Melaine Saillenfest : Mécanique céleste, dans le système solaire et au-delà…

Être astronome (professionnel), c’est quoi ? Après nous avoir décrit l’astronomie moderne, Melaine Saillenfest, chercheur au CNRS, nous explique son travail concernant les objets transneptuniens et les exoplanètes… de quoi faire rêver ! Il nous raconte ensuite son parcours et les voies pour devenir astronome. Enfin, il nous donnera plein de pistes pour la pratique amateure et participative de l’astronomie !

Briques2math: Bonjour Melaine, tu es astronome. Pourrais-tu nous expliquer ce qu’est l’astronomie ? Quelles sont les distinctions entre astronomie et astrophysique par exemple ?

Melaine Saillenfest : Bonjour Briques2math. En effet, je suis astronome car mon travail est dédié à l’astronomie. Plus particulièrement, j’ai un poste de « Chargé de Recherche » au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Je suis affecté à l’Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides (IMCCE), à l’Observatoire de Paris. À noter que le terme d’« astronome » peut également faire référence à un statut particulier dans la recherche académique française. Nous y reviendrons.

L’astronomie, en tant que domaine de recherche, peut prendre beaucoup de formes. Historiquement, l’astronomie regroupait l’observation des astres et la mesure de leur position dans le ciel, ainsi que le développement de modèles permettant de décrire leur mouvement dans le passé ou le futur. Étymologiquement, l’astronome est donc celui qui donne les lois du mouvement des astres. De nos jours, ces activités sont appelées astrométrie et mécanique céleste, et elles ne correspondent qu’à une petite portion de l’astronomie. En effet, notre compréhension actuelle de l’Univers, résultant des avancées dans tous les domaines de la science (y compris, bien sûr, les mathématiques), permet d’accéder à la nature physique et chimique des corps célestes à partir de la lumière qu’ils émettent ou réfléchissent. Cette diversification formidable de l’astronomie a pris son envol avec les découvertes de Galilée (1564-1642), qui observa notamment que le sol lunaire est composé de montagnes et de plaines : les astres sont donc des objets physiques au même titre que la Terre ! Aujourd’hui, l’existence de disciplines telles que l’astrophysique, l’astrochimie, et même l’astrobiologie, témoigne de ce bond en avant. Une branche de l’astrophysique appelée cosmologie est en outre consacrée à l’étude de l’Univers dans son ensemble.

À titre d’exemple, ce matin a été mis en ligne un article [Scora et al. (2020)] dans lequel on peut lire : « Les observations récentes de super-Terres rocheuses ont révélé une distribution apparemment plus large des ratios Fe/Mg (ou ratios noyau/manteau) que les planètes du système solaire. » En une phrase sont ainsi abordées les notions d’observations, de structure physique, de composition chimique, et la suite de l’article traite de trajectoires, de modèles mathématiques et d’outils numériques. L’astronomie, de nos jours, c’est tout ça à la fois.

Lunette de l’Observatoire de Lille. © Adrien François

B2M: Est-ce que l’astronome regarde toujours le ciel ? Oui, j’imagine, mais sans doute que les observatoires ont évolué…

M.S. : Les véritables observateurs du ciel, ceux qui manipulent les instruments, sont minoritaires. Tous les astronomes sont sensibilisés aux méthodes d’observation, mais l’observation « active » (et a fortiori la réalisation d’images) ne fait partie du quotidien que d’un très petit nombre d’entre nous. Cela nous distingue beaucoup des astronomes amateurs, pour qui l’observation est centrale et constitue bien souvent un objectif en soi. À l’inverse, l’objectif des astronomes professionnels est la compréhension de l’univers dans lequel nous vivons, et dans cette recherche, les observations leur servent de guide.

B2M : Quel est le rôle de l’informatique dans l’observation ?

M.S. : De nos jours, l’informatique joue un rôle central dans les observations et dans leur analyse. Notre métier n’est pas de faire de belles images (bien que les belles images soient bien sûr un sous-produit valorisant de nos travaux) : chaque observation doit être « réduite », c’est-à-dire épurée au maximum de tout signal parasite dû à l’imperfection de l’instrument et des conditions de mesure. Puis, l’observation doit être synthétisée sous la forme des données utiles à la compréhension du phénomène étudié (par exemple, la position d’un corps dans un champ d’étoiles, ou l’évolution temporelle du flux lumineux que l’on en reçoit, ou encore la forme de son spectre lumineux). Cette opération de réduction des images est, de nos jours, exclusivement réalisée par ordinateur.

Les méthodes d’observation professionnelles de pointe dépendent elles-mêmes fortement des outils informatiques. D’abord parce que les observations sont directement numérisées et stockées de manière informatique, ensuite parce que la puissance de calcul des ordinateurs permet un ajustement très fin des instruments de mesure eux-mêmes. On peut donner l’exemple de l’optique adaptative, qui permet d’analyser en direct les distorsions d’un signal lumineux produites par l’atmosphère terrestre pour les corriger par de légères déformations du miroir du télescope. Le travail de certains de mes collègues dans d’autres laboratoires est entièrement consacré au développement numérique et technique de ce genre de méthodes.

B2M : D’accord. Et quid des données obtenues par les satellites et d’autres sources ?

M.S. : La source des observations, qu’elles proviennent de télescopes spatiaux ou au sol, ne change pas l’utilisation que nous en faisons (à moins bien sûr qu’il s’agisse d’observations de nature tout à fait différente, comme par exemple le retour d’échantillons d’un corps du système solaire). Les télescopes spatiaux permettent surtout de s’affranchir des turbulences atmosphériques, ainsi que de l’absorption d’une partie du spectre de la lumière par l’atmosphère terrestre. Ils permettent également d’observer le ciel en continu, de jour comme de nuit, et ne sont pas soumis à la météo.

B2M : Et en terme de volume de données collectées, est-on dans une ère de big data en astronomie — avec des sources d’observations variées et multiples ?

M.S. : Comme de nombreux domaines de la science contemporaine, l’astronomie (du moins, certaines de ses branches), est en effet dans une ère de « big data ». Une quantité gigantesque de données est amassée par les campagnes d’observations et les missions spatiales. Le traitement et l’analyse de ces données nécessitent des années et constituent même parfois un sujet de recherche en soi.

B2M : Donc il y a des datasciences ici aussi. Plus généralement, où sont les mathématiques en astronomie ?

La majeure partie du travail des astronomes est dédiée à la recherche et à la synthèse de ce que les observations nous disent du monde qui nous entoure. Cela nous emmène parfois très loin des observations en tant que telles, dans le développement de modèles mathématiques sophistiqués. Ces modèles servent à donner une approximation du réel permettant de rendre compte des observations de la manière la plus cohérente possible, et surtout de prédire ce que nos hypothèses impliquent sur le monde actuel, passé, ou futur. Ces implications peuvent alors être vérifiées par de nouvelles observations, permettant de valider ou d’invalider nos hypothèses.

Les prédictions données par les modèles sont généralement difficiles à obtenir et nécessitent un usage important des outils informatiques. Il s’agit généralement de résoudre des systèmes d’équations de différents types, qui peuvent être très compliquées. La puissance et la démocratisation des méthodes de résolution numériques ont créé deux tendances. En caricaturant, on peut dire qu’il y a ceux qui ne jurent que par le numérique, pour qui la résolution d’un problème se résume à en donner des solutions numériques particulières ; puis, il y a ceux qui cherchent à comprendre la nature du problème et à le résoudre (ou du moins, à en déduire des propriétés fondamentales) par une approche analytique. J’estime que les deux approches sont complémentaires, mais ce n’est pas le cas de tout le monde : puisqu’il est maintenant si facile d’obtenir numériquement les solutions d’un problème mathématique, certains scientifiques ignorent parfois complètement nos connaissances de ses caractéristiques fondamentales. À l’inverse, d’autres scientifiques explorent les propriétés mathématiques d’un modèle avec un tel niveau d’abstraction qu’ils en perdent tout contact avec le problème physique initial. Entre ces deux extrêmes, l’astronomie autorise toutes les nuances.

B2M : Tu travailles sur les objets transneptuniens. Pourquoi ce sujet et qu’attend-on de cette étude ? (Si j’ai bien compris, cela permet de faire des conjectures sur la formation du système solaire ?)

M.S. : Les objets transneptuniens sont les planètes naines et autres petits corps qui sont en orbite autour du Soleil à l’extérieur de l’orbite de Neptune. La structure actuelle du système solaire commence à être bien comprise, grâce à une quantité toujours plus grande d’observations d’astéroïdes, de comètes, d’objets transneptuniens… et grâce aux modèles révélant la dynamique orbitale de ces objets. La Figure 1 (ci-dessous) montre schématiquement notre connaissance actuelle de la répartition des planètes et des petits corps dans le système solaire. Les objets de la ceinture de Kuiper (ou du moins, les plus gros d’entre eux) peuvent être observés directement depuis la Terre. De plus, en raison des perturbations orbitales par les planètes géantes, certains d’entre eux sont propulsés vers des régions plus internes du système solaire, où ils sont plus facilement observables sous la forme de centaures ou de comètes à courte période. En revanche, les objets du nuage de Oort sont trop lointains pour être observés directement depuis la Terre, mais les perturbations orbitales dues aux étoiles proches et au potentiel gravitationnel de la Galaxie permettent d’injecter certains d’entre eux dans le système solaire intérieur sous la forme de comètes à longue période.

Fig. 1 : Planètes et petits corps du système solaire rangés par ordre croissant du demi-grand axe (la graduation n’est pas linéaire). Le demi-grand axe donne une mesure de la taille de l’orbite, donnée ici en unités astronomiques (ua) et en années-lumière (al). La distance Soleil-Terre est d’environ 1 ua. Le positionnement vertical des objets sur la figure donne une idée de leur inclinaison orbitale. Les centaures sont des objets intermédiaires entre les astéroïdes et les comètes.

Il reste cependant une zone d’ombre dans notre compréhension de la structure du système solaire. En effet, les objets situés dans la région intermédiaire entre la ceinture de Kuiper et le nuage de Oort sont très difficiles à observer en raison de leur distance, et aucune perturbation orbitale importante ne permet a priori de les rapprocher de la Terre. Sur la Figure 1, cette région du système solaire est marquée d’un point d’interrogation. Elle est caractérisée par un régime orbital hybride, où les perturbations planétaires et galactiques sont du même ordre de grandeur. Durant mes cours d’astronomie en Master, je me souviens d’avoir vu une figure analogue, et ce point d’interrogation m’avait beaucoup intrigué. Il s’agit de la dernière région du système solaire à être tout à fait inexplorée. Or, connaître sa structure (c’est-à-dire connaître quels types d’objets y gravitent : leur nombre, leur masse, leur composition chimique, la forme de leurs orbites…) donnerait des informations fondamentales sur la formation du système solaire, lorsque le Soleil était encore membre de son amas ouvert composé d’étoiles jeunes, ainsi que sur l’évolution de l’environnement extérieur du système solaire durant les 4,5 derniers milliards d’années. En effet, l’environnement du système solaire a changé au cours du temps en raison du mouvement du Soleil dans notre Galaxie et de l’inhomogénéité de la répartition de la masse dont celle-ci est constituée. Cependant, la trajectoire du Soleil est de nos jours encore mal connue. Pour illustrer le type d’information que nous recherchons, le nuage de Oort, ce grand « réservoir » dont proviennent les comètes à longue période, ne pourrait pas exister si le Soleil était récemment passé dans une région de la Galaxie très dense en étoiles, car toutes ces comètes auraient été arrachées par l’attraction gravitationnelle des étoiles et éjectées dans le milieu interstellaire. En pratique, les signatures que nous recherchons sont beaucoup plus subtiles et nécessitent de connaître en profondeur la dynamique orbitale des objets de la ceinture de Kuiper, du nuage de Oort, et de la région intermédiaire entre les deux. C’est dans ce cadre que se situent mes recherches.

B2M : D’accord. C’est passionnant ! On parle aussi beaucoup en ce moment de la recherche d’exoplanètes. Est-ce que cela s’approche de certains travaux que tu fais ?

M.S. : En effet, les exoplanètes sont mon deuxième cheval de bataille ! Mon travail sur les exoplanètes reste dans le cadre de la mécanique céleste, et à ce titre, j’utilise les mêmes équations que pour les objets du système solaire. En revanche, la nature des données observationnelles est très différente : si l’on considère la dynamique du système solaire dans son ensemble, nous avons un système planétaire unique extrêmement bien caractérisé par les observations. Dans le cas des exoplanètes, au contraire, nous avons une gigantesque profusion de systèmes dont chacun pris individuellement est très mal connu (le nombre de planètes qu’ils contiennent est lui-même incertain). L’étude de la dynamique des exoplanètes nécessite donc une approche différente. Certains systèmes exoplanétaires sont l’objet d’une attention toute particulière de la communauté scientifique et bénéficient donc d’une quantité importante d’observations, mais même ces systèmes-là restent très mal caractérisés par rapport au système solaire. Ce manque de connaissance, dû aux terribles difficultés techniques d’observation de ces objets très lointains, contraste singulièrement avec les magnifiques « vues d’artistes » photoréalistes qui accompagnent souvent les articles de presse destinés au grand public.

Pour situer le contexte de mes travaux, disons que la recherche de la vie extraterrestre est très présente dans les études dédiées aux exoplanètes. Si on laisse de côté la question épineuse de la définition même de la vie (« Que cherche-t-on, au juste ? »), la communauté scientifique s’accorde généralement sur le fait que la vie telle qu’on la connaît nécessite de l’eau liquide, qui sert de solvant pour les réactions chimiques. La recherche des conditions de pression et de température permettant la présence d’eau liquide à la surface des exoplanètes semble donc un point de départ légitime. C’est dans cet objectif qu’a été introduite la notion de « zone habitable », dont le nom fait tant polémique. La zone habitable représente l’intervalle de distance à l’étoile dans lequel une planète reçoit une intensité de rayonnement telle que de l’eau à sa surface soit sous forme liquide (compte tenu, également, des caractéristiques de son atmosphère et de sa surface). La présence d’eau liquide n’est bien sûr pas le seul facteur conditionnant l’habitabilité d’une planète. Les autres facteurs sont encore très mal connus. Un de ces facteurs, même s’il n’est sans-doute pas le plus important, est la stabilité du climat.

Le climat d’une planète est dicté, entre autres choses, par l’orientation de son axe de rotation. Nos saisons terrestres, par exemple, sont directement reliées à l’inclinaison d’environ 23° de l’axe de rotation de la Terre par rapport à la normale à son orbite. Cependant, c’est la Lune qui permet de stabiliser l’axe de rotation de la Terre, qui serait sinon animé d’un mouvement chaotique. La très grande variabilité des saisons qui en résulterait n’aurait peut-être pas permis l’apparition de la vie (ou du moins, la vie sur Terre serait très différente de celle qu’on connaît actuellement). C’est dans ce cadre que se situe mon travail : j’essaie, à partir des informations très limitées que nous avons sur les exoplanètes, de développer des critères de stabilité de leur axe de rotation. Ces critères apportent un élément supplémentaire permettant de cibler les exoplanètes les plus propices au développement de la vie telle qu’on la connaît. Contrairement au cas des planètes du système solaire, pour lesquelles les intégrations numériques donnent une estimation précise du mouvement passé et futur de l’axe de rotation, les critères développés pour les exoplanètes sont nécessairement très génériques. Ils s’appuient fortement sur notre connaissance de la nature des instabilités pouvant produire de grands changements de l’inclinaison de l’axe de rotation.

Dynamique à long terme de l’axe de rotation d’une planète : La dynamique à long terme de l’axe de rotation d’une planète ou d’une exoplanète est donnée par l’évolution temporelle de deux angles en coordonnées sphériques : l’obliquité et l’angle de précession.
  • L’obliquité est l’angle entre l’axe de rotation de la planète et la normale à son orbite. Par exemple, la Terre a une obliquité très stable d’environ 23^\circ .
  • L’angle de précession donne la phase de la précession à un instant donné. Par exemple, l’axe de rotation de la Terre pointe actuellement vers l’étoile polaire, mais son mouvement de précession l’en éloigne de jour en jour.
Les équations du mouvement à long terme de l’axe de rotation sont obtenues à partir du hamiltonien suivant :
\displaystyle \mathcal{H} = -\frac{\alpha}{2}\frac{X^2}{(1-e^2)^{3/2}}-\sqrt{1-X^2}\big(\mathcal{A}\sin\psi + \mathcal{B}\cos\psi\big)+2X\mathcal{C},
où le paramètre \alpha dépend de la forme et de la structure physique de la planète. Ce hamiltonien dépend de nos deux variables dynamiques : X (cosinus de l’obliquité) et \psi (angle de précession). Il dépend également du temps t par le biais des variations orbitales de la planète contenues dans les fonctions e(t) , \mathcal{A}(t) , \mathcal{B}(t) et \mathcal{C}(t) . Ces fonctions du temps peuvent être décomposées en un certain nombre d’harmoniques avec lesquelles le mouvement de précession peut entrer en résonance. La Figure 2 (ci-dessous) montre les trajectoires possibles pour l’obliquité et l’angle de précession d’une planète fictive lorsque la variation de son orbite est limitée à une unique harmonique.
Fig. 2 : Courbes de niveaux du hamiltonien lorsque la variation de l’orbite est limitée à une seule de ses harmoniques (ici \phi_4). Chaque courbe représente une trajectoire possible pour l’obliquité et l’angle de précession. Les points d’équilibre, appelés « états de Cassini », sont représentés par des points noirs.

B2M : Merci pour ces explications qui font rêver ! Puisqu’on en revient au numérique et aux modèles, pourrais-tu nous décrire un peu les mathématiques derrière ton travail ?

M.S. : Les mathématiques qui interviennent dans mon travail sont principalement à base d’algèbre, d’analyse, de géométrie et de systèmes dynamiques. J’utilise toutefois les mathématiques exclusivement comme un outil et non comme un sujet d’étude en lui-même. Les équations qui interviennent le plus souvent dans mon travail sont liées au problème gravitationnel des N corps vu comme un problème à 2 corps perturbé. Dans le cadre de mes travaux sur les exoplanètes, j’utilise également les équations des corps en rotation, comme illustré dans l’encadré. Je suis physicien de formation et les notions de mathématiques que j’utilise doivent sembler très basiques pour des mathématiciens. Le travail des astrophysiciens en général touche néanmoins à de nombreuses branches des mathématiques. Les notions les plus poussées que j’utilise sont sans doute celles relatives aux système hamiltoniens et à la théorie KAM, mais je suis loin d’en saisir toutes les subtilités. Une des spécificités de l’IMCCE, cependant, est qu’il comprend plusieurs « vrais » mathématiciens qui travaillent sur les systèmes dynamiques. Il est souvent très intéressant de connaître leur point de vue. Les statistiques interviennent également dans mon travail, associées aux incertitudes de mesure, aux biais et à l’étude d’échantillons incomplets de données. Je ne fais cependant qu’effleurer le domaine, contrairement aux observateurs et aux astronomes spécialisés dans la réduction de données, pour qui les statistiques ont une place centrale.

L’informatique joue un rôle très important dans mon travail, que ce soit pour la résolution d’équations de manière numérique, pour leur développement et leur manipulation à l’aide de logiciels de calcul formel, ou même tout simplement pour la visualisation des jeux de données ou des fonctions qui interviennent dans les équations. Mis bout à bout, je pense passer en moyenne à peu près 50 % de mon temps à faire de la programmation.

Illustration extraite d’une vidéo réalisée par Ethan Kruse, et montrant tous les systèmes (726) et toutes les planètes (1815) découvertes par le satellite Kepler en octobre 2018.

BSM : Quelles sont les possibilités pour travailler en astronomie ? Peut-on travailler dans ce domaine à bac+5 ou est-ce qu’une thèse est un passage fortement conseillé ?

M.S. : En France, il existe trois types de poste de la fonction publique permettant de faire de la recherche en astronomie :

  • Les Enseignants-chercheurs (Maîtres de conférences ou Professeurs) sont recrutés dans une université donnée. Leur travail est dédié pour moitié à la recherche et pour moitié à l’enseignement. La section du Conseil National des Universités (CNU) relative à l’astronomie est la section 34, mais plusieurs autres sections du CNU entretiennent des liens avec l’astronomie au sens large.
  • Ensuite, il y a les Astronomes et les Astronomes Adjoints, dont la carrière est gérée par le Conseil National des Astronomes et Physiciens (CNAP). Le CNAP ne contient que trois sections, dont la section Astronomie. La particularité des Astronomes et des Astronomes Adjoints est qu’en plus de la recherche et de l’enseignement, une partie de leur travail est dédiée à des activités d’intérêt général pour la communauté scientifique en astronomie, appelées « tâches de service » (observations, maintenance, développement logiciel, etc.)
  • Pour finir, les chercheurs (Chargés de Recherche et Directeurs de Recherche) sont recrutés au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). La section du CNRS dédiée à l’astronomie est la section 17, coordonnée par l’Institut national des sciences de l’Univers (INSU). Ici encore, plusieurs autres sections du CNRS entretiennent des liens avec le monde de l’astronomie. Le travail des chercheurs du CNRS est entièrement dédié à la recherche. Ils peuvent également enseigner mais contrairement aux Enseignants-chercheurs et aux Astronomes, ce n’est pas un impératif relevant de leur statut.

Chacun de ces trois types de poste est accessible par un concours de la fonction publique distinct. Il est nécessaire de détenir un doctorat pour postuler (à part peut-être dans des cas très particuliers dont je n’ai pas connaissance).

Je n’ai parlé jusqu’ici que de la recherche publique en astronomie. Cependant, les métiers de l’astronomie ne se limitent pas à la recherche publique. Le développement, la construction et la maintenance d’outils numériques et techniques, surtout dédiés à l’observation, sont des secteurs très actifs pour lesquels un doctorat n’est pas nécessairement requis. À titre d’exemple, le Master 2 « Outils et Systèmes de l’Astronomie et de l’Espace » de l’Observatoire de Paris est dédié à ce type de métiers. Sur la page internet du Master OSAE, on peut lire que « plus de 80% des jeunes diplômés du Master exercent un métier d’ingénieur. La plupart travaillent dans des équipes de conception, réalisation, contrôle ou mise en œuvre de systèmes d’observations, d’acquisition, d’analyse numérique et de traitement de données […] dans les PME, les grands groupes industriels, les laboratoires de recherche, les agences spatiales et les organisations internationales. » De nos jours, compte tenu du très faible nombre de postes mis au concours dans la recherche publique, la majorité des jeunes docteurs en astronomie ne poursuivent pas une carrière académique. Ils sont donc également susceptibles de se tourner vers ce type de métiers.

B2M : Dans ton cas, quel a été ton parcours pour devenir astronome ?

M.S. : Mon parcours est purement universitaire. Sans avoir initialement eu de vocation particulière pour la recherche, je me suis orienté progressivement en ciblant les matières qui m’intéressaient le plus, au lycée puis à l’université. J’ai d’abord suivi une Licence de Physique à l’Université de Tours. Attiré par l’élégance de la mécanique hamiltonienne, j’ai poursuivi avec le Master 1 de l’Observatoire de Paris qui propose une formation générale en astronomie. Je visais plus particulièrement le Master 2 de l’Observatoire de Paris qui possède une spécialité en « Dynamique des Systèmes Gravitationnels ». Après ce Master 2, j’ai effectué un doctorat en cotutelle entre l’Observatoire de Paris et l’Université de Pise (Italie), sous la direction de Marc Fouchard et de Giacomo Tommei, et en collaboration étroite avec Giovanni Valsecchi. Ma thèse portait sur la dynamique orbitale des objets transneptuniens, dont j’ai déjà parlé.

Pendant les derniers mois de mon doctorat, après avoir postulé à différents contrats de recherche à durée déterminée, plusieurs opportunités se sont présentées à moi. À Pise, Andrea Milani et son équipe me proposaient un contrat de trois ans qui incluait une petite charge d’enseignement ; à l’Observatoire de Paris, par ailleurs, j’avais l’opportunité d’effectuer un post-doctorat de deux ans avec Jacques Laskar et son équipe. J’ai dû faire alors un choix difficile :

  • À Pise, il s’agissait de travailler à la maintenance d’une base de donnée d’astéroïdes et à son extension aux objets transneptuniens. J’étais par ailleurs intéressé par l’enseignement : à mon époque, l’enseignement par les doctorants était très réglementé, de sorte que mes séjours alternés entre la France et l’Italie m’avaient empêché de mettre en place une activité d’enseignement rémunérée. Une expérience d’enseignement est cependant fortement conseillée lorsqu’il s’agit, plus tard, de postuler à un poste de Maître de Conférences !
  • À Paris, il s’agissait de travailler dans un domaine de la mécanique céleste tout à fait différent : la dynamique rotationnelle (et non la dynamique orbitale) appliquée aux exoplanètes (et non aux objets du système solaire). Aucun enseignement n’était prévu dans le cadre de ce contrat. Or, les jeunes chercheurs sont par ailleurs fortement encouragés à changer de laboratoire après leur doctorat afin de développer des collaborations multiples, en particulier avec l’étranger.

Mais sur les conseils de mon directeur de thèse, j’ai finalement choisi le post-doctorat à Paris. Cela a sans-doute été décisif pour mon recrutement au CNRS au terme de ce post-doctorat. En effet, je travaillais déjà étroitement avec les chercheurs de Pise : un nouveau contrat en Italie aurait donc peu contribué au rayonnement international de ma recherche et au développement de nouvelles collaborations. À Paris, même en restant dans le même laboratoire, un monde totalement nouveau s’ouvrait à moi. Le domaine des exoplanètes est très dynamique et les occasions de s’impliquer dans la communauté scientifique ne manquent pas. J’ai par ailleurs été laissé libre d’organiser mon travail comme je l’entendais, me permettant de développer de nouvelles collaborations en France et à l’étranger sur des projets annexes (les satellites naturels, les comètes du nuage de Oort, ou encore les particules chargées observées par la mission Rosetta). Ces collaborations se sont développées naturellement au gré des discussions dans mon laboratoire, dans les conférences scientifiques, ou même avec des amis du Master 2, eux-mêmes en doctorat ou en post-doctorat.

Je me suis rendu compte que la recherche en astronomie est tellement riche que chacun peut apporter sa contribution originale à un projet, à condition que le contact passe entre les différents acteurs et que l’objectif commun soit tourné vers le développement de notre connaissance du monde. En étant à l’écoute des uns et des autres et en s’intéressant de manière active à leurs projets, les collaborations se créent, par affinités, sans même que l’on s’en rende compte ! Et c’est sans doute ce qui est attendu par les jurys de recrutement : des collaborations variées qui fonctionnent (publication d’articles), et une implication active dans la communauté scientifique. De mon recrutement, j’ai conclu que le post-doctorat à l’étranger, souvent vu comme une condition incontournable du recrutement dans la recherche publique française, n’est autant mis en avant que parce qu’il aide fortement au développement des collaborations. Heureusement, il n’est pas un critère de recrutement en lui-même !

B2M : As-tu un conseil à donner aux plus jeunes ?

M.S. : Si j’avais un conseil à donner aux plus jeunes, ce serait d’être très attentifs à ce qu’ils aiment faire et à ce qui les intéresse. La motivation, le travail et la persévérance permettent de franchir beaucoup de barrières, mais il est très difficile de garder un enthousiasme sans faille pour quelque chose qui ne nous intéresse qu’à moitié. Je pense qu’il ne faut pas hésiter à se réorienter si nécessaire. Pour ceux qui veulent se tourner vers l’astronomie, leurs cours les aideront à identifier ce qui les intéresse (quel domaine de l’astronomie ?) et ce qu’ils aiment faire (recherche, ingénierie, médiation scientifique ?). Ensuite, le tout est de s’y investir pleinement. Énormément de facteurs conditionnent un recrutement, l’obtention d’un financement post-doctoral ou même d’une bourse de thèse, et la plupart nous échappent. Autant donc agir de notre mieux sur les facteurs qu’il est possible de maîtriser à notre niveau, à commencer par le travail et la rigueur scientifique.

Illustration issue de la Photothèque du CNRS : Voie lactée. © Cyril FRESILLON / ARCHAM / CNRS Photothèque

B2M : Si on est amateur et passionné d’astronomie, peut-on aider ou participer au travail des astronomes professionnels comme toi d’une façon ou d’une autre ? Y a-t-il de la science participative en astronomie ?

M.S. : Absolument ! Beaucoup de projets scientifiques participatifs se développent actuellement en astronomie. L’Association Française d’Astronomie (AFA) en a d’ailleurs réalisé un inventaire il y a quelques années. Certains projets ne nécessitent même pas de matériel d’observation ni de connaissances poussées en astronomie. C’est le cas du projet « Radio galaxy zoo », par exemple dont l’objectif est d’aider les astronomes à localiser et à identifier les trous noirs supermassifs et les galaxies à formation d’étoiles dans les données obtenues par le radiotélescope LOFAR (Low Frequency Array). Plus concrètement, les participants sont chargés d’identifier des structures dans de grandes quantités d’images.

Au sein même de mon laboratoire, plusieurs chercheurs sont impliqués dans des projets de science participative. Je pense en particulier aux projets FRIPON (Fireball Recovery and InterPlanetary Observation Network) et Vigie Ciel, qui comportent plusieurs volets participatifs, dont l’observation vidéo d’étoiles filantes et la recherche au sol de météorites observées lors de leur entrée atmosphérique. Je pense également au projet Lucky Star, qui consiste à observer la disparition temporaire d’une étoile du ciel lorsque celle-ci est occultée par un objet transneptunien. Selon la magnitude de l’étoile occultée, un instrument modeste peut être suffisant. Le chronométrage du phénomène donne alors des informations très précises sur l’orbite et la forme de l’objet transneptunien. Un alignement parfait est néanmoins nécessaire entre l’étoile, l’objet et l’observateur, ce qui signifie que le phénomène n’est pas visible partout sur Terre. Un grand nombre d’observateurs dans le monde est donc nécessaire, de manière à couvrir le plus largement possible ces phénomènes, dont les prédictions sont disponibles sur le site internet du projet.

Ce ne sont bien entendu que des exemples, et les personnes intéressées par l’approche participative n’auront, je crois, aucun mal à trouver des projets intéressants dans lesquels ils pourraient s’impliquer. Quelques connaissances de base pourraient néanmoins s’avérer nécessaires. Heureusement, de nombreuses formations en astronomie ouvertes à tous les publics sont proposées en France, à commencer par le Diplôme Universitaire « L’Univers et sa mesure » de l’université de Lille.

Melaine a répondu aux questions de Chi le 18 mars 2020.

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