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A la découverte du soleil

A l’occasion de la semaine des mathématiques (du 15 au 21 mars), la Gazette a choisi de présenter une scéenne, entrée à Normale Sup dans cette matière, qui a utilisé les outils mathématiques tout le long de sa carrière à l’Observatoire de Meudon.

Avant ma rencontre avec Sylvie Sahal-Bréchot, scéenne depuis 60 ans, j’avais évidemment fait une petite recherche Internet. Avec des résultats mitigés : Internet surévalue les événements les plus proches mais ne rapporte guère de publications du XXe siècle. Je savais cependant qu’elle était astrophysicienne émérite (c’était la raison pour laquelle je l’avais contactée), qu’elle avait fait l’essentiel de sa carrière à l’Observatoire de Meudon après des études à Normale Sup’, qu’elle avait dirigé au moins trois thèses. D’après Copains d’avant, elle avait fréquenté le lycée de Saint Cloud dans les années 50.

De ce qu’elle m’avait déjà dit, je savais qu’elle était membre de la chorale la Villanelle (ce qui lui avait fait découvrir la Gazette) et qu’elle était sensible à la place des femmes dans la recherche. J’avais préparé quelques questions, mais avec la ferme intention de lui laisser le choix des sujets abordés. Le résultat est ci-dessous ! Et c’est elle qui dit « je » !

Choisir son orientation

Ma mère était une femme au foyer, situation courante dans mon enfance. On disait de ces femmes « qu’elles ne travaillaient pas » comme si elles ne faisaient rien de leur journée. Des journées au contraire bien remplies. Il n’y avait aucun confort moderne : ni lave-linge, encore moins de sèche-linge, ni frigo, ni aspirateur, pas grand-chose en fait. On taillait et cousait tous les vêtements à la maison, on tricotait tout aussi (pulls, chaussettes), on les réparait, toujours à la maison.

Ma mère me poussait à devenir enseignante, un bon moyen selon elle de concilier une vie professionnelle et une vie de mère de famille. Elle me laissait le choix de la matière ! Je me plaisais dans beaucoup de disciplines : maths, physique, sciences naturelles mais aussi latin grec, histoire, géographie. J’ai fini par choisir celles qui me demandait le moins de travail : les maths et la physique.

Donc, après le bac, direction la prépa, Maths Sup et Spé au lycée Fénelon. En guise de concours, il n’y avait à l’époque pas grand-chose pour les filles : Polytechnique et les Mines leur étaient fermés. Donc je passe et réussis Normale Sup de jeunes filles (ENS Sèvres). Au bout d’un mois et demi, je me suis rendu compte que j’aimais surtout les maths appliquées et j’ai  choisi la physique, qui était un formidable terrain d’application des mathématiques. Et puis, je rêvais toujours d’astronomie. Je découvrais le mot “astrophysique”.

Au bout d’un an, on me demande ce que je veux faire et j’évoque l’astrophysique. On me met alors en relation avec une autre élève plus âgée qui prépare une thèse en astrophysique et c’est ainsi que je vais me retrouver à l’observatoire de Meudon.

Entretemps, je prépare l’agrégation, ce qui m’amène en stage au lycée Marie Curie. Je fais un cours pendant lequel je laisse libre cours quelques minutes à ce qui me passionne, qui semble intéresser les élèves. Ma tutrice me rappelle alors que je dois suivre le programme et ne pas faire de digressions, même si l’actualité est tentante avec les premiers lancements de fusées spatiales à ce moment : je comprends que ce type d’enseignement n’est pas pour moi. C’est donc tout naturellement qu’après cinq ans comme enseignante à “Sèvres“, tout en préparant et soutenant ma thèse à l’Observatoire de Meudon, je me retrouve au CNRS, en tant que chercheuse.

Atmosphères des étoiles et champ magnétique du soleil

Il y a une spécialisation du travail parmi ceux qui font de l’astrophysique. Certains ont en charge les télescopes, d’autres proposent des programmes d’observation, qui sont acceptés ou pas. Mon travail est plutôt dans l’interprétation des données, en particulier les calculs. Pendant ma thèse, j’ai développé une méthode de physique atomique destinée à participer à l’interprétation des raies spectrales (voir note 1) visibles dans les atmosphères des étoiles et de leur élargissement.  C’est après ma thèse, dans les années 70, que je me suis orientée vers l’étude des couches extérieures du soleil et plus particulièrement de leur champ magnétique.

On connait ces fameuses raies spectrales depuis le XVIIIe siècle. On a appris progressivement à les interpréter depuis le tout début du XXe siècle pour connaitre la composition du corps émettant la lumière, sa température, et même sa vitesse relative (par rapport à nous). Mais pour passer des observations aux résultats, il faut des calculs assez complexes (voir note 2). J’ai donc utilisé des moyens de calcul de plus en plus puissants : d’abord ma table de logarithme et ma règle à calcul, au tout début des années 60, puis j’ai appris à programmer en Fortran avec tous les collègues (tous jeunes comme moi).

Petit à petit, les calculs sur ordinateur ont complété puis remplacé règle à calcul et table de logarithmes. Dans les années 65-70, j’utilisais l’ordinateur de l’Observatoire de Meudon, qui occupait une pièce entière, mais qui devint vite insuffisant. A partir des années 70, j’ai utilisé aussi l’ordinateur du CNRS et, pour cela, il fallait faire des “demandes de temps de calcul”. Il y eut aussi un autre ordinateur à Meudon, puis d’autres, localisés aussi dans le Centre de calcul de Meudon. A partir des années 80, il y eut des “consoles“ dans des salles collectives de différents bâtiments de l’Observatoire et reliées par câbles informatiques au centre de calcul. Les cartes perforées ont disparu, les listings de résultats aussi. Puis au tournant des années 90, les astrophysiciens ont fait partie des tout premiers scientifiques à avoir leur propre ordinateur dans leur bureau relié à Internet et donc au reste du monde.

Lors d’une réunion scientifique en 1974, j’ai rencontré un astronome qui cherchait quelqu’un pour interpréter les résultats de ses observations effectuées au coronographe du Pic du Midi (coronographe, instrument qui permet d’observer la couronne solaire en dehors des éclipses) et nous avons entamé une coopération fructueuse avec une jeune thésarde, élève alors à l’ENS Sèvres, qui a ainsi commencé une thèse, et qui a développé et étendu ses recherches sur le sujet  pendant toute sa carrière au CNRS, également à l’Observatoire de Paris à Meudon.

Encadrement de thèses et coopérations

J’ai suivi très vite des étudiants en thèse. Le soutien apporté par le directeur de thèse peut être très variable : certains ont besoin d’un accompagnement au jour le jour, d’autres sont beaucoup plus autonomes. Dans certains cas, j’étais co-directrice de la thèse, c’est-à-dire que j’accompagnais un thésard sur la partie de son sujet qui relevait plus de mon domaine que de celui de son autre directeur de thèse.

Les collaborations se sont aussi faites à un niveau international : j’ai accueilli vers 1980 un post doc venu de Belgrade, avec qui j’ai publié ensuite plus de 150 articles, puis construit une base de données ouverte sur notre sujet. A partir des années 90, j’ai accueilli, en encadrement direct ou en co-tutelle, plusieurs étudiants tunisiens brillants que leur pays envoyait dans l’espoir de fonder ensuite sur place une équipe de recherche. L’un est maintenant aux U.S.A. sur un très beau poste.

Fonctions de direction

Quelques années après ma thèse, j’ai été chargée de diverses responsabilités administratives et scientifiques.

J’ai d’abord été directrice du Département d’Astrophysique fondamentale (plus d’une centaine de personnes) de l’Observatoire de Paris. J’ai été le première femme directrice de département. Puis j’ai eu pendant plus de 10 ans des fonctions à la direction scientifique du CNRS, au département TOAE (Terre, Atmosphère, Océan, Espace), puis Institut des Sciences de l’Univers, où je m’occupais de l’astronomie en tant que chargée de mission à temps partiel. Cela m’a conduite à participer à des réunions où je me retrouvais la seule femme. Pourtant, à mon arrivée à Meudon, il y avait à peu près 30 % de femmes parmi les chercheurs, proportion qui a perduré longtemps mais qui diminue maintenant. Cette situation s’est reproduite à d’autres occasions. J’ai eu plusieurs responsabilités internationales. J’ai notamment présidé le Conseil d’administration du télescope solaire franco-italien des Canaries. Je crois que j’étais une des rares femmes à avoir ce type de responsabilités dans le monde des télescopes internationaux. Petit à petit, la situation évolue, il commence à y en avoir un peu plus.

Je continue à travailler à l’Observatoire (en télétravail dans cette période de pandémie) : je suis devenue chercheuse émérite.

L’évolution de la recherche

Quand j’ai commencé, la situation était très favorable à mon domaine : De Gaulle voulait que la France soit présente dans le spatial et cela a eu des conséquences sur les budgets. La situation a commencé à changer autour du milieu des années 70 (à cause de la crise pétrolière), les postes créés sont devenus rares. Mais à l’époque, on était assez libre d’utiliser son budget pour orienter les recherches en fonction des idées et des opportunités. Maintenant, il faut proposer de nombreux projets de recherche avant que certains soient finalement acceptés. La part administrative du travail a considérablement augmenté.

La place des femmes

Les sciences ne manquent pas de femmes de talents, mais elles ne leur donnent pas forcément toute la place qu’elles méritent. Les femmes doivent aussi gérer leur rôle de mère : par exemple, je devais organiser la garde de mes enfants quand je voyageais. Heureusement, je pouvais compter sur le fort soutien de mon mari, enseignant. Les cursus actuels, beaucoup plus longs et pleins d’incertitudes pendant tout le début de carrière (thèse, post doc, postes provisoires…) sont encore plus compliqués pour les femmes si elles veulent aussi fonder une famille et avoir des enfants.

Nous pourrions continuer longtemps ainsi, mais il a bien fallu limiter ici ce que Sylvie Sahal-Bréchot pouvait raconter de son métier et de son histoire. Elle a bien évidemment beaucoup de choses à raconter et on ne peut qu’envier ses petites-filles qui pourront en profiter. Ce que je retiendrai, après l’avoir écoutée et avoir échangé avec elle, c’est d’une part la passion qu’elle a eu de son travail, passion qu’elle conserve manifestement encore et qui a probablement conduit sa fille à se lancer elle aussi dans une carrière de recherche. Et d’autre part ce mélange d’assurance et d’humilité qu’on retrouve souvent chez ces femmes qui ont eu d’importantes responsabilités sans pourtant chercher ni le pouvoir ni à écraser les concurrents. Elle fait penser à d’autres femmes dont la Gazette a déjà parlé :
> La raison militante d’Hélène Langevin,
> La passion du Savoir


Note 1 : les raies spectrales

Un prisme décompose la lumière en ses différentes couleurs, parce qu’il modifie la direction de la lumière en fonction de la longueur d’onde. C’est ce qui se passe dans un arc en ciel, les gouttes d’eau dans l’air servant alors de prisme. En 1752, le physicien écossais Thomas Melvill a découvert que l’intensité de chacune des parties de la lumière n’était pas identique, et que les zones les plus intenses dépendaient du composé qui a émis la lumière (il a mis en évidence une forte raie lumineuse dans le jaune pour le sodium). La dispersion de la lumière se faisant selon les longueurs d’onde, chaque raie correspond à une longueur d’onde donnée.

On a pu montrer plus tard que l’émission d’un photon selon une longueur d’onde donné dépendait du changement de niveau d’énergie dans un atome, selon la formule de Bohr ΔE = hc/l , oùh est la constante de Planck et c la vitesse de la lumière. Or, pour un atome donné, la valeur ΔE ne peut prendre que des valeurs bien particulières (la suite des valeurs est discontinue). La conséquence est qu’on peut identifier les différents atomes présents dans un corps qui émet de la lumière, en fonction des raies spectrales émises. Mais en pratique, les raies ne sont pas concentrées sur une seule ligne, en raison de plusieurs phénomènes conduisant à leur élargissement : l’article de Wikipédia cite ainsi l’élargissement naturel lié au principe d’incertitude, l’élargissement Doppler, l’élargissement par effet Stark et l’élargissement collisionnel. Ce dernier a en particulier fait l’objet de travaux de Sylvie Sahal-Bréchot. Pour plus d’explications, voir cette petite vidéo pour élèves de seconde

On a aujourd’hui la définition suivante : Une raie spectrale est une ligne sombre ou lumineuse dans un spectre électromagnétique autrement uniforme et continu. Les raies spectrales sont le résultat de l’interaction entre un système quantique (généralement des atomes, mais parfois aussi des molécules ou des noyaux atomiques) et le rayonnement électromagnétique.


Note 2 : regard sur le travail de Sylvie Sahal-Bréchot et clin d’oeil aux amateurs

Sylvie Sahal-Bréchot a notamment travaillé sur l’élargissement des raies spectrales par choc. Sa thèse, passée en 1969, est publiée, ce qui ne se faisait guère à l’époque, en libre accès dans la revue Astronomy and Astrophysics de 1969). Henri Van Regemorter (son directeur de thèse qui travaillait à l’Observatoire), lui en a proposé le sujet, très novateur à l’époque, et en plein développement (elle travaille toujours dessus !). Un article cosigné par les deux chercheurs, publié en janvier 1964, est intitulé « théorie générale de l’élargissement par choc ». La définition ci contre, au début de l’article donne une idée du type de travail mené par les chercheurs.

L’article lui même débute par le résumé ci-dessous :

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