5 questions à Jocelyn Bell, lauréate de la Grande médaille de l'Académie des sciences 2018

Le 20 novembre 2018, le Professeur Jocelyn Bell recevait la récompense scientifique la plus prestigieuse de l’Académie des sciences, la Grande médaille. Sa découverte des pulsars, objets astronomiques identifiés par la régularité de leurs impulsions radio, a eu d’immenses répercussions en astrophysique et en physique en général. En tant que citoyenne du monde, Jocelyn Bell encourage fortement les minorités à s’impliquer dans la recherche scientifique.

Comment avez-vous découvert les pulsars ?
Par hasard ! En 1967, doctorante à l’Université de Cambridge, je travaillais sur un projet pour lequel j’étais la première à utiliser un nouvel instrument, un radiotélescope, qui détecta des signaux inattendus. J’eus la chance de les remarquer alors qu’ils ne représentaient qu’une infime partie des données : 5 mm sur un relevé de 500 mètres ! A l’époque, j’avais le sentiment d’être un imposteur : en tant que femme venant du Nord du pays, je ne me sentais pas à ma place dans l’atmosphère policée, civilisée, pleine de confiance en soi, de Cambridge. J’avais donc décidé de travailler avec acharnement pour ne pas me sentir coupable le jour où l’on me renverrait ! Lorsque je décrivis ces étranges signaux radio à mon directeur de thèse, Antony Hewish, il me conseilla d’en effectuer un enregistrement à plus haute fréquence temporelle pour disposer d’une vue élargie. Mais les signaux avaient disparu ! Au bout d’un mois, mon inquiétude étant à son comble, je finis par capter une suite régulière d’impulsions radio…

Comment avez-vous déterminé la cause de ces impulsions ?
Il a fallu faire preuve d’une grande imagination. La première réaction de mon directeur de thèse fut de considérer qu’il s’agissait d’une interférence humaine. Mais non : ces impulsions avaient lieu quatre minutes plus tôt chaque jour, ce qui concorde avec un jour stellaire, et non solaire. Il voulut ensuite vérifier l’hypothèse "LGM" : était-ce des Petits Hommes Verts (Little Green Men) sur une autre planète ? Si oui, alors, par effet Doppler, la période des signaux aurait été plus courte à chaque fois que cette planète serait passée près de la nôtre. Ce qui n’était pas le cas. D’autres possibilités furent éliminées. En fin de compte, un collègue estima que la source des impulsions était à 200 années-lumière, donc au-delà du soleil mais encore dans la Voie lactée. Assez vite, puisque l’on savait quoi chercher, d’autres pulsars ont commencé à être découverts. A l’été 1968, l’un d’eux a été trouvé dans la nébuleuse du Crabe. Il ralentissait progressivement. Ce qui impliquait qu’il ne vibrait pas, sans quoi il aurait accéléré avant de s’arrêter, mais qu’il tournait sur lui-même. Ce devait donc être une étoile à neutrons.

Pourquoi cette découverte est-elle importante ?
C’est la découverte de quelque chose de nouveau : personne n’avait pris au sérieux l’idée, de 1934, que, lors de leur explosion en supernova, les étoiles massives voyaient leur cœur se concentrer pour former une "étoile à neutrons"... pourtant les voilà devant nous ! Ces étoiles à neutrons sont extrêmement denses – autant que si le bouchon d’une bouteille en plastique contenait toute la population mondiale. La gravité y est donc extrêmement forte : si un objet tombait sur une étoile à neutrons, il toucherait le sol à la vitesse de la lumière ! Et le centre, à seulement 10 km de profondeur, a une densité 1010 fois supérieure à celle de la surface. Il ne contient sans doute que des particules élémentaires. Toutes ces données élargissent considérablement notre champ de compréhension. Les pulsars, qui tournent très vite, comptent parmi les horloges les plus précises de l’univers, ce qui nous permet de tester la théorie de la gravité d’Einstein : dans leur champ de forte gravité, la trajectoire d’un objet est-elle toujours indépendante de sa composition ? Enfin, des observations réalisées sur des systèmes à deux pulsars ont mis en évidence l’existence des ondes gravitationnelles. La découverte des pulsars est vraiment très féconde, et la Grande Médaille de l’Académie des sciences en est un merveilleux symbole.

Les pulsars ont-ils aussi amélioré la visibilité académique de l’astrophysique ?
Sans aucun doute. L’astrophysique n’avait jamais eu de Prix Nobel avant qu’Antony Hewish ne le reçoive en 1974. J’étais fière que mes étoiles aient convaincu le jury de la valeur scientifique de l’astronomie. Je savais aussi que cela créerait un précédent : depuis, une vingtaine d’astronomes ont reçu le Prix Nobel de physique.

Être une femme a-t-il eu un effet sur votre carrière scientifique ?
Il me semblait normal que le jury du Prix Nobel ne remarque pas l’étudiante en post-doc que j’étais et n’ait rendu hommage qu’à mon directeur de thèse. Je ne crois pas que cela ait été une question de différence sexuelle, même s’il y avait très peu d’étudiantes ou de directrice de thèse. J’avais déjà un mari et un enfant, cela dit : durant toute ma carrière, être une femme a eu des répercussions sur l’organisation de mon travail. La société britannique a longtemps cru qu’il était honteux pour une femme de travailler. En tant que femme, j’ai pourtant apporté de nouvelles façons de penser à l’Université de Cambridge ! Actuellement, les pays anglophones ont une proportion d’astrophysiciennes inférieure à la moyenne, les pays les plus équitables étant dans le Sud de l’Europe, y compris en France, et en Amérique du Sud. Mais l’enjeu est plus large. J’ai donné à l’Institute of Physics les 3 millions de dollars du Special Breakthrough Prize que l’on m’a décerné, afin d’aider les femmes, les membres de minorités ethniques sous-représentées et les étudiants réfugiés à devenir chercheurs en physique. Dans l’intérêt de la science, il faut promouvoir la diversité !

Propos recueillis par Nicolas Rigaud

La Grande médaille 2018 de l'Académie des sciences est décernée à Jocelyn Bell, astrophysicienne, professeur à l’université d’Oxford, Royaume-Uni. Pionnière dans le domaine de la radio-astronomie, Jocelyn Bell a découvert les pulsars en 1967 durant sa thèse à Cambridge, UK. Cette découverte, publiée dans Nature en 1968, a donné lieu au prix Nobel de physique en 1974 pour son directeur de thèse Anthony Hewish et son conseiller de thèse Martin Ryle. Elle s'est ensuite confirmée comme un des leaders de son domaine, et a été très active au niveau de l'enseignement, de la diffusion des connaissances. Jocelyn Bell en particulier s'est beaucoup investie pour améliorer les conditions de carrière des femmes scientifiques. Elle a effectué des travaux dans tout le spectre électromagnétique, étudiant les objets très variables, comme les étoiles binaires-X, les sursauts gamma ou les quasars, dans les longueurs d'onde X, gamma, infrarouge. En reconnaissance de ses réalisations, Jocelyn Bell a reçu d'innombrables récompenses et honneurs, y compris celles de Commandeur puis Dame de l'Ordre de l'Empire britannique, le prix Oppenheimer en 1978, et la médaille Herschel 1989 de la Royal Astronomical Society, dont elle sera présidente de 2002 à 2004.
Elle a été présidente de l'Institut de physique de 2008 à 2010 et a été présidente de la Royal Society of Edinbourg depuis 2014. Jocelyn Bell a également des diplômes honorifiques d'un éventail d'universités trop nombreuses pour être mentionnées.
L'Académie lui a rendu hommage à l'occasion de la remise solennelle de son prix sous la Coupole de l'Institut de France, le 20 novembre 2018.