Une doctorante de 24 ans détecte un signal étrange et signe la plus grande découverte de l'astronomie

Il ne s'agissait que d'un minuscule gribouillis sur une bande de papier millimétré, facile à manquer. Mais l'étudiante en doctorat de 24 ans qui l'a repéré au milieu de l'été 1967 a su instantanément qu'il n'avait rien à faire là. Jocelyn Bell Burnell analysait chaque nuit, à la main, des centaines de mètres de données provenant d'un nouveau radiotélescope de l'Université de Cambridge. L'instrument, un champ de poteaux en bois et de câbles couvrant près de deux hectares, était conçu pour étudier le scintillement de sources radio lointaines. Ce qu'elle vit à la place était un train d'impulsions provenant de la même zone du ciel, avec une régularité de métronome frisant le mécanique.

Son superviseur, Antony Hewish, a d'abord pensé à des interférences provenant d'un émetteur voisin. Bell Burnell n'était pas convaincue. Elle a continué à passer les graphiques au peigne fin et a retrouvé le signal : une impulsion inébranlable toutes les 1,337 secondes. Lorsqu'elle a présenté les preuves à Hewish, la première réaction de l'équipe fut l'incrédulité. Ils ont baptisé la source « LGM-1 », pour Little Green Men (petits hommes verts), sur le ton de la plaisanterie. Le nom était une blague, mais les données étaient d'un sérieux mortel.

Comment une doctorante de 24 ans a repéré le signal qui est devenu les pulsars

La découverte de Bell Burnell n'est pas née d'un unique moment eurêka. Elle avait passé des semaines à étudier les relevés de l'Interplanetary Scintillation Array, un télescope qui produisait environ 30 mètres de papier par jour. Le réseau était composé de plus de 1 000 antennes dipôles réparties sur un champ, et il enregistrait les changements de luminosité radio des sources cosmiques au passage du vent solaire. Le résultat du télescope était entièrement analogique — aucun ordinateur numérique pour signaler les anomalies — donc repérer un signal signifiait entraîner son œil à reconnaître ce qui était normal de ce qui ne l'était pas.

Cet été-là, Bell Burnell a remarqué une marque faible qui ne semblait pas tout à fait aléatoire, occupant environ un demi-centimètre de papier. Il a fallu des observations répétées avant qu'elle puisse se convaincre qu'il s'agissait d'un phénomène réel. L'impulsion était trop rapide pour être une étoile, trop stable pour être une planète, et provenait d'une coordonnée céleste fixe. Lorsque Hewish et son équipe ont exclu les interférences terrestres et les satellites en orbite, la seule explication restante — une balise artificielle d'une civilisation extraterrestre — semblait à la fois alléchante et absurde.

En quelques semaines, Bell Burnell a trouvé trois autres sources pulsantes dans d'autres régions du ciel. L'hypothèse extraterrestre s'est effondrée. Si plusieurs civilisations aux antipodes de la galaxie signalaient toutes sur des longueurs d'onde radio avec une telle cohérence, elles devraient être de mèche. L'explication la plus plausible, a réalisé l'équipe, était qu'ils étaient tombés sur un tout nouveau type d'objet astronomique.

La naissance d'une nouvelle classe d'objets stellaires

Les physiciens ont rapidement identifié ces signaux comme provenant d'étoiles à neutrons — les cœurs effondrés d'étoiles massives ayant éjecté leurs couches externes lors d'explosions de supernovae. Ces objets, d'à peine 20 kilomètres de diamètre, concentrent plus de masse que le Soleil dans une sphère si dense qu'une cuillère à café pèserait des milliards de tonnes. En tournant sur eux-mêmes, leurs champs magnétiques, des billions de fois plus puissants que celui de la Terre, projettent des particules chargées en faisceaux de rayonnement étroits qui balaient le cosmos. Si l'un de ces faisceaux pointe vers la Terre, nous percevons une impulsion, un peu comme le flash d'un phare.

La découverte des pulsars a prouvé que les étoiles à neutrons étaient réelles et non de simples curiosités théoriques. Elle a ouvert un nouveau domaine de l'astrophysique axé sur le comportement de la matière aux densités nucléaires et sous une gravité inimaginable. Au cours des décennies suivantes, les pulsars sont devenus des laboratoires pour étudier la relativité générale, l'évolution stellaire et même la structure de l'espace-temps. Certains pulsars millisecondes tournent des centaines de fois par seconde avec une stabilité rivalisant avec celle des horloges atomiques, ce qui en fait des outils exquis pour détecter les ondes gravitationnelles.

Une omission du prix Nobel qui résonne encore dans la science

En 1974, le prix Nobel de physique a été décerné à Hewish et à son collègue Martin Ryle pour leurs travaux sur les radiotélescopes et la découverte des pulsars. Bell Burnell, la doctorante de 24 ans qui avait repéré le signal en premier, n'était pas sur la liste. Cette décision a déclenché un débat sur le crédit scientifique qui ne s'est pas éteint. Sir Fred Hoyle, l'éminent astronome, a critiqué publiquement le comité, arguant que le rôle crucial de Bell Burnell avait été ignoré. De nombreux historiens des sciences s'accordent à dire que si Hewish a conçu l'instrument et dirigé la campagne d'observation, c'est Bell Burnell qui a reconnu l'anomalie et l'a traquée avec persévérance.

Cette omission est devenue une référence dans les discussions sur le genre et la reconnaissance dans le monde scientifique. Bell Burnell elle-même a toujours minimisé toute injustice, notant qu'elle n'était qu'étudiante à l'époque et que le prix Nobel est généralement décerné à des figures établies. « Je crois que cela dévaluerait les prix Nobel s'ils étaient décernés à des étudiants chercheurs, sauf dans des cas très exceptionnels », a-t-elle déclaré à la BBC des années plus tard. Pourtant, l'épisode souligne à quel point le travail des jeunes chercheurs — en particulier les femmes — peut être rendu invisible dans les grandes découvertes.

L'héritage du signal qu'une doctorante de 24 ans a repéré il y a 60 ans

Près de six décennies plus tard, le « petit gribouillis » de Bell Burnell continue de faire avancer la science de pointe. Les astronomes connaissent aujourd'hui plus de 3 000 pulsars, chacun étant le vestige rayonnant d'une catastrophe stellaire. Les chercheurs les utilisent pour cartographier la galaxie, mesurer les distances cosmiques et tester les théories sur le destin ultime de la matière. La première preuve indirecte des ondes gravitationnelles est venue en 1974 d'un système binaire de pulsars découvert par Russell Hulse et Joseph Taylor — une découverte qui a valu son propre prix Nobel et a confirmé la relativité générale d'Einstein dans un nouveau régime.

La carrière de Bell Burnell a été florissante. Elle a dirigé de grands observatoires, a milité pour la diversité en physique et a reçu en 2018 le Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics, doté de 3 millions de dollars. Elle a fait don de la totalité de la somme pour financer des bourses destinées aux femmes, aux minorités ethniques et aux réfugiés étudiant la physique — une décision qui a suscité une admiration généralisée. Son histoire, de l'étudiante observant des lignes tracées à la figure révérée de l'astronomie, reste l'un des récits les plus fascinants de la science moderne.

Le signal qu'une doctorante de 24 ans a repéré dans un laboratoire exigu de Cambridge a fait bien plus que révéler une nouvelle espèce cosmique. Il a prouvé que l'univers, même dans ses morts les plus extrêmes, peut produire d'étonnantes balises qui nous guident à travers l'obscurité.

Sources

• Nature (article de 1968 annonçant la découverte des pulsars)
• Archives de l'Université de Cambridge sur Jocelyn Bell Burnell
• Annonce de la Breakthrough Prize Foundation (2018)
• Interviews de Bell Burnell par la BBC