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Le grand astrophysicien Edwin Salpeter est décédé

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Directeur de thèse d'Hubert Reeves à l'université de Cornell, Edwin Salpeter était un astrophysicien théoricien mondialement reconnu. On lui doit, entre autres, la compréhension de la synthèse du carbone dans les étoiles. Il vient de mourir d'une leucémie à l'âge de 83 ans.

Edwin Salpeter. Crédit : Cornell University

Edwin Salpeter était né le 3 décembre 1924 à Vienne en Autriche. Ses parents étaient physiciens et son père avait même étudié en compagnie d'Erwin Schrödinger, l'un des créateurs de la mécanique quantique. D'origine juive, sa famille émigra en 1939 en Australie et c'est en 1948 que Salpeter décrocha un doctorat en physique sous la direction de Rudolf Peierls, le grand spécialiste de la physique nucléaire et surtout de la physique des solides.

Edwin Salpeter dans son bureau de l'université de Cornell. Crédit : Emilio Segrè Visual Archives

Au début des années 1950, en post-doc à l'université Cornell aux Etats-Unis, il se fit connaître en théorisant que le carbone à l'intérieur des étoiles devait être synthétisé par l'intermédiaire de la réaction triple alpha, par fusion de noyaux d'hélium. Il s'agit d'un processus clé pour comprendre la nucléosynthèse de tous les éléments ainsi que l'évolution des vieilles étoiles.

Le processus triple alpha de synthèse du carbone dans les étoiles. Crédit : David Darling

Simultanément, il découvrit avec le prix Nobel de physique Hans Bethe l'équation relativiste pour états liés de deux particules, connue aujourd'hui sous le nom de l'équation de Bethe-Salpeter. Il s'agit d'une équation complexe permettant de traiter dans le cadre de la théorie quantique des champs relativistes de la formation d'états liés, comme le positronium, à l'aide de la technique des diagrammes de Feynman.

On lui doit aussi l'introduction de la fonction initiale de masse (initial mass function, abrégée en IMF en anglais), une relation décrivant la distribution des masses des étoiles pour une population d'astres nouvellement formés dans un nuage moléculaire. C'est donc la relation de base pour comprendre et étudier le taux de formations des étoiles d'une masse donnée dans les galaxies et indirectement l'évolution chimique de ces dernières.

Cliquez pour agrandir. Le prix Nobel de physique Hans Bethe. Crédit : American Institute of Physics

En 1964, il fut le premier à suggérer, avec le grand cosmologiste Yakov Zeldovitch, que l'accrétion de gaz par un trou noir pouvait porter ce dernier à de très hautes températures et qu'une émission sous forme de rayons X détectables devait alors se produire. Mieux, ils firent immédiatement le lien avec les quasars observés à l'époque et dont le formidable rayonnement, découvert initialement dans le domaine radio, défiait les explications. Pour eux, un trou noir massif accrétant de la matière devait s'y trouver et Salpeter comprit des années avant tout le monde que le transport de matière et de moment cinétique devait s'y produire via un mécanisme de viscosité turbulente.

Zeldovitch au moment où il créait avec Sakharov les armes nucléaires russes. Crédit : http://wsyachina.narod.ru/history/nuclear_testing_5.html

Toutes ses contributions à l'astrophysique théorique furent récompensés des années plus tard par l'équivalent du prix Nobel dans cette discipline : le prix Crafoord. Il lui fut conjointement attribué en 1997 avec Fred Hoyle, qui avait entre temps précisé le mécanisme de synthèse du carbone en prédisant un état très particulier du noyau de cet atome, connu aujourd'hui sous le nom de résonance de Hoyle. Ce fut la première fois qu'un raisonnement basé sur le principe anthropique était introduit en science.

Doué d'une remarquable intuition et admiré par ses collègues pour sa capacité à traduire en images physiques puissantes des concepts théoriques abstraits, Salpeter était aussi connu pour son humilité et son humanité. Au milieu des années 1980, il fit parti du groupe d'experts qui dénonça le programme de guerre des étoiles du président Reagan en affirmant qu'il ne reposait sur aucune technologie alors disponible, contrairement à ce qu'affirmaient certains de ses promoteurs.

Fred Hoyle expliquant la théorie des neutrinos solaires. Crédit : Clemson University/Donald D. Clayton

Ces dernières années, Salpeter avait mis ses compétences aux services de la biophysique. Sa femme Miriam (Mika) était professeur de neurobiologie à l'université Cornell et il entreprit même avec elle des recherches sur les interactions entre les nerfs et les fibres musculaires, ce qui les conduisit à simuler sur un superordinateur des maladies dégénérative des muscles comme la myasthénie. Il s'intéressa aussi à la description mathématique des épidémies de tuberculose.

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