Une image du Soleil prise avec le satellite SDO. © Nasa, SDO
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Mort de Margaret Burbidge, mère de la nucléosynthèse stellaire

ActualitéClassé sous :Astronomie , Geoffrey Ronald Burbidge , nucléosynthèse stellaire

C'était l'une des titans de l'astrophysique nucléaire du XXe siècle. L'astrophysicienne d'origine britannique Margaret Burbidge est décédée le 5 avril 2020. Coauteure avec son mari Geoffrey Burbidge d'un célèbre papier sur l'origine des éléments dans les étoiles, elle était une opposante à la théorie standard du Big Bang qu'elle essaya de réfuter en étudiant les quasars, notamment avec le télescope Hubble.

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[EN VIDÉO] La nucléosynthèse, ou comment les étoiles fabriquent des atomes  Stefano Panebianco, ingénieur de recherche au CEA, nous parle de l’astrophysique nucléaire des étoiles. Ces gigantesques réacteurs naturels à fusion thermonucléaire produisent de futurs noyaux d'atomes à partir de l’hydrogène et de l’hélium. Le plus souvent, la fabrication s'arrête au fer, le plus stable. Mais au-delà, pour des noyaux plus lourds, certains mystères subsistent. 

Ce 5 avril 2020, presque une décennie après son mari, l'astrophysicienne états-unienne d'origine britannique Margaret Burbidge est décédée à San Francisco. En compagnie de Geoffrey Burbidge, Fred Hoyle et le prix Nobel de physique William Fowler, elle était l'auteure d'un important article publié en 1957 et qui n'exposait rien de moins que la recette suivie par l'Univers pour fabriquer les éléments chimiques dans les étoiles. L'article est célèbre depuis lors pour les astrophysiciens nucléaires sous le nom de B2FH d'après les initiales de ses auteurs.

Margaret Burbidge est également célèbre pour ses travaux au sujet des quasars et son scepticisme envers la théorie du Big Bang, préférant laisser la porte ouverte à un retour de la théorie de l'état stationnaire de Fred Hoyle ou ses variantes. On lui doit également d'avoir aidé à développer le Faint Object Spectrograph (FOS) équipant le télescope spatial Hubble. Elle a ensuite dirigé l'équipe FOS qui a fourni les premières preuves suggérant de façon convaincante la présence d'un trou noir supermassif au centre de la galaxie M87. Rappelons que c'est précisément ce trou noir qui a été étudié par les membres de la collaboration Event Horizon Telescope, laquelle en a dévoilé une image le 10 avril 2019.

Une vidéo sur l’astrophysicienne d’origine britannique Margaret Burbidge. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Women's Museum of California

De l'astrophysique nucléaire à l'étude des quasars

Margaret Burbidge était née Eleanor Margaret Peachey, en Angleterre, le 12 août 1919. Ses parents étaient chimistes mais très tôt intéressée par l'astronomie sous l'influence des livres du mathématicien, physicien et astronome Sir James Jeans, elle avait entrepris des études pour devenir astronome à l'University College London. Après la guerre et après avoir passé une thèse sur la spectroscopie appliquée à l'étoile variable Gamma Cassiopeiae en utilisant souvent seule les instruments de l'Observatoire Mill Hill au nord de Londres, elle va se retrouver à donner des cours à un étudiant qui deviendra célèbre : Arthur Clarke.

Prenant elle-même des cours de physique, elle va rencontrer son futur mari qui voulait se consacrer initialement à la physique théorique, Geoffrey Burbidge. Sous son influence, il deviendra finalement astrophysicien théoricien mais effectuera aussi par la suite des observations avec Margaret Burbidge. L'astronome astrophysicienne étudia ainsi la rotation, la composition et la masse des galaxies.

Pour en savoir plus

Geoffrey Burbidge, père de la nucléosynthèse stellaire, est décédé

C'était l'un des titans de l'astrophysique nucléaire du XXe siècle. L'astrophysicien d'origine britannique Geoffrey Burbidge est décédé le 26 janvier 2010. Co-auteur avec sa femme d'un célèbre papier sur l'origine des éléments dans les étoiles, il était un opposant à la théorie standard du Big Bang qu'il essaya toute sa vie de réfuter en étudiant les quasars.

Article de Laurent Sacco, publié le 4 février 2010

Geoffrey Burbidge se destinait à la physique théorique lorsque encore étudiant il rencontra sur les bancs de l'Université sa future femme, Margaret, qui se destinait elle-même à l'astronomie. Comme il le rappelait souvent, c'est donc à cause d'une femme qu'il était entré dans le domaine de l'astrophysique. L'époque de l'après-guerre en était alors au développement rapide de l'astrophysique nucléaire et la cosmologie était dominée par le modèle de l'Univers stationnaire.

Geoffrey Ronald Burbidge. © University of California, San Diego

Selon les cosmologistes de l'époque, en particulier Fred Hoyle, Hermann Bondi et Thomas Gold, il était plus rationnel de se baser sur le principe cosmologique parfait pour construire un modèle d'Univers que d'écouter les idées farfelues des théoriciens du Grand Boum, comme Lemaître et Gamow, et de prendre au sérieux la prédiction faite par  Ralph Alpher de l'existence d'un rayonnement fossile laissé par la naissance de l'Univers.

Non, selon eux, l'Univers est éternel, sans commencement ni fin, aussi bien dans le temps que dans l'espace et doit donc sembler identique pour tous les observateurs en tous temps et en tous lieux. L'expansion de l'Univers devait s'accompagner de la création de particules pour assurer une densité constante, un processus qui avait été découvert une première fois par le grand Erwin Schrödinger dès la fin des années 1930, et qui donnait un avant-goût des découvertes de Zeldovich, Starobinsky et Hawking sur la création de particules en astrophysique et cosmologie relativiste.

En opposition à Gamow qui pensait que les éléments avaient été synthétisés au début de l'Univers dans le cadre de la théorie du Big Bang, les Burbidge s'associèrent au milieu des années 1950 avec Hoyle et William Fowler pour démontrer que ces éléments prenaient en fait naissance au cœur des étoiles à partir de réactions de fusion thermonucléaire. Il en résultat un article légendaire publié en 1957, appelé B2FH, un nom formé avec les initiales des auteurs. Lors d'un colloque récent en 2007, Geoffrey Burbidge a rappelé ses souvenirs à ce sujet.

Si les éléments pouvaient aussi naître et se répandre dans l'espace à l'occasion des supernovae, pourquoi les galaxies ne naîtraient-elles pas des noyaux actifs et surtout des quasars que l'on commençait à découvrir au début des années 1960 ? C'est pourquoi les Burbidge se sont lancés dans la radioastronomie et l'étude des quasars après leurs travaux retentissants sur la nucléosynthèse stellaire et l'aura du prix Warner, l'une des plus haute distinction de l'American Astronomical Society.

De gauche à droite Gold, Bondi, Hoyle dans les années 1960. Crédit : St Johns College

La rue tourne

Le vent n'allait pas tarder à tourner. Comme l'a raconté Geoffrey Burbidge dans une interview, alors que lui, sa femme et Hoyle était à la tête de la communauté astrophysique « marchant dans la rue », cette dernière décida brutalement de tourner à gauche en les abandonnant. L'année 1965 fut en effet la découverte du rayonnement fossile et en quelques années, les calculs portant sur la synthèse de l'hélium auxquels Hoyle lui-même contribua convainquirent la communauté des chercheurs que Lemaître, Gamow et Alpher avaient vu juste.

Ni les Burbidge, ni Hoyle ni quelques rares autres astrophysiciens et astronomes ne voulurent en démordre...

Alors que les années qui suivirent ne firent qu'accumuler les preuves en faveur de la théorie du Big Bang et la violence des désaccords entre les prédictions de la théorie de l'Univers stationnaire et les observations, ces irréductibles s'obstinèrent à tenter de prouver que la théorie du Big Bang ne pouvait être exacte. Ils cherchèrent par exemple à montrer que le décalage spectral des quasars n'indiquaient pas des distances cosmologiques ou que le rayonnement de fond diffus avec son spectre de corps noir n'était pas d'origine cosmologique.

Bien que respectueuse envers l'homme et ses travaux passés, la communauté scientifique ne tarda pas à ne plus prendre au sérieux ses tentatives et pas plus qu'à Hoyle ni à sa femme ne fut attribué le prix Nobel de physique alors que Fowler le reçut en 1983 pour ses travaux sur l'astrophysique nucléaire.

Burbige fut cependant éditeur en chef de l'Annual Review of Astronomy and Astrophysics pendant 30 ans ainsi qu'à la tête du Kitt Peak National Observatoryde 1978 à 1984. Cela ne l'empêcha pas non plus de recevoir de nombreux prix, dont la médaille d'or de la Royal Astronomical Society avec sa femme en 2005. Née le 24 septembre 1925, Il vient de décéder à 84 ans au Scripps Memorial Hospital à La Jolla en Californie.

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