq nouveaux astronautes de carrière et 11 réservistes en formation après que l’ESA ait reconstitué ses rangs d’astronautes pour la première fois depuis 2009.

Ces 17 candidats astronautes faisaient partie des plus de 22 500 candidats qui ont soumis une candidature valide en 2021 en réponse à l’appel de l’ESA à de nouveaux astronautes pour des missions vers la Station spatiale internationale et au-delà. Ils commenceront une formation de base de 12 mois au Centre européen des astronautes de l’ESA au printemps 2023. (ESA/P. Sebirot)

L’ESA a publié l’année dernière des ouvertures pour les personnes pleinement capables de passer ses tests psychologiques, cognitifs et autres rigoureux habituels qui ne peuvent devenir astronautes qu’en raison des contraintes du matériel existant compte tenu de leur handicap.

Elle a reçu 257 candidatures pour le rôle d’astronaute handicapé, rôle parallèle qu’elle qualifie de « parastronaute ».

L’association caritative pour l’égalité des personnes handicapées Scope a décrit sa sélection comme « un grand pas en avant ».

« Une meilleure représentation des personnes handicapées dans des rôles influents contribuera vraiment à améliorer les attitudes et à faire tomber les barrières auxquelles de nombreuses personnes handicapées sont confrontées aujourd’hui », a déclaré la responsable de la communication de l’association, Alison Kerry.

Suite à un accident de moto qui a conduit à l’amputation de sa jambe droite à l’âge de 19 ans, McFall a remporté la médaille de bronze du 100 mètres aux Jeux paralympiques de Pékin en 2008.

Le médecin de 31 ans aidera les ingénieurs de l’ESA à concevoir les modifications matérielles nécessaires pour ouvrir les vols spatiaux professionnels à un groupe plus large de candidats qualifiés, a indiqué l’agence.

« Je pense que le message que je donnerais aux générations futures est que la science est pour tout le monde et que les voyages dans l’espace, espérons-le, peuvent être pour tout le monde », a déclaré McFall.

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Le Canada ouvre la voie en matière de soins de santé pour les astronautes — à utiliser ici aussi sur Terre

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Alors que les humains recommencent leur incursion vers la lune, il y a de très sérieuses questions sur la façon de s’assurer que nous pouvons le faire en toute sécurité.

Après tout, l’espace est dangereux. Très dangereux. Il y a la menace que votre fusée pourrait exploser, ou il pourrait y avoir un problème avec votre vaisseau spatial. Il existe également un risque de débris spatiaux ou de météoroïdes.

Mais la plus grande menace est pour notre santé.

Nos corps ont été conçus pour la Terre : sa gravité, son air, son atmosphère. Il n’y a rien de tout cela dans l’espace, plus le rayonnement spatial mortel à prendre en compte.

Et puis il n’y a que les soucis de santé au quotidien.

C’est pourquoi l’Agence spatiale canadienne (ASC) travaille à développer une technologie à utiliser dans l’espace pour aider les astronautes à rester aussi en sécurité que possible dans le cadre de son initiative Health Beyond. Mais la prime ? Cette technologie est d’abord développée pour ceux d’entre nous qui vivent ici sur Terre.

L’astronaute Chris Hadfield effectue une évaluation de sa condition physique à bord de la Station spatiale internationale en 2012. (NASA)

L’une des initiatives de l’ASC se fait en collaboration avec Incidence Canada (un effort pangouvernemental pour financer l’innovation). Appelé le Défi des soins de santé dans l’espace lointainil s’agit d’un concours ouvert aux entreprises qui souhaitent développer de nouvelles technologies de diagnostic et de détection qui seront utilisées dans les communautés éloignées du Canada et pour les astronautes lors de leurs missions dans l’espace lointain vers la lune et éventuellement vers Mars.

« Nous pensons que lorsque les astronautes passeront plus de temps sur la lune et se prépareront à aller sur Mars, ils devront augmenter leur capacité à prendre soin de leur propre santé, à être autonomes, en matière de santé soins », a déclaré Annie Martin, gestionnaire de portefeuille Health Beyond à l’ASC.

« Mais alors que nous nous préparons pour ces missions, nous cherchons à appliquer ce que nous apprenons, ce que nous développons pour les Canadiens, à améliorer l’accès aux soins de santé, et plus précisément, nous pensons aux communautés médicalement isolées. Ainsi, les communautés dans le Nord, les régions rurales, les communautés autochtones, le déploiement militaire, la gestion des catastrophes, les équipes de sauvetage, etc. »

Certaines personnes pourraient se demander ce que l’exploration spatiale fait pour nous ici, chez nous, mais il y a de nombreuses choses qui sont sorties des humains vivant et travaillant dans l’espace – ce que les agences spatiales appellent des retombées. Certains plus notables incluent moniteurs de fréquence cardiaque, capteurs utilisé dans les appareils photo reflex numériques, un analyseur d’os utilisé pour surveiller les personnes atteintes d’ostéoporose et des choses comme mousse à mémoire de forme et aspirateurs sans fil.

Même la technologie du Canadarm est utilisée dans cerveau, chirurgies cardiaques et vertébrales.

À défis similaires, solutions similaires

Cependant, cette fois, le CSA fait l’inverse. Au lieu d’inventer quelque chose pour l’utiliser dans l’espace, l’ASC et Impact Canada recherchent une technologie qui peut être utilisée pour servir les Canadiens, mais qui peut aussi être utilisé dans l’espace pour les astronautes.

Cela est devenu plus pressant après que le Canada a accepté d’aider à construire la passerelle lunaire, une station spatiale qui orbitera autour de la lune, et plus encore lorsque le Canada a signé pour le Accords d’Artémisqui est l’accord pour participer à notre retour sur la lune, sur Mars et éventuellement au-delà.

Cette illustration montre à quoi ressemblera la station spatiale Lunar Gateway, ainsi que le Canadarm3, fourni par MDA, basé à Brampton, en Ontario. (MDA)

Dans cet esprit, en 2021, le Deep Space Healthcare Challenge a été lancé.

Il y a trois étapes du défi avant le prix final de 500 000 $. Déjà 20 entreprises ont atteint l’étape 2.

Quelques Finalistes de l’étape 1 comprennent des recherches de l’Université McMaster, de l’Université de Montréal et de plusieurs entreprises indépendantes de partout au pays.

Les innovations proposées comprennent un appareil à ultrasons automatisé mains libres, par Sonoscope Inc. de Longueuil, au Québec; un IRM ultraléger par Pelican MRI de Saskatoon; et un assistant médical virtuel alimenté par l’intelligence artificielle par ADGA Group Consultants Inc. d’Ottawa.

L’astronaute canadien Dr David Saint-Jacques fait partie du jury d’Impact Canada. Il n’est pas étranger aux soins de santé à distance ou à la vie dans l’espace. Il a passé 204 jours à bord de l’ISS du 3 décembre 2018 au 24 juin 2019, le plus long de tous les Canadiens.

Mais avant d’être astronaute, il était médecin et co-chef de la médecine au Centre de santé Inuulitsivik à Puvirnituq, au Nunavik, une communauté inuite de la baie d’Hudson.

Pendant qu’il était sur l’ISS, il portait une chemise appelée Bio-Monitor qui suit les signes vitaux comme la fréquence cardiaque, la respiration, la température de la peau et plus encore. C’est un exemple de quelque chose qui, selon lui, pourrait être utilisé dans les collectivités éloignées.

Saint-Jacques essaie le Bio-Monitor, une nouvelle technologie canadienne, pour la première fois dans l’espace en 2019. Le système innovant de chemise intelligente est conçu pour mesurer et enregistrer les signes vitaux des astronautes. (ASC/NASA)

« Imaginez un aîné atteint d’une grave maladie pulmonaire chronique. Peut-être que vous pouvez voir les premiers signes avant qu’il ne s’effondre vraiment et qu’il doive être évacué », a déclaré Saint-Jacques.

« Peut-être que nous pouvons l’aider avec des antibiotiques avant … il commence à y avoir des signes de respiration plus rapide, par exemple. Donc tout cela est un rêve de ciel bleu, mais je suis frappé de voir à quel point la pratique de la médecine dans un région éloignée et dans l’espace ont parce que c’est fondamentalement les mêmes problèmes de longue distance, de manque d’équipement, de manque de personnel spécialisé, de retards de communication. »

Des défis similaires signifient des solutions similaires, a-t-il déclaré.

Être un leader mondial

Le Dr Farhan Asrar est professeur adjoint à la faculté de médecine de l’Université de Toronto, mais il s’intéresse également de près à la façon dont la technologie utilisée dans l’espace peut nous être bénéfique ici sur Terre. Plus récemment, il a publié un article dans la revue Canadian Family Physician co-écrit par Saint-Jacques et l’ancien astronaute et médecin canadien Dave Williams.

« Les gens pourraient ne pas se rendre compte que la télémédecine moderne, les origines sont essentiellement basées sur les programmes spatiaux et les agences qui se connectent avec les astronautes », a déclaré Asrar. « Nous avons utilisé différentes versions des soins virtuels et de la médecine à distance, même en ce moment, alors qu’il y avait tout un verrouillage en cours. »

Et il croit que le Canada, avec son petit budget et sa population moins nombreuse que les États-Unis, tient bon lorsqu’il s’agit de fournir des soins de santé dans l’espace.

L’astronaute David Saint-Jacques manipule le bio-analyseur à bord de la station spatiale en 2019. Le bio-analyseur fournit les résultats des tests sanguins en deux à trois heures. À l’avenir, la technologie canadienne pourrait également aider à surveiller la santé des astronautes tout au long de leurs missions à bord de la station. (ASC/NASA)

« Je pense que ce que j’apprécie vraiment, l’Agence spatiale canadienne dans son ensemble, ils ont en quelque sorte examiné … quelle est l’expertise que nous pouvons encore être un chef de file mondial, et vraiment se concentrer dessus ou se spécialiser dans ces domaines spécifiques , » il a dit.

Cette expertise comprend des astronautes-médecins leaders comme le Dr Bob Thirsk, Williams, Saint-Jacques et la neurologue Dr Roberta Bondar, a noté Asrar.

« Le leadership qu’ils ont assumé au niveau mondial, je dirais que c’est certainement quelque chose que le Canada a joué dans le domaine des soins de santé et de l’espace. »

L’ASC organise son sommet Health Beyond 2022 du 29 novembre au 1er décembre pour souligner le travail visant à placer le Canada à l’avant-garde non seulement des soins de santé dans l’espace lointain, mais aussi de la prestation de soins de santé aux communautés éloignées.

Le gestionnaire de portefeuille de Health Beyond, Martin, a déclaré que l’avenir s’annonce brillant pour l’innovation canadienne et l’avenir des soins de santé, tant dans l’espace que sur la terre ferme.

« L’exploration spatiale est certainement un moteur d’inspiration, inspirant la prochaine génération et cette idée d’explorer plus avant pour voir ce que nous ne savons pas », a déclaré Martin de l’ASC.

« Nous sommes des explorateurs… mais alors que nous explorons cet inconnu et cherchons où nous pouvons étendre notre présence dans l’univers, nous devons assurer la sécurité de ces explorateurs. Et ce faisant, nous faisons progresser des technologies qui ont des effets immédiats. bénéfice sur Terre. »

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Tandance