Nous sommes aujourd’hui en compagnie de Sylvia Ekström, qui est astrophysicienne à l’Observatoire de Genève et qui étudie la façon dont les étoiles massives évoluent au cours du temps. Elle est aussi très impliquée dans la médiation scientifique à l’observatoire de Genève, et puis dans toute la région. Elle nous parle des étoiles et nous raconte son parcours en dehors des sentiers battus.

Dis moi, quand et comment est ce que tu a commencé à t’intéresser à l’astrophysique ?

Je m’y suis intéressée en fait très tard. J'étais pas du tout branchée sciences quand j'étais jeune. Pour moi, c'était vraiment trop cartésien et j'étais plutôt littéraire. J’ai fait l'équivalent du bac en grec et latin, donc vraiment très loin des sciences : je détestais la physique. Ça a été vraiment une découverte très tardive, bien après mon début d’entrée dans la vie professionnelle, puisque j’ai vraiment découvert l’astronomie, l’astrophysique, les bonheurs de cette science quand j’avais 33 ans.

Si je comprends bien, tu as un parcours qui n’est pas du tout linéaire. Qu’est ce que tu faisais avant de se lancer dans l’astrophysique ?

Quelque part mon parcours n’est pas linéaire et il est très linéaire. Moi j’ai l’impression que j’ai suivi une ligne directrice qui était la recherche de nos origines : comprendre qui on est, d’où on vient, pourquoi ont est comme on est. Avec le grec et le latin, je me suis intéressée à l’origine de notre civilisation, de notre culture greco-latine. Et ensuite, je me suis intéressée à notre arrivée sur Terre, donc je suis devenue sage-femme, ce qui était une autre façon de m’occuper des origines. Et puis ensuite j’ai découvert l’astronomie et là je me suis rendue compte qu’on pouvait étudier de façon plus vaste encore la possibilité même qu’on existe. Et ça c'était trop top, il fallait absolument que j’aille creuser là-dedans.

J’ai commencé simplement. J'étais sage-femme donc j’allais juste à des conférences. Je pouvais lire des livres, regarder un petit peu ce qu’on pouvait me raconter, mais il y a toujours un moment où on vous dit “Oui, ça c’est parce que les lois de la physique le veulent”, et on arrête les explications parce que c’est trop compliqué, il faut des équations pour vraiment comprendre la suite. Et ça, ça me frustrait vraiment trop. Il faut pas me dire ce genre de choses, ça m'énerve ! Donc je me suis dit : “Bah on va aller voir les équations. On va y aller, on va aller creuser”. Et donc j’ai été creuser. J’ai commencé l’université en première année de physique, et je me suis lancée là-dedans.

Tu es quelqu’un qui est plutôt très curieuse. J’ai plein d’amis qui commencent à avoir des enfants et du coup, je voulais te demander : Quand tu étais jeune, qu’est ce que ton entourage a fait pour stimuler ta curiosité et ta créativité?

J’ai eu la chance énorme d’aller dans une école privée qui nous laissait découvrir les choses par nous-mêmes. On avait un certain nombre de choses de maths, de français, de dictées,… à faire. Mais on pouvait s’organiser comme on voulait dans la semaine, et le reste du temps, on pouvait essayer de découvrir des choses. Les profs étaient là pour nous aider à creuser les questions qui nous venaient. Faire ça, ça a été juste génial. Alors il y avait de tout hein. Il y avait des élèves qui foutaient rien jusqu'à la der des der et qui faisaient toutes leurs fiches de français ou de maths le vendredi après-midi juste avant la fin. Et puis il y avait des gens comme moi qui préféraient s’en débarasser le lundi matin, et puis tout le reste de la semaine essayer de soit écrire des choses, soit creuser des questions, soit aller faire des visites, rencontrer des gens. Et c'était absolument génial, vraiment génial.

Tu es spécialiste des étoiles. Est ce que tu peux nous parler un peu plus de ton sujet de recherche ?

Alors les étoiles, c’est nos mamans en quelque sorte, puisque c’est elles qui ont fabriqué tous les éléments qui nous composent. Le carbone, l’oxygène, l’azote,… tout ça, ça vient des étoiles. C’est vraiment les éléments principaux qui nous constituent et ils ont été faits dans le cœur d’une étoile. Donc c’est déjà un sujet qui pour moi est passionnant à cause de ça, tout simplement.

En fait, une étoile, c’est une boule de gaz chaude. Ça, c’est la définition la plus simple qu’on puisse donner d’une étoile. Et ensuite, si on veut être un peu plus compliqué : elle est en équilibre hydrostatique, entre sa gravitation qui va avoir tendance à contracter, et puis le mouvement du gaz, la pression qui va avoir tendance à la faire se dilater. Les étoiles passent à peu près nonante-cinq pourcent de leur vie dans cet état hydrostatique stable équilibré. Et puis il y a des petites phases de changement de stade où tout d’un coup l'équilibre hydrostatique est plus du tout réalisé, et où le cœur s’effondre, s'échauffe, passe à un brulage différent. Ou alors c’est l’enveloppe qui s'étend tout d’un coup pour devenir une super-géante rouge.

En étudiant la physique des étoiles, on essaye de comprendre

• pourquoi l'étoile passe d’un état stable à un état instable,
• comment est-ce que ces éléments chimiques sont produits au cœur des étoiles, et
• quels sont les processus physiques qu’on pourrait imaginer qui changeraient un peu la façon dont ces éléments se fabriquent.

Nous ici à Genève, on est spécialisés dans les processus de mélange interne. Particulièrement ceux induits par la rotation de l'étoile. La rotation de l'étoile sur elle-même va mélanger les différentes couches de l'étoile d’une manière qui va mettre en contact des zones qui normalement ne le sont pas, et donc modifier un tout petit peu la chimie, la façon dont des éléments peuvent être produits, le type d'éléments qui vont être produits et leur abondance.

Cconcrètement, dans ton travail, quel genre de données est ce que tu regardes ? Quel type d’instrument est ce que tu utilises pour collecter ces données ?

Alors moi je fais vraiment des données numériques, c’est-à-dire que je numérise une étoile. J’ai un programme informatique qui simule l'évolution d’une étoile. Dans ce programme, on a mis la physique qu’on connait : la gravité, évidemment, et puis les réactions nucléaires, les équations d'état, la façon dont les gaz se comportent, la thermodynamique,… Toutes sortes de lois de la physique comme ça, et aussi les effets de la rotation. Puis on créé une étoile et on la fait évoluer. Ensuite on regarde ce qu’il se passe dans ses différentes couches. On essaye de générer des observables qui seraient similaires à ce qu’on pourrait observer dans le ciel. Et ensuite on va comparer nos modèles avec ce qui est observé, et on va essayer de regarder « est-ce que ça joue ? ». Et si ça joue, on est contents, et si ça joue pas, on est aussi contents parce que ça veut dire qu’on a encore un peu de travail. [Rires.]

Donc t’es un peu la maman des étoiles numériques

Voilà, exactement. Et donc en fait, mon outil, mon instrument à moi, c’est mon ordinateur, simplement.

Et c’est quoi la partie de ton métier que tu préfères?

Sa diversité, la liberté qu’on a. En fait le milieu académique, c’est génial parce que personne ne m’impose un sujet de recherche. C’est clair qu’on a un certain cadre ici où on étudie les effets de mélange en gros, mais le type d'étoiles dont je vais m’occuper, ou la façon dont on va traiter ce thème est complètement libre. Souvent les idées nous viennent suite à des conférences où on a rencontré des gens. On a entendu des gens parler de leurs recherches, de certains problèmes qu’ils peuvent avoir, ou d’une étoile bizarre qu’ils ont observé, et on se dit « tiens, je vais regarder ce que nos modèles font, est-ce qu’il y a moyen d’améliorer les choses ou de comprendre pourquoi ça joue pas par rapport aux modèles standards ». Donc on est complètement libres d’explorer : c’est le principe de la recherche fondamentale : c’est d’explorer pour explorer.

Donc on n’est pas du tout mis sous pression de certains résultats. Bien sûr, il faut publier, sinon on devient inconnu, donc ça va pas. On a aussi des postes qui dépendent de nos publications. Mais on peut vraiment explorer où ça nous chante, du moment qu’on trouve quelque chose d’intéressant à dire à un moment donné, c’est tout bien. Et ça, je trouve ça génial !

Tu fais aussi de la vulgarisation pour le grand public et tu as co-écrit un livre qui s’appelle Nous ne vivons pas sur Mars ni ailleurs qui explique en gros que c’est illusoire de penser qu’on pourrait vivre sur d’autres planètes que la Terre. Ça a pris combien de temps pour écrire ce livre ?

Alors je vais être très honnête, c’est pas moi qui l’ait écrit. C’est-à-dire que on a travaillé dessus mais c’est mon mari qui est la plume de ce livre. Moi je l’aurais jamais écrit, j’ai pas cette capacité ! [Rires.] Enfin je pense.

Donc effectivement, c’est vraiment un travail à deux, et lui l’a écrit en quelques mois. C’est allé très vite. On avait ce livre en nous, de nos longues discussions, de tout les échos que j’ai. Je fais beaucoup de visites pour l’observatoire, donc j’entends les questions des gens. Et il y a tellement cette impression que « Ben ouais, Mars c’est facile. On est allés sur la Lune, Mars c’est juste un peu plus loin, mais c’est pas grave, c’est la même chose en fait. » Mais non, c’est pas du tout la même chose. Le fait que la distance soit tellement plus grande rend toute l’expérience, toute l’expédition complètement différente. Et à force de discuter de ce genre de problématiques, on avait ce livre en nous. Il fallait juste l’occasion de le poser par écrit, et ça a été très vite : en moins de six mois c'était fait.

En te documentant pour l'écriture de ce livre, c’est quoi la chose la plus surprenante que tu aies apprise ?

Je dirais que ce qui m’a vraiment frappée dans tout ce que je croisais : c’est pas tellement les aspects techniques qui nous manquent, c’est les aspects physiologiques, biologiques de l’humain. C’est que nos corps ne sont pas faits pour sortir de notre bulle. Et à partir du moment qu’on essaye de sortir de notre bulle, on est obligés de créer d’autres bulles de survie ailleurs : un vaisseau spatial, une combinaison spatiale, c’est des petites bulles. Si on veut survivre plus longtemps, il faut une bulle plus grande, et là ça devient techniquement très compliqué.

Nos organismes sont tellement fragiles. Ils ont été tellement conditionnés par notre évolution terrestre qu’ils ont besoin d’une certain gravitation, d’une certaine pression, d’un certain type d’atmosphère à respirer,… pour bien se porter. Et dès qu’on les sort de ces conditions, dès qu’on sort de la gravitation ça ne va plus. C’est parfois difficile à comprendre, parce que quand on voit les astronautes dans l’ISS ils ont l’air de tellement s’amuser à faire les foufous, comme ça sans gravité. Mais en fait, ils sont délabrés, leur corps leur fait mal, et d’ailleurs Thomas Pesquet l’a très bien raconté dans une émission de la tête au carré où il était invité juste avant de repartir dans l’ISS. Ils ont mal, leur corps leur fait mal. Et quand on étudie leur physiologie dans l’espace, on se rend compte que les os se dégradent, les muscles se dégradent, tout le système vasculaire est perturbé. Il n’y a plus de haut ni de bas, et tout le corps pompe pour monter les fluides donc il y a un excès dans le haut du corps avec des troubles du cerveau, des troubles de la vue,… En fait, on n’est pas faits pour l’apesenteur, vraiment pas. Et si on n’a pas des bons systèmes pour compenser ça pendant les longs temps de voyage, ça peut être très pénalisant à l’arrivée. Donc je pense que une des principales choses qu’il faudrait arriver à développer, c’est un système où on créé une gravitation artificielle pendant le voyage. Sinon on va avoir des gens complètement cassés qui vont arriver sur Mars.

Dans cette idée là, j’ai en tête l’image de ces astronautes qui se font porter hors de leur capsule parce qu’ils peuvent pas marcher.

Exactement. Certains sont en train de vomir, ils sont vraiment dans un état pitoyable et ils mettent plusieurs jours à récupérer, et pour certaines choses ils mettent plusieurs mois avant que ça revienne. Il faut imaginer que quand ils reviennent de l’ISS, ils ont fini leur mission, donc ils peuvent se reposer, se dorloter, et essayer de se retaper. Sur Mars, c’est leur mission qui commence au moment où ils arrivent. Et donc ils vont devoir faire le plus dur de leur mission : installer tout ce qu’il faut pour leur survie et installer leur habitation, tout le système de survie,… à un moment où ils sont au pire dans leur physiologie. Donc c’est vraiment à mon avis un gros défi, et c’est ça qui m’a frappée : c’est vraiment à quel point c’est l’humain qui est le facteur limitant.

On change un peu de sujet : Quel est ton objet céleste préféré, et pourquoi ?

Je pense que c’est Bételgeuse. C’est un super-géante rouge dans la constellation d’Orion qui nous cligne de l'œil en hiver. C’est une magnifique étoile et on sait qu’elle est dans la dernière phase de sa vie, puisqu’elle est déjà super-géante rouge. Vu sa masse, elle va surement terminer comme une super-géante rouge. On sait pas si elle va exploser l’année prochaine, dans dix ans, dans mille ans, mais ça pourrait être une supernova qu’on pourrait observer de nos yeux. Et j’espère tellement qu’elle explose avant que je meure, pour voir cette supernova !

Ah, oui ! Je me souviens l’année dernière, Bételgeuse avait beaucoup fait parler d’elle, et certains pensaient qu’elle allait bientôt exploser parce que sa luminosité avait brusquement diminuée.

Exactement, on était plein d’espoir, et en fait non, elle a juste fait une grosse émission de poussière dans notre direction. C'était juste une perte de masse un peu inhabituelle, malheureusement.

Si tu avais un million de francs suisses pour financer la recherche en astro, comment est-ce que tu les dépenserait ?

Ça c’est une bonne question. [Pause.]

Et bien je pense que ce serait pour financer quelques postes de gens à qui on fout la paix, dont on n’exige pas qu’ils publient. On leur laisse le temps de vraiment bosser tranquille, sereinement. Je pense que la pression qu’on a de toujours publier pour exister, c’est bien parce qu’on se fait connaître, mais… Typiquement, si on veut arriver à progresser en cosmologie, il faut vraiment qu’on trouve une nouvelle physique, un nouveau formalisme mathématique. Et pour ça on a besoin de temps. Et c’est un temps où on va pas pouvoir publier parce qu’on est juste en train de réfléchir et de mettre au point des trucs.

Quand on essaye de comprendre comment une étoile fonctionne on fait entre autre des modèles, des petits modèles comme moi je fais mais on a aussi besoin d'énormes modèles 3D qui vont pas pouvoir modéliser l’ensemble de la vie de l'étoile, mais seulement un petit bout. Ça prend beaucoup de temps pour faire un travail propre, et on peut rien publier tant qu’on est en train de travailler. Et il y a beaucoup d’aspects où si on veut faire des réels progrès, on a besoin qu’on nous fiche la paix. Et actuellement, la recherche va pas dans ce sens là. Alors un million ce serait pas assez, mais ce serait déjà ça ! Ça pourrait déjà faire quelques postes.

Une dernière question : t’as peut-être déjà donné des éléments de réponse au début, mais qu’est-ce que la connaissance de l’astrophysique nous apporte en tant qu’humains et apporte à notre civilisation ?

Je pense que déjà l’astronomie, les astres, c’est quelque chose qui nous a toujours inspiré, ça a inspiré des musiciens, des poètes, toutes sortes d’artistes. C’est quelque chose qui nous interpelle, on peut pas rester indifférents face à un ciel étoilé. Et puis quand on commence à comprendre comment ça fonctionne, on se rend compte que ça explique qui on est et d’où on vient d’une part, et puis ça peut aussi nous montrer justement la fragilité et l’unicité de notre Terre.

Dans le système solaire, il n’y a aucune planète habitable autre que la Terre, donc il n’y a pas de planète B facilement accessible. Alors il y a des gens qui disent « oui, mais on découvre plein d’exoplanètes, il y en aura bien une qui sera habitable ». Ce dont il faut se rendre compte, c’est que ça met du temps pour y aller. L’espace c’est vraiment très très très très très grand. Quand on va sur la Lune, on met trois jours, quand on va sur Mars, on met 9 mois. Imaginons qu’on veuille aller sur l'étoile la plus proche du Soleil qui est à 4,2 années-lumière. On se dit « bon, 4,2 années-lumière, ok, ça peut être 40 ans de voyage si on arrive à 10 % de la vitesse de la lumière ». Mais arriver à 10% de la vitesse de la lumière, ça demande une énergie gigantesque ! Et ça demande une accéleration très progressive, parce qu'évidemment, on va pas accélerer d’un coup à 10% de la vitesse de la lumière : ça nous exploserait complètement. Donc ça veut dire qu’en fait, on va quasiment jamais réellement voyager à 10% de la vitesse de la lumière. On va voyager beaucoup plus lentement parce qu’on va être en train d’accélérer puis en train de décélerer pour pas s'écraser dans la planète suivante.

Si on prend par exemple la sonde la plus rapide qui voyage dans le système solaire actuellement, c’est Voyager 1. C’est vraiment la plus rapide. Elle mettrait septante-cinq mille ans pour arriver jusqu'à l'étoile la plus proche. Donc quand on dit 4,2 années-lumière, il faut se rendre compte qu’une année-lumière, c’est vraiment très très très grand. Et ça c’est l'étoile la plus proche, où il n’y a pas de planète habitable à notre connaissance. Donc si on veut aller sur une planète habitable ailleurs, ça peut vouloir dire 200 000, 300 000, ou 500 000 ans de voyage. Donc là, c’est plus une capsule avec quelques personnes dedans. Ce serait des vaisseaux générationnels, et pour ça il faut un système qui soit autonome. Or on a vu que Biosphère 2 s’est lamentablement effondrée pour une question toute bête. Il y a des petites choses subtiles qui font qu’une biosphère est en équilibre ou pas.

Est-ce que tu peux nous expliquer en deux mots le principe de Biosphère 2 ?

Biosphère 2, c'était une expérience de créer une deuxième biosphère, Biosphère 1 étant la Terre. Il était question de faire une espèce de bulle sur Terre dans laquelle on aurait un système en équilibre et auto-suffisant où les plantes produiraient l’oxygène, où les gens pourraient manger les plantes,… et puis tout serait en équilibre. Et bien ça ne marche pas, parce qu’une biosphère c’est extremement subtile. Il manque un tout petit élément, tout s’effondre. Et c’est aussi ça dont on n’est pas tellement conscients, quand on parle d’habiter sur une autre planète. C’est qu’il n’y a pas que nous. Nous on est juste une petite partie d’une immense chaine de vie et on a besoin de la moindre bactérie. Le moindre lombric dans le sol est important pour nous et pour la biosphère et si on néglige le moindre élément, et bien on arrive dans un système qui est pas du tout équilibré.

Pour ça j’ai beaucoup aimé le livre Aurora de Kim Stanley Robinson, qui pourtant a écrit Mars la rouge, la bleue, la verte, donc qui est connu pour la colonisation de Mars. Et bien dans son dernier livre, il mentionne que Mars n’est toujours pas autonome et est toujours dépendante des envois de la Terre, et il parle d’un vaisseau générationnel qui part pour aller sur je sais plus quelle étoile, peut-être Epsilon Eridani, et où c’est la catastrophe et ils reviennent, parce que ça marche pas. Et je trouve ça joli de me dire que l’homme qui a mis dans la tête de tellement de générations la possibilité de coloniser Mars, et ben il en est revenu lui-même.

Merci beaucoup d’avoir joué le jeu, c'était super !

Merci à toi.

Interview réalisée le 15 juillet 2021 à l’Observatoire astronomique de l’Université de Genève.

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