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Jocelyn Bell : à la découverte du premier pulsar !

Crédits : Glenn Marsch / Flickr

L’astrophysicienne britannique Jocelyn Bell est connue pour sa découverte du premier pulsar, un type d’étoiles nous éclairant à intervalle régulier. Cependant, c’est son directeur de thèse qui a obtenu le prix Nobel, ce qui a déclenché une très vive controverse au sein de la communauté scientifique. Après cet épisode, Jocelyn Bell a toutefois été maintes fois honorée et récompensée pour son travail et l’ensemble de sa carrière.

Enfance et études

Née en 1943 à Belfast (Irlande du Nord), Susan Jocelyn Bell est l’aînée d’une fratrie de quatre enfants. Son père, George Philip Bell, est un architecte ayant notamment aidé à la conception du planétarium d’Armagh, toujours en Irlande du Nord. Issue d’une famille aisée, Jocelyn Bell s’intéresse très tôt à l’astronomie et accompagne souvent son père visiter le planétarium. La jeune Jocelyn effectue sa primaire au Lurgan College (1948-1956) et tente l’examen 11+ sans succès. Rappelons que cet examen concerne une partie des élèves du Royaume-Uni et permet de déterminer leur accessibilité à des établissements du secondaire pratiquant la sélection académique.

Ses parents l’envoient ensuite à la Mount School de York (Angleterre), dans un pensionnat de filles de la Société religieuse des Amis (1956-1961). Selon Jocelyn Bell, un des professeurs de cette école y sera pour beaucoup dans son amour de la physique. L’adolescente part ensuite pour l’Université de Glasgow (Écosse) où elle obtient un Bachelor of Science en 1965. Quatre plus tard, elle décroche un doctorat (Ph. D.) à la célèbre Université de Cambridge. Son directeur de thèse n’est autre qu’Antony Hewish, astronome britannique de renom.

La découverte du premier pulsar

En 1967, la jeune astronome Jocelyn Bell découvre le tout premier pulsar en examinant les enregistrements d’un radiotélescope qui se destinait à l’origine à la détection de la scintillation interstellaire. Elle enregistre à l’époque des signaux apparaissant régulièrement toutes les 1,33730 secondes. Elle remarque qu’il s’agit d’un signal étrange, différent des signaux radioastronomiques connus jusque-là. En réalité, elle a affaire à un pulsar, dès lors nommé PSR B1919+21. Aujourd’hui, ce dernier se situe dans la constellation du Petit Renard, à environ 2 000 années-lumière de la Terre.

Mais qu’est-ce qu’un pulsar ? Faisant partie de la famille des étoiles à neutrons, le pulsar est un objet astronomique particulier. En effet, celui-ci ne brille pas de façon continue comme c’est le cas pour une planète ou une étoile classique. Le pulsar envoie de très brèves impulsions de rayonnement dans l’espace. Par ailleurs, cet objet envoie sa lumière de façon régulière entre deux impulsions, suivant un intervalle pouvant aller de quelques millisecondes à plusieurs secondes. Les progrès ont permis de savoir qu’en réalité, l’étoile brille en continu. En revanche, ses radiations sont émises par deux points opposés et en tournant, l’objet nous éclaire à intervalle régulier.

Depuis la découverte des pulsars, de nombreux chercheurs travaillent sur ce sujet. D’ailleurs, à ce jour, on en dénombre environ deux milles. La NASA a également organisé plusieurs missions pour les étudier, dont NICER en 2017. Un instrument ayant pour but d’étudier le rayonnement X en provenance des pulsars a été envoyé sur la Station Spatiale internationale (ISS) à bord d’un cargo SpaceX. Selon les porteurs du projet, l’instrument devrait permettre de comprendre la nature de la forme stable la plus dense située dans les noyaux des étoiles à neutrons.

pulsar du Crabe
Crédits : hubblesite.org / Wikipedia

Polémique autour du prix Nobel

Jocelyn Bell a donc mis en évidence le premier pulsar, une découverte majeure en astronomie. Et pourtant, elle n’est pas tout de suite reconnue puisqu’Antony Hewish, son directeur de thèse, reçoit le prix Nobel de physique en 1974. Il partagera d’ailleurs le prix avec le radioastronome Martin Ryle “pour leurs recherches pionnières en radio astrophysique”. Selon les décideurs, Antony Hewish est récompensé pour son rôle décisif dans la découverte des pulsars et Martin Ryle, pour ses observations et ses inventions, en particulier pour la synthèse d’ouverture.

Rapidement, une importante polémique éclate après que le cosmologiste Fred Hoyle, principal détracteur de la théorie du Big Bang, se soit indigné. Selon lui, il est inconcevable que l’on remette le prix Nobel au directeur de thèse et non à la principale intéressée simplement parce qu’elle est son étudiante et/ou qu’elle est une femme. Toutefois, il faut tout de même rappeler que Jocelyn Bell estimait en 1979 qu’il n’y avait là rien d’anormal.

Inspirefest Jocelyn Bell pulsar
Jocelyn Bell lors d’une présentation à l’Inspirefest en 2015.
Crédits : Silicon Republic / Wikipedia

Une scientifique reconnue

La suite de sa carrière post-doctorat est rythmée par des embauches successives à l’Université de Southampton, à l’University College de Londres et à l’observatoire royal d’Édimbourg. Elle deviendra ensuite professeure de physique durant dix ans à l’Open University, une université publique de cours à distance, avant de devenir professeure occasionnelle dans les prestigieuses universités de Princeton (États-Unis) et d’Oxford. Jocelyn Bell sera également présidente de la Royal Astronomical Society (2002-2004), puis de la Royal Society of Edinburgh (2014-2018). Malgré l’absence de prix Nobel, l’astrophysicienne a été récompensée une dizaine de fois. Elle reçoit notamment la Médaille Albert A. Michelson du Franklin Institute en 1973, le Prix Beatrice M. Tinsley de l’Union américaine d’astronomie en 1986 ou encore la Médaille royale de la Royal Society en 2015.

Jocelyn Bell recevra également le Prix de physique fondamentale de la fondation du milliardaire russe Yuri Milner. La récompense de trois millions de dollars fut léguée à l’Institut de physique de l’Université d’Oxford pour créer une bourse à son nom et ainsi aider des catégories d’étudiants sous-représentées en physique. À cette occasion, elle expliquera que l’histoire du pulsar est en partie arrivée parce qu’elle était étudiante et surtout issue d’une minorité (les femmes). Selon l’astrophysicienne, augmenter la diversité dans la physique ne peut donc qu’apporter de bonnes choses.

Enfin, Jocelyn Bell a reçu une douzaine de doctorats honoris causa (à titre honorifique) pour son travail et l’ensemble de sa carrière. Le plus prestigieux établissement à lui faire cet honneur est sans conteste l’Université de Harvard en 2007. En 2010, la chaîne BBC Four a par ailleurs diffusé la première partie de sa série documentaire Beautiful Minds, dont le sujet était Jocelyn Bell. Cette production a ainsi permis d’exposer en détail la carrière et les contributions à l’astronomie de la scientifique.