DE L'ASTRONOMIE : ciel lointain (9)

Voici quelques courts articles parus sur le site Facebook du blog

LA MATIÈRE NOIRE, CETTE INCONNUE

     Nous évoquions il y a peu la matière noire de l'Univers, invisible mais seule à même d'expliquer les anomalies gravitationnelles des galaxies dans leurs parties visibles : celles-ci tournent en effet trop vite sur elles-mêmes ce qui sous entend la présence d'un élément supplémentaire baptisé matière noire (représentant 25 % de l'Univers contre 3% pour la matière visible, c'est-à-dire galaxies, nuages de gaz, etc.).

     Des chercheurs de l'université de Waterloo (Ontario - Canada) affirment avoir obtenu une image composite de cette fameuse matière noire en exploitant les clichés de 23 000 galaxies situées à 4,5 milliards d'années-lumière (voir l'image ci-dessus). Leur procédé ? Capter les infimes déformations des images galactiques lointaines sous l'influence de masses inconnues (par la technique des lentilles gravitationnelles que nous avons déjà évoquée).

     Les scientifiques de Waterloo en sont certains : non seulement la matière noire existe mais elle s'étend d'une galaxie à l'autre en des sortes d'immenses filets et ce d'autant plus que les galaxies sont plus proches les unes des autres.  Même si cette découverte ne remet nullement en cause le modèle standard de l'Univers actuellement en vigueur (bien au contraire puisqu'il prédisait les filaments de matière noire en question), elle ne nous apprend pas grand chose sur la dite matière noire... mais seulement qu'elle existe et ce n'est déjà pas si mal !

voir aussi l'article : matière noire et énergie sombre

BULLE CÉLESTE

     Dans la constellation du Grand Chien, à environ 5200 années-lumière de nous, gonfle une énorme bulle cosmique. Énorme, en effet, puisqu'elle couvre 2/3 de degré sur le ciel (1/2 degré pour la pleine Lune). Rapportée à sa distance, la bulle (nommée Sharpless 2-308) s'étend en réalité sur près de soixante années-lumière.

     L'origine de cet objet plutôt spectaculaire est une étoile géante bleue qui est sur le point de se transformer en supernova (pour les initiés, on  parle alors ici d'une étoile de Wolf-Rayet). Dans quelques milliers d'années, en explosant, cette étoile illuminera toute la galaxie au point, vu de l'extérieur, d'effacer la luminosité des milliards d'étoiles qui l'entourent.

     Sur la photo, l'étoile en question est celle qui se trouve près du centre de la bulle. Elle expulse par à-coups de la matière qui vient balayer celle déjà émise : les vents solaires provoqués par l'étoile dispersent alors l'ensemble sous la forme de cette nébuleuse concentrique. Le phénomène dure depuis environ 70 000 ans et lorsque l'on dit que la géante bleue est sur le point d'exploser, il faut bien sûr comprendre qu'on parle en termes astronomiques et en aucun cas par comparaison à la durée d'une vie humaine.

     À quelques années-lumière de distance du phénomène, le spectacle doit être féérique mais il vaudra mieux ne pas être là lorsque la supernova explosera.

Image : la nébuleuse Sharpless 2-308
Crédits :Anis Abdul (ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U)

voir aussi l'article : étoiles géantes

LE GRAND VIDE DE L'ESPACE

     La physique quantique l'affirme : le vide ne peut jamais être totalement vide car le vide intégral, total, absolu n'existe pas ! À l'échelon macroscopique toutefois l'affaire semble différente car, entre les étoiles et plus encore entre les galaxies, il semble bien n’exister que… rien, du néant, du vide... sauf que ce vide, ici aussi, n'est pas total puisqu'on estime que, entre les galaxies, on trouve environ 10 atomes par mètre-cube, 100 000 fois moins que dans le vide entre les étoiles (vide interstellaire).

      Le vide interstellaire (ou intersidéral) contient donc de la matière, certes fort diluée, mais parfois dense à certains endroits comme dans les nuages de gaz ou de poussières. Cette matière participe à la création de nouvelles étoiles et, de temps à autre, ce sont les restes d'une étoile antérieure qui contribuent à inséminer le futur du cosmos.

     Sur la photo ci-dessus, on peut voir l’image du rémanent (l’enveloppe externe de l’étoile projetée dans l’espace) d’une supernova appelée Puppis A. Cet objet était situé à 7 000 années-lumière de nous et il termina sa vie il y a 3 700 ans. Le rémanent forme une espèce de coquille pas tout à fait sphérique et est occupé en son centre par une étoile à neutrons (le reste central de l'étoile) qui explique le fort rayonnement X toujours perceptible malgré le temps passé. Le rémanent continue de s’étendre en se diluant et occupe à présent près de 60 années-lumière de large.

     Sur l'image du rémanent de Puppis A, on peut distinguer en rouge l'hydrogène et l'azote tandis que, en bleu, on aperçoit des fibrilles d’atomes d’oxygène choqués. Tous ces éléments sont susceptibles d’être réutilisés pour construire de nouveaux astres. Non, décidément, l’espace intersidéral n’est pas vide.

Image Crédit & Copyright: Don Goldman, ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

M7, L'AMAS DE PTOLÉMÉE

     Déjà observé par Ptolémée et décrit par lui en 130 après J.C., cet amas est dit "ouvert". Rappelons que ce type d'objets associe quelques centaines d'étoiles, toutes nées à partir d'un même grand nuage de poussière et de gaz (ce qu'on appelle une nébuleuse diffuse). De ce fait, ces étoiles sont très semblables en âge et en composition chimique et seules leurs tailles respectives les différencient. La proportion d'étoiles bleues, jaunes ou rouges permet d'estimer l'âge de l'amas (plus il y d'étoiles bleues, plus ils sont jeunes). Peu à peu, ces étoiles sont amenées à se séparer et à vivre leurs vies de façon indépendante.

     Il existe, à l'inverse, des amas dits "fermés" en ce sens que les quelques millions d'étoiles qui les composent se répartissent sur une zone réduite d'où les fortes liaisons gravitationnelles : ceux-ci (environ 200 pour la Voie lactée) sont nés en même temps qu'elle.

     Mais revenons à M7. D'après les spécialistes, c'est l'un des plus beaux amas que l'on puisse contempler. Il se situe dans la queue de la constellation du Scorpion et est dominé par de brillantes étoiles bleues ce qui souligne sa jeunesse (les scientifiques lui accordent environ 200 millions d'années ce qui situe sa naissance à l'heure des dinosaures sur Terre). Il est situé à environ 1000 années-lumière de nous et son diamètre est de 25 années-lumière.

     Pour obtenir l'image ci-après, il a fallu un très long temps d'exposition ce qui explique l'importance des poussières et surtout la présence de millions d'étoiles en arrière-plan (la vue est en direction du centre de la galaxie).

Photo : M7, amas ouvert dans le Scorpion

Crédit & Copyright: Roberto Colombari),ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

voir aussi l'article : amas globulaires et traînards bleus

LA GALAXIE DU MARSOUIN

     On oppose souvent les galaxies spirales (comme notre Voie lactée avec ses bras spiraux) et les galaxies elliptiques en forme de ballon de rugby, plus anciennes et donc composées d'étoiles plus âgées.

     À environ 300 millions d'années-lumière de nous, dans la constellation de l'Hydre, existe le système dit de Arp 142 qui associe deux galaxies, une spirale (NGC 2936) située en haut de la photo ci-après (prise par le télescope spatial Hubble) et une elliptique plus massive (NGC 2937) qui se trouve plus bas sur l'image.

     Toutefois, comme on peut le voir, la galaxie spirale a pris une drôle de forme : elle semble se dilacérer. Il y a plusieurs centaines de millions d'années, elle devait être une spirale tout à fait classique mais elle a été attirée vers la galaxie elliptique par d'extraordinaires forces gravitationnelles. Du coup, elle en est toute déformée. Dans quelques dizaines de millions d'années, ces deux galaxies vont fusionner.

     En raison de sa forme, on a baptisé la galaxie spirale déformée la galaxie du marsouin tandis que l'ensemble des deux (Arp 142) est comparé à un pingouin qui protégerait son œuf. À noter que le "bec du marsouin" est particulièrement bleu ce qui s'explique par la création de nombreuses étoiles en raison des forces de gravité. Dans tous les groupes de galaxies, si celles-ci sont suffisamment proches les unes des autres, elles s'attirent afin de ne plus former à terme qu'une seule et immense galaxie. Ce sera également le sort de la Voie lactée, de la galaxie d'Andromède et des quarante à soixante galaxies qui composent notre propre groupe local.

photo : NASA, ESA, Hubble, HLA; retraitement & Copyright: Raul Villaverde

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voir aussi l'article : les galaxies cannibales

LA PLUS LOINTAINE GALAXIE DU GROUPE LOCAL

     Les milliards de galaxies qui peuplent l'Univers s'éloignent de nous. Toutes ? Pas tout à fait : une cinquantaine d'entre elles (dont la galaxie d'Andromède) sont liées à notre Voie lactée par les forces gravitationnelles (ce qui est impossible pour les autres qui sont trop éloignées). Ce groupe d'environ cinquante galaxies dont la nôtre est appelé le groupe local.

     À environ 3 millions d'années-lumière de nous, en regard de la constellation de la Baleine, on peut apercevoir une galaxie naine solitaire baptisée WLM, du nom des trois astronomes, Wolf, Lundmark et Melotte, qui l'ont découverte. Elle est si éloignée que, pour certains scientifiques, elle n'a peut-être jamais interagi avec les autres galaxies du groupe. Pour d'autres (les plus nombreux), elle fait bien partie de notre groupe tant les distances avec les autres galaxies de l'Univers sont gigantesques et du fait qu'elle ne s'éloigne pas de nous.

     Quoi qu'il en soit, elle possède bien des lieux de formation d'étoiles trahis par leur teinte rosée tandis qu'on trouve à proximité des flopées d'étoiles jeunes et bleues. En revanche, le halo central (d'environ 8000 années-lumière) est, comme cela est prévisible, composé d'étoiles plus anciennes dont la coloration globale tend vers le rouge.

    À terme, WLM rejoindra l'énorme galaxie qui sera formée par la jonction des galaxies du groupe local mais dans bien longtemps puisque la fusion de la Voie lactée et d'Andromède n'est pas prévue avant 3 à 4 milliards d'années : la supergalaxie résultante (déjà baptisée Milkdromeda - en français, Milkomède) pourra alors "attirer" WLM pour l'inclure dans sa population centrale de milliers de milliards d'étoiles...

Image : la galaxie WLM photographiée par l'OmegaCam de l'Observatoire européen austral du Paranal
Crédits : ESO, VST/Omegacam Local Group Survey
 

FAIRE DU NEUF AVEC DU VIEUX

     La vue ci-dessus pointe sur l'amas de galaxie Abell 3574 qui se trouve en regard de la constellation du Centaure. Au centre de la photo, à environ 200 millions d'années-lumière de notre Voie lactée, on peut distinguer une galaxie nommée NGC 5291 et un objet proche appelé galaxie du Coquillage. Plus bas on aperçoit des trainées gravitationnelles constellées de petites condensations qui ont l'allure de galaxies naines mais, fait significatif, ces condensations ne possèdent pas d'étoiles anciennes : les étoiles jeunes y sont largement prédominantes et on peut également y voir des pouponnières d'étoiles. Pourquoi cet aspect plutôt étrange ? Parce qu'il s'agit en réalité de la conséquence d'une collision ancienne entre galaxies et les condensations, anormalement riches en éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium, sont très certainement le résultat du recyclage des débris issus de NGC 5291. Comme quoi, dans le cosmos, rien ne se perd jamais vraiment...

Crédit image : eternosaprendizes.com.
 

NÉBULEUSE DE L'ESQUIMAU

    Située dans la constellation des Gémeaux et à 3 750 années-lumière de la Terre, cette nébuleuse planétaire est visible avec de petits instruments voire une très bonne paire de jumelles mais c'est avec le télescope spatial Hubble qu'elle prend toute sa signification (photo ci-dessus). Certains en effet y devinent le visage d'un esquimau au sein de sa parka alors que d'autres décrivent un visage, en fait une tête de clown (deuxième appellation de la nébuleuse) souriante avec un gros nez.

     Nébuleuse planétaire ? En réalité, un tel objet n'a absolument rien à voir avec une planète : il s'agit là d'une ancienne appellation erronée (du temps où les lunettes d'observation étaient imprécises) qu'on a conservée par souci de continuité historique.

     Une nébuleuse planétaire est le stade où une "petite" étoile (c'est-à-dire moins de huit fois la masse du Soleil) meurt, se transformant d'une étoile géante rouge boursouflée en un noyau résiduel appelé naine blanche.  Les couches externes de l'étoile mourante, illuminées par les rayons ultraviolets du rémanent central, sont expulsées à la vitesse de 50 km/s  ce qui donne des images évoluant rapidement au fil des dizaines d’années. Cette enveloppe externe possède des filaments, violemment soufflés par des vents de particules en provenance du centre, pouvant atteindre ici une année-lumière, longueur plutôt rare pour ce type d'événements. 

     L'étoile qui présente aujourd'hui cette image de nébuleuse était clairement de type solaire et le cataclysme pour elle se produisit il y a environ 10 000 ans.

     C'est William Herschel qui la mit en évidence en 1787. 1500 nébuleuses de ce type ont été à ce jour découvertes mais on estime leur nombre total dans la galaxie à plus de 50 000.

Crédit photo : Andrew Fruchter (STScI) et al., WFPC2, HST, NASA
 

ÉTOILES GÉANTES VOLATILES BLEUES

     Au milieu de nuages de poussière et visible un peu en haut et à droite du centre de la photo, on peut apercevoir l'étoile massive G79.29 0.46. Ce type d'étoiles est très rare dans la Galaxie (pas plus d'une centaine connues actuellement). Il s'agit d'étoiles supergéantes qui, ayant épuisé tout leur hydrogène (et donc sur le point de quitter la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russel ou venant juste de la quitter), se mettent à fusionner leur hélium, puis des corps plus lourds. Elles présentent la caractéristique d'expulser des coquilles de gaz équivalant en une centaine d'années à la masse de Jupiter et produisant de ce fait des vents stellaires extrêmement puissants incluant énormément de substance au point que leur corps central est totalement masqué, entouré par une bulle de matière. Intrinsèquement brillantes et bleues, ces étoiles sont donc si emmitouflées dans la poussière qu'elles ne sont pas observables dans le visible mais uniquement dans l'infrarouge. En réalité, cette phase ne dure pas longtemps (quelques centaines de milliers, voire un million d’années) avant qu’elles n’explosent en supernovas, une fois atteinte la transformation des métaux lourds en fer. Ces étoiles font, avec d'autres, partie des étoiles dites de Wolf-Rayet, en l’honneur des deux astronomes français qui les mirent en évidence au début du siècle dernier.

     Sur cette image (en couleurs retravaillées), l'étoile elle-même apparaît en vert et est entourée de coquilles rouges. G79.29 0.46 se trouve dans la région de formation d'étoiles Cygnus X de notre galaxie. G79.29 0.46 est extrêmement volatile mais on ne connait pas la raison de cette caractéristique de même qu'on ne sait pas à quel moment elle explosera en supernova.

Crédit image : NASA, Spitzer Space Telescope, WISE; Traitement & Licence : Judy Schmidt

voir aussi l'article : étoiles géantes

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mise à jour : 24 mars 2023