Le blog de cepheides

       Dans un univers en expansion, toutes les galaxies s’éloignent les unes des autres comme le démontre le décalage vers le rouge de leur spectre Doppler. Toutes ? Non bien sûr, comme nous l’avons déjà évoqué, il existe quelques galaxies proches de la nôtre qui sont liées à nous par les forces gravitationnelles : ce sont celles qui font partie de notre « groupe local », une cinquantaine environ et de taille variable. La plus importante d’entre elles est la galaxie d’Andromède M 31 qui renferme environ 1000 milliards d’étoiles, à comparer avec notre Voie lactée (environ 200 milliards). Ces deux principales galaxies du groupe, compte-tenu de leurs masses respectives, sont naturellement attirées l’une par l’autre et se rapprochent à la vitesse de 130 km/s mais comme elles sont encore séparées par une distance de 2,5 millions d’années-lumière, cette rencontre n’aura pas lieu avant quatre à cinq milliards d’années. Une époque où l’Homme aura depuis longtemps disparu ce qui est dommage pour lui car le spectacle promet d’être grandiose…

  Cette collision sera-t-elle cataclysmique ou, au contraire se passera-t-elle plutôt en douceur ? Quelles en seront les conséquences pour les étoiles, la matière cosmique, les gaz, etc. qui les composent ? Nos ordinateurs actuels sont de plus en plus capables d’effectuer des simulations de ce type d’événements et nous allons ainsi essayer d’entrevoir ce qui risque de se passer.

Les fusions de galaxies sont nombreuses dans l’univers

     Il y a un peu moins de 100 ans, les astronomes pensaient que toute la matière du monde était contenue dans la seule Voie lactée et les « nébuleuses » qui étaient sommairement observées avec les instruments imparfaits de l’époque n’étaient vues que comme de simples inclusions de matière et de gaz. C’est Edwin Hubble qui permit de mettre un terme à cette croyance en démontrant que l’Univers est bien plus vaste que prévu : des milliards de galaxies comme la nôtre parsèment en réalité un Univers prodigieusement immense… Il classa ces galaxies en trois catégories : elliptiques, irrégulières et celles possédant un bulbe central comme la nôtre en spirales.

  Dans les années qui suivirent, on commença à mettre en évidence desinteractions gravitationnelles entre galaxies et à expliquer par des phénomènes de fusion, des images difficilement compréhensibles, notamment pour certaines galaxies « irrégulières ».  Puis, la technologie évoluant, on eut recours à l’observation infrarouge autorisant la mise en évidence de zones spécifiques de formation stellaire en observant le rayonnement thermique des poussières. Les étoiles, composées d’hydrogène moléculaire, prennent naissance dans des nuages de gaz contenant également des éléments plus lourds issus des générations précédentes d’étoiles d’où un enrichissement permanent.

     Et c’est ce phénomène qui se trouve considérablement amplifié lorsqu’on assiste à une fusion galactique. Bien entendu, les étoiles jeunes brillent surtout dans la gamme ultraviolette mais ces rayonnements sont difficilement captables sur Terre  car la poussière environnant l’étoile nouvelle les absorbe et les transforme en lumière infrarouge. Les galaxies fusionnelles sont les objets potentiellement les plus lumineux du cosmos : 90% de l’infrarouge lointain alors qu’ils sont complètement cachés à l’optique de nos télescopes. On comprend dès lors tout l’intérêt de l’observation infrarouge qui, notamment pour cet univers distant permet de « pénétrer » dans un domaine d’observation jusque là inaccessible. C’est d’ailleurs tout l’intérêt du télescope spatial James Webb, spécialisé dans l’infrarouge, qui vient d’être lancé avec succès…

      Les scientifiques ont ainsi accès à des pouponnières d’étoiles, souvent repères de fusions galactiques de plus en plus physiquement lointaines et donc témoins de temps reculés où l’univers n’était âgé que d’un ou deux milliards d’années. On sait à présent que plus on « voit » dans le passé, plus on trouve de ces galaxies infrarouges ultra lumineuses qui constituent le premier stade de la formation de quasars (pour quasi-stellar radiosource), ces sources de lumière ponctuelles les plus intenses du cosmos et dont l’énergie provient de trous noirs centraux. Or le type de galaxies abritant de tels trous noirs hyperactifs présente souvent une image irrégulière, déformée, très certainement en rapport avec des phénomènes de fusion.

     La gigantesque luminosité de ces fusions galactiques ne provient pas des étoiles mais des disques d’accrétion des trous noirs eux-mêmes, c’est-à-dire de la matière, gaz ou étoiles qui se trouvent à leur portée. Un certain nombre d’étoiles était donc détruit précocement lors de ces antiques fusions.

    Par la suite, les trous noirs « ayant fait le vide » autour d’eux, de tels phénomènes sont devenus de plus en plus rares : c’est par exemple le cas de Sagittarius A, le trou noir central de la Voie lactée qui paraît actuellement bien peu actif. Mais il en est évidemment tout autrement lors de fusions galactiques. Ajoutons pour être complet que des masses compactes de gaz sont émises depuis les noyaux centraux vers la périphérie des galaxies et même au-delà, jouant un rôle majeur dans le cycle de vie galactique.

Andromède – Voie lactée, réellement une collision ?

     D’emblée, nous pouvons affirmer que collision est un terme impropre pour la bonne et simple raison qu’une galaxie est essentiellement composée… de vide !

      Dans environ quatre à cinq milliards d’années, Voie lactée et Andromède vont se heurter frontalement mais le ballet cosmique alors constitué durera longtemps. Les deux galaxies se traverseront mutuellement laissant derrière elles des trainées de gaz et d’étoiles. Pour ces dernières, il y aura très peu de chance qu’une étoile en heurte une autre tant les distances interstellaires sont grandes et l’espace vide. Dans un article précédent, je rappelais que si nous posions sur le sol une orange sensée représenter le Soleil, la Terre serait alors une bille minuscule de la taille d’une tête d’épingle placée à 15 m de l’orange, Jupiter une bille de la taille d’une olive à 77 m et Neptune un petit pois à 450 m. La zone d’influence du Soleil s’étendrait quant à elle jusqu’à environ 1,5 à 2 km ! Et l’étoile la plus proche, Proxima du Centaure ? Eh bien, elle serait à environ… 4000 km. On comprend donc assez vite que si choc stellaire il y avait, ce serait tout à fait exceptionnel et dû à un mauvais hasard !

     Les deux galaxies vont donc se traverser, s’éloigner l’une de l’autre puis se rapprocher à nouveau et cela durant des centaines de millions d’années, redessinant chaque fois le paysage stellaire et entraînant dans les zones de gaz abondant la formation de myriades d’étoiles nouvelles. Si le « début » de cette fusion est prévu pour dans environ cinq milliards d’années, il leur en faudra encore cinq autres pour qu’elle soit complète. Il ne subsistera donc plus qu’une seule galaxie elliptique géante, dont le nom a déjà été annoncé par les scientifiques : ce sera Milkomède (ou Milkomeda en anglais).

      Quelques milliards d’années plus tard (10 à 15 selon certains spécialistes), ce sera au tour des deux trous noirs centraux de fusionner, un événement qui provoquera la création d’ondes gravitationnelles qui pourront être perçues à des millions d’années-lumière à la ronde.

Et la Terre dans tout ça ?

     Compte-tenu des bouleversements gravitationnels, il est tout à fait possible que le Soleil soit « délogé » de l’endroit où il se trouve actuellement. Il pourra être projeté vers l’extérieur jusqu’à une distance trois fois plus lointaine du futur centre galactique qu’il est distant du cœur actuel de la Voie lactée. À l’inverse, rejeté vers l’intérieur, notre étoile pourrait être confrontée à une plus grande densité stellaire et peut-être perturbée par des supernovas voisines. Dans les deux cas, les conséquences sur le système solaire seront peu importantes. De toute façon, pour ce qui concerne la Vie telle que nous la connaissons, la partie sera depuis longtemps jouée. D’abord parce qu’il s’agit d’un temps incroyablement lointain (cinq milliards d’années !) et que, selon le paléontologue Stephen J. Gould, la durée de vie d’une espèce quelconque de mammifères ne dépasse jamais 25 à 30 millions

d’années (en se transformant considérablement). Ensuite, parce que à cette époque lointaine, la Terre ne sera plus habitable en raison de l’augmentation de la puissance solaire : un gigantesque effet de serre aura transformé notre agréable planète bleue en un double de Vénus (une gravitation de 92 G et une température de surface tournant aux alentours de 450°). Ajoutons à cela que le Soleil lui-même commencera à donner des signes de fatigue pour se transformer quelques centaines de millions d’années plus tard en géante rouge qui, après avoir peut-être détruit Mercure, rejettera le cadavre de la Terre en périphérie.

     Les Hommes ne seront plus là pour observer le magnifique spectacle de la fusion entre la Voie lactée et M 31 et c’est bien dommage car le ciel alors observable devrait se parer de lumières multicolores associant les zones nouvelles et immenses de création d’étoiles bleues et le rejet de myriades d’étoiles jaunes plus anciennes tandis que partout vers le centre du nouvel ensemble on apercevra des bandes de gaz bariolé.

       En revanche, les observateurs intelligents de cette époque ne devraient plus connaître la réalité de l’univers. En effet, l’accélération de l’expansion de ce dernier aura probablement pour effet de disperser les autres groupes galactiques qui ne seront plus visibles car trop éloignés. Les êtres intelligents de cette époque (il en existera, c’est statistiquement certain) auront l’impression de ne vivre qu’au sein d’une immense galaxie solitaire… comme nous le pensions avant Hubble !

Sources

* Encyclopaedia Universalis

* https://trustmyscience.com

* Wikipedia France :  fr.wikipedia.org/

* Revue Pour la Science, n° 532, février 2022, 57-64

Images :

1. galaxie irrégulière (sources : willouastro.centerblog.net)

2. télescope spatial James Webb (sources : spaceflightinsider.com

3. trou noir et sa zone d'accrétion - vue d'artiste (sources : numerama.com)

4. galaxie d'Andromède M 31 (sources : www.cepheides.fr

5. Soleil, géante rouge (sources : numerama.com)

6. galaxie géante (sources : pinterest.com)

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1. mort d'une étoile

2. les galaxies 

3. la Voie lactée 

4. la mort du système solaire

5. la galaxie d'Andromède 

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mise à jour : 27 mars 2023

     “Les bêtes n'ont pas seulement moins de raison que les hommes, elles n'en ont point du tout” nous dit Descartes et, dans sa lettre au Marquis de Newcastle, il explique que le comportement animal est uniquement instinctif, c’est-à-dire régi par un ensemble de mécanismes qui s’active automatiquement en réaction aux signaux produits par son environnement. Pour lui, l’animal n’est qu’une machine perfectionnée.

     Toutefois, le temps de « l’animal-machine » cher à Descartes est depuis longtemps dépassé. On sait aujourd’hui que les animaux ne sont pas de simples mécaniques : ils sont capables d’adopter des comportements propres qui ne sont pas qu’instinctifs.

     En 1872, dans son livre « l’expression des émotions chez l’homme et les animaux », Charles Darwin rapportait nombre de situations où les animaux qu’il étudiait étaient doués d’émotions parfois complexes. Il rapportait ainsi ses observations de la jalousie d’un orang-outan ou de la colère d’un lézard, ailleurs de la joie du chien remuant sa queue, le grognement de satisfaction d’un porc, voire la déception suivie d’une grosse colère d’un chimpanzé. Pour le scientifique, ce n’était pas une énorme surprise puisqu’il était convaincu avec raison que, l’origine biologique des êtres vivants étant commune, l’Évolution avait permis de conserver chez eux des comportements comparables.  Pour Darwin, entre homme et animal, il n’y a pas de différence de nature mais uniquement de degrés.

     Une centaine d’années plus tard, Konrad Lorenz recevait le prix Nobel pour ses travaux sur le comportement des animaux et, pour lui aussi, les émotions animales sont indiscutables.

Un contresens historique : la vision mécaniciste des animaux

     Cela peut paraître aujourd’hui étonnant mais les conceptions de Darwin et de Lorenz sont restées minoritaires durant des siècles parmi les scientifiques. Pour les savants de l’époque, les animaux n’étaient que des êtres primitifs conditionnés pour ne répondre à des stimuli que de façon instinctive. Sans intelligence ni émotions, ce n’était en somme que des « bêtes ». Et c’était plutôt commode pour en faire des objets d’expérimentation. Cette vision réductrice (et singulièrement erronée) a longtemps persisté puisque, en 1987 encore, dans une revue célèbre (l’Oxford Compagnion to Animal Behaviour), on pouvait toujours lire « l’étude des émotions animales n’a aucun intérêt puisqu’elle ne nous apprend rien ». La raison de cet aveuglement ? La peur de faire de l’anthropomorphisme… Or, si celui-ci existe parfois, notamment chez le profane, ce n’est certainement pas le cas ici.

     Il est vrai qu’il peut sembler compliqué de mettre en évidence une émotion animale et de la dissocier d’un simple comportement instinctif. Prenons, par exemple, le cas d’un ratqui se trouve acculé par un chat dans le fond d’une impasse. Il s’immobilise, cherche à fuir, crie désespérément tandis que sa fréquence cardiaque augmente considérablement et qu’il sécrète des flots d’adrénaline : il présente donc toutes les apparences de la peur. Mais a-t-il vraiment conscience de sa peur et des modifications soudaines de son corps ? Certains diront que le rat ne ressent pas la peur au vrai sens du terme, qu’il ne présente que des réactions automatiques de défense… Et pourtant…

     La notion « d’émotion animale » est encore plus discutée si l’on cherche à savoir si les animaux peuvent avoir le souvenir d’événements passés susceptibles d’influencer leur comportement. Par exemple, dans le cas de notre rat acculé par un chat, si le rongeur a eu la chance d’échapper à son prédateur, aura-t-il une « peur par anticipation » en revenant près de l’impasse où il fut attaqué ? Présentera-t-il une émotion alors qu’aucun danger ne le guette plus ? On parle ici « d’émotion secondaire » puisque le sujet anticipe une situation qui ne s’est pas encore reproduite, qui n’existe finalement pas.

     Les scientifiques ont cherché à évaluer ce domaine de l’émotion secondaire animale et, pour se faire, une expérience célèbre est la suivante : on offre un bonbon à un enfant et on lui dit qu’il en aura un second s’il attend, disons cinq minutes, avant de le manger. L’enfant cherche alors à patienter en chantonnant ou en gigotant, voire  

en un jeu lui permettant de se distraire afin de ne pas céder à la tentation. Eh bien, les singes usent exactement des mêmes stratagèmes pour obtenir la seconde récompense. Des expériences identiques ont également été réalisées avec d’autres animaux. Si ceux-ci essaient de se divertir pour ne pas être tentés, n’est-ce pas parce qu’ils ont conscience de leurs émotions ?

     De fait, comme nous le verrons par la suite, la compréhension humaine des émotions animales a considérablement évolué depuis quelques années et il n’est plus guère de scientifiques qui croient encore à l’animal-machine de Descartes.

De nombreux domaines sont concernés par l’émotivité animale

    Pour conforter ce qui vient d’être écrit, prenons quelques exemples de comportements animaux qu’il semble difficile de dissocier d’authentiques émotions.

* le chien est sensible aux reproches de son maître

       Lorsqu’il a « fait une bêtise » et qu’il est réprimandé, le chien adopte souvent une attitude très particulière : queue entre les pattes, oreilles abaissées, regard piteux. Pour certains scientifiques, c’est l’attitude de leur maître qui conditionne leur comportement : qu’ils aient fauté ou non, si le maître semble vouloir le punir, ils affecteraient dans tous les cas une attitude coupable. Toutefois, pourquoi un chien prendrait-il alors un air coupable avant que son maître n’ait eu connaissance de sa faute (comme tous les propriétaires de chiens ont pu le remarquer) ? Remords ou anticipation des conséquences de son acte ?

* les animaux savent faire preuve d’attachement

     Quatre-vingt dix pour cent des oiseaux arrivent à former de véritables couples : oisillons élevés à deux après des relations sexuelles exclusives, joie de se retrouver ou, au contraire, tristesse lors d’une séparation. Cette propension à la vie à deux se retrouve dans bien d’autres espèces, jusqu’à 25% chez les primates. Les éthologues préfèrent utiliser le terme d’attachement mais n’est-ce pas en définitive une forme d’amour ?

    Dans le même ordre d’idée, nous avons tous en mémoire des exemples d’amitié intangible entre individus d’une même espèce, voire d’espèces différentes comme cela est souvent rapporté par exemple entre des chiens et des chats.

     Sentiments authentiques ou simples réactions hormonales ?

* les girafes respectent leurs adversaires

     Dans une étude récente, des éthologues britanniques ont pu mettre en évidence que, chez ces animaux habituellement tranquilles, lors de combats entre mâles, lesproportions sont toujours respectées : jamais une girafe n’attaque une plus petite qu’elle et si les combats se passent à grands coups de tête, les côtés « préférés » de l’une ou l’autre sont respectés par l’adversaire tandis que, souvent, un vieux mâle sert d’arbitre, n’hésitant pas à intervenir en cas de nécessité. Des combats à la loyale en somme. Où se situe l’instinct en pareil cas ?

* certains animaux ont du mal à se séparer de leurs enfants morts

     En 2018, près des côtes canadiennes, un orque femelle a transporté en surface la dépouille de son petit sur 1600 km durant 17 jours. Ce n’est pas un acte isolé chez ce type d’animaux. Des attitudes similaires ont été notées chez les primates comme nous l’avons déjà signalé dans des articles précédents.  Certains scientifiques avancent que les mères en question n’ont peut-être pas conscience de la mort de leur enfant et qu’elles espèrent toujours qu’il va se réveiller. Ce n’est, aujourd’hui, plus l’avis de la plupart des éthologues qui  s’accordent pour penser qu’il s’agit ici de véritables périodes de deuil, les mères ne portant pas du tout leurs bébés morts comme elles le feraient avec des vivants.

* bien d’autres exemples existent d’émotions animales

Le dégoût : la femelle chimpanzé Washoe (à qui on avait appris le langage des signes) avait été éduquée à repérer un meuble ou un vêtement tachés. Un jour, agacée par un macaque désagréable, elle s’est mise à signer : « sale singe » ! Comme si elle était dégoûtée par le comportement de son congénère. Était-elle passée du simple descriptif à une signification d’ordre moral ?

Le sens de la justice : de nombreuses expériences ont été réalisées avec des grands singes, des tamarins, des macaques, des corvidés, des chiens qui, toutes, ont montré combien ces animaux sont sensibles à l’inégalité de traitement. Si l’on demande à ces animaux de réaliser un exercice en échange de nourriture, c’est le mécontentement total quand l’un des participants reçoit une plus grande quantité ou une meilleure nourriture. Les participants « spoliés » refusent alors souvent de participer à nouveau à l’exercice. Est-ce de la simple frustration ? De la jalousie ? Pas sûr si l’on songe que certains grands singes vont jusqu’a refuser la récompense qui les avantage…

   Ils sont capables d’empathie : de nombreuses expériences ont été menées sur cethème avec les rats. L’une d’entre elles consistait à délivrer une quantité identique de nourriture à des rats placés dans un box au moyen de deux leviers. Au bout de quelques jours, forcément, les rats avaient une préférence pour l’un ou l’autre des leviers. L’expérimentateur choisissait alors le levier préféré d’un individu et l’associait, en même temps que la délivrance de la nourriture, à une décharge électrique sur un autre rat. Eh bien, le rat choisissait alors l’autre levier pour ne pas voir souffrir son congénère…

D’autres comportements ont été souvent rapportés...

… comme de ne pas aimer partager leur maître (chiens) ou leurs amis (singes). Ou bien de remercier un être humain au détriment de leur confort immédiat (singes).

     On peut constater, au vu de ces quelques exemples (il y en a bien d’autres) qu’il paraît difficile de croire que les animaux n’interagissent avec leur environnement que de manière instinctive : ils présentent d’authentiques émotions ce qui a conduit l’Homme à revoir – certes encore partiellement – ses rapports avec eux.

Notre perception des animaux évolue… et la Loi aussi

     Depuis quelques années, un consensus semble se dessiner chez les scientifiques pour reconnaître aux animaux souffrance et émotions et cela d’autant plus que leur systèmenerveux est développé. Cette approche nouvelle de « nos amies les bêtes » s’est peu à peu diffusée à l’ensemble de notre société. Des pratiques ancestrales sont à présent combattues (par exemple, l’horrible marché de la « viande de chiens vivants » de Yulin, en Chine) et ont de moins en moins de succès. On contrôle de mieux en mieux les abattoirs et les élevages et ce sont parfois des associations « non officielles » qui se chargent d’attirer sur eux l’attention de tous.

     De ce fait, la Loi, elle aussi, évolue et cherche à étendre les droits des animaux en leur octroyant un certain statut juridique. On n’autorise plus – du moins dans la plupart des pays occidentaux dont la France – les delphinariums où de pauvres dauphins captifs tournaient en rond à longueur de journée. Dans le même ordre d’idées, la disparition des animaux de cirque (et a fortiori de foire) est programmée. Le transport des animaux est également étudié de près et on tolère de moins en moins les élevages en batterie. Sur les réseaux sociaux, de nombreuses pétitions circulent pour signaler les comportements cruels de certains individus envers les animaux et elles rassemblent parfois suffisamment de monde pour donner lieu à des enquêtes et d’éventuelles poursuites.

     En France, le jeudi 18 novembre 2021,  le Parlement a définitivement adopté la proposition de loi de lutte contre la maltraitance animale par 332 voix pour, une voix contre et dix abstentions, On sent que sur ce sujet particulièrement sensible les choses évoluent. Et c’est tant mieux.

Sources :

• Wikipédia France
• encyclopaedia britannica
• science-et-vie.com

Images :

1. Teckel triste (sources : dreamstime.com)
2. Chat et rat (sources : youtube.com)
3.  Le singe et sa récompense (sources : parismatch.be)
4. Combat de girafes (sources : alternatival.com)
5. l'empathie chez le rat (sources : scitechdaily.com)
6. l'horreur du marché de Yulin en Chine (sources : hebdovinchine.com)

Mots-clés : Charles Darwin - Konrad Lorenz - animal machine - statut juridique des animaux - loi du 30 novembre 2021 sur la maltraitance animale

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1. l'inné et l'acquis chez l'animal

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mise à jour : 27 mars 2023

Voici quelques courts articles parus sur le site Facebook du blog

MORT D’UNE GALAXIE

   Comme les étoiles, les galaxies, elles aussi, peuvent mourir et cela sans être forcément absorbées par une rivale. C'est le cas de la galaxie NGC 1277 située à environ 240 millions d'années-lumière de nous, en regard de la constellation de Persée.

     Cette galaxie lenticulaire, quatre fois plus petite que la Voie lactée mais renfermant deux fois plus d'étoiles qu'elle, n'a en réalité pas créé une seule étoile depuis 10 milliards d'années ! On parle alors "de galaxie relique" ou de galaxie rouge et morte (rouge car elle ne contient aucune nouvelle étoile bleue, seulement de vieilles étoiles rouges en fin de vie).

     Pourquoi cette absence de naissances stellaires ? L'hypothèse souvent avancée est qu'elle a épuisé toutes ses nébuleuses gazeuses en créant d'un coup des milliards d'étoiles au début de sa vie. Une autre hypothèse incrimine sa vitesse excessive (trois millions de km par heure) qui l'empêche d'attirer le gaz des galaxies voisines qu’elle rencontre dans son groupe local...

     Quoi qu'il en soit, cette galaxie intéresse fortement les scientifiques puisqu'elle est, en quelque sorte, un reliquat de l'enfance de l'Univers, la plus "jeune" de ses étoiles étant plus âgée que notre Soleil de 7 milliards d'années. À noter la présence en son centre d'un gigantesque trou noir de 17 milliards de masses solaires, bien trop gros d'après les spécialistes pour la taille de la galaxie : une coïncidence ?

Image : la galaxie NGC 1277 (sources : theweek.co.uk)

L'ÉTOILE LA PLUS LOINTAINE OBSERVÉE

     Nous avons déjà évoqué le phénomène de lentille gravitationnelle : grâce au positionnement d'une énorme masse (comme, par exemple, une galaxie) entre lui et un observateur, un objet très éloigné et qui ne devrait pas être visible, le devient tout à coup en raison d'un effet de loupe ; en pareil cas, en effet, cette énorme masse gravitationnelle dévie les rayons lumineux qui composent l'image de l'objet en arrière-plan et, du coup, l'objet devient perceptible. C'est même grâce à un phénomène de ce genre qu’Einstein put prouver le bien-fondé de sa théorie de la relativité générale en 1919.

     Eh bien, une énorme masse se tient entre nous et une étoile fort lointaine : l'amas de galaxies MACS J1149.6+2223. Du coup, le télescope spatial Hubble a pu prendre en photo l'image amplifiée 2000 fois d'une étoile supergéante bleue baptisée Icare, une étoile située à près de 9 milliards d'années-lumière du système solaire. On peut dire aussi que les photons lumineux provenant de cette étoile nous la montrent comme elle était il y 9 milliards d'années.

     Une supergéante bleue est donc l'étoile la plus lointaine jamais observée par l'Homme. Une étoile qui, compte tenu de sa nature, a toutes les chances d'être morte aujourd'hui mais nous n’en aurons la certitude que dans des milliards d’années… Oui, en astronomie, regarder dans le lointain de l'Univers, c'est toujours regarder dans le passé.

Photo : l'étoile Icare est indiquée par la flèche (sources : © Nasa/ESA/STScI)

LA GALAXIE DU CHAS DE L’AIGUILLE (NGC 247)

     Lorsqu’on observe l’image de NGC 247, galaxie spirale située en regard de la constellation de la Baleine (hémisphère sud) et vue quasiment par la tranche, on est frappé par l’immense tache sombre qui semble indiquer une cavité géante sur son bord gauche. C’est la raison pour laquelle elle est surnommée la galaxie du Chas de l’Aiguille (« Needle's Eye galaxy - l’œil de l’aiguille » pour les anglo-saxons).

     Elle se trouve relativement proche de nous (11 millions d’années-lumière) au point qu’elle subit l’attraction de notre groupe local ; elle fait partie de l’ensemble de galaxies dit du « filament du sculpteur ». Découverte - comme tant d’autres - par William Herschel en 1784, elle en réalité difficile à observer et donc assez peu connue.

     Quelle est donc la nature de cette immense cavité, le chas de l’aiguille ? Eh bien, c’est en fait un grand vide qui traduit une absence de gaz et donc de formation de nouvelles étoiles d’où l’aspect moins brillant de l’endroit.

     À gauche et en dessous de NGC 247, on peut observer quatre galaxies parfaitement alignées : c’est un groupe appelé la chaîne de Burbidge mais en réalité bien plus éloigné puisque à plus de 300 millions d’années-lumière. Il convient de noter le pont de matière qui unit les deux galaxies les plus à gauche et qui traduit de fortes interactions gravitationnelles.

Image = crédit & copyright : CHART32 Team ; traitement : Johannes Schedler

Sources = ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

RIDELLES GALACTIQUES

     Découverte en 1784 par William Herschel, en regard de la constellation des Poissons à environ 100 millions d’années-lumière de nous, la galaxie NGC 474, longue de 250 000 années-lumière, présente une forme très particulière. En effet, de nombreuses strates dessinent des figures en forme de coquilles (voir photo) dans son halo (c’est-à-dire l’espace qui entoure une galaxie spirale comme elle, espace sphéroïdal riche en matière noire et vieilles étoiles) : ces figures géométriques ressemblent aux rides provoquées par un caillou à la surface d’un lac. Quelle pourrait en être l’origine ?

     Les scientifiques pensent à deux explications possibles : 1. Ces strates pourraient être dues à des phénomènes de traîne gravitationnelle provoqués par des débris en rapport avec l’absorption au cours des milliards d’années précédents de petites galaxies satellites.

     Une autre explication pourrait être : 2. La présence de la galaxie NGC 470 (découverte également par Herschel) qu’on voit à droite sur la photo et dont la proximité indique qu’elle est en interaction gravitationnelle avec NGC 474, les deux galaxies étant entrées en collision.

     En tout cas, une chose est certaine : contrairement à l’idée antérieurement reçue, les halos galactiques ne sont pas toujours planes et homogènes puisque des irrégularités (interactions ou accrétions galactiques) induisent fréquemment des images bien plus complexes. Et c’est certainement le cas de notre propre galaxie, la Voie lactée.

Crédit photo : Mischa Schirmer

ASD / NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

LES COLÈRES DE PROXIMA DU CENTAURE

     Les étoiles les plus proches de nous font partie du système de Alpha du Centaure composé d’une étoile double (couple central A et B) et d’un système planétaire dominé par une naine rouge : celle-ci est appelée Proxima car c’est l’objet le plus proche du système solaire (4,23 années-lumière). Autour de cette naine rouge tourne au moins une planète, Proxima Centauri b.

     Bien entendu, vu cette proximité (relative puisque la lumière met plus de quatre ans à nous relier au Centaure et l’engin le plus rapide conçu par l’homme mettrait au moins 10 à 15 ans), on a souvent fantasmé sur une éventuelle planète de type terrestre qui serait susceptible d’accueillir dans le futur une population de type terrien.

     Évidemment, il s’agit ici d’un pâle soleil et on ne sait rien de l’éventuelle habitabilité de sa planète Proxima b. Mais voilà que les choses se compliquent sérieusement. Le 24 mars 2017, la petite naine rouge est soudain entrée en éruption, émettant à son maximum (durant 10 secondes) 1000 fois plus d’énergie que d’ordinaire. Et - après observation des archives concernées - on s’est rendu compte que ce n’était pas la première fois que Proxima du Centaure se comportait ainsi. Comme toutes les naines rouges qui peuvent pourtant vivre des centaines de milliards d’années, leur intense champ magnétique les condamne à des colères mémorables.

     Et si l’on avait déjà colonisé Proxima b, la planète qui tourne autour de la naine rouge ? La débauche d’énergie aurait été cataclysmique… jusqu’à potentiellement souffler l’atmosphère da la planète et ses éventuels océans. Et même si la planète, pourvue par exemple d’une épaisse atmosphère, avait résisté, on peine à imaginer les conséquences pour la si fragile vie biologique que nous sommes. Décidément, la Terre, ce n’est pas si mal : on devrait songer à mieux la protéger !

Image : vue d’artiste de la planète Proxima Centauri b (sources : astronomy.com)

LA ROUE DU CHARIOT

     À quoi peut bien être due cette forme étrange pour une galaxie ? Située à environ 150 000 années-lumière de nous, en regard de la constellation du Sculpteur, cette galaxie lenticulaire a été pour la première fois décrite par l’astronome suisse Fred Zwicky (celui qui, le premier, évoqua la matière noire). Et - l’image en fait foi - elle présente un aspect plutôt inhabituel, en forme de roue.

     On peut en effet distinguer un anneau bleu extérieur, gigantesque ondulation, riche en ultra-violets et étoiles jeunes massives tandis que plus vers l’intérieur le rose indique des régions à rayons X riches en systèmes multiples. Au centre, l’anneau orange est une combinaison de lumière visible et d’infrarouge et c’est la seconde ondulation visible. Plus au centre encore, on trouve les étoiles plus âgées.

     Les deux gigantesques ondulations que nous venons de décrire sont la conséquence d’un choc galactique (comme lorsqu’on lance un caillou à la surface d’un lac). Une galaxie plus petite a traversé la plus grande et les énormes forces de gravitation ont conduit à la création de ces immenses ondulations qui ont restructuré la galaxie principale jusqu’à lui donner cet aspect de roue.

     Il est important d’ajouter que, en dépit du fait que dans chaque galaxie, il y a des centaines de milliards d’étoiles, l’espace est si grand qu’aucune de celles-ci n’a heurté une autre : les galaxies se sont interpénétrées mais seule la gravitation a modifié leur aspect général. C’est ce qui arrivera dans 3 à 4 milliards d’années à notre Voie lactée lorsqu’elle fusionnera avec sa voisine, la grande galaxie d’Andromède, M31.

Image (fausses couleurs) : la galaxie du Chariot

Crédits : slideplayer.fr

LA BEAUTÉ DE LA NÉBULEUSE TRIFIDE

     Une nébuleuse est un ensemble de poussière et de gaz situé dans notre galaxie et qui est, lorsqu'il est suffisamment important, souvent le siège de formation d'étoiles. La nébuleuse Trifide M20 dont on peut admirer l'image ci-dessus en est un bon exemple.

     Pourquoi cette appellation de Trifide ? parce que la nébuleuse est trilobée et que trifide signifie "partagé en trois" (Ceux qui répugnent aux anglicismes peuvent aussi l'appeler la nébuleuse du Trèfle). Elle a été découverte par l'astronome français Guillaume Le Gentil en 1750 mais officiellement baptisée quelques années plus tard par l'astronome britannique John Herschel (le fils de William souvent cité ici).

     Quoi qu'il en soit, la nébuleuse est située à environ 5000 années-lumière de nous, en regard de la constellation du Sagittaire et, mesurant près de 40 années-lumière, c'est bien une pouponnière d'étoiles. Un système stellaire multiple d'au moins trois étoiles occupe son centre.

     Ce qui rend cette nébuleuse vraiment intéressante, c'est qu'elle représente à elle seule les trois genres différents de nébuleuses : 1. les nébuleuse par émission (rouges car dominées par la lueur des atomes d'hydrogène); 2. les nébuleuses par réflexion dont la poussière renvoie la lumière à dominante bleue des étoiles (ici du système multiple) et 3. les nébuleuses obscures noircies par des bancs de poussière. La nébuleuse Trifide est tout cela à la fois.

Crédit image : Máximo Ruiz

ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

BIZARRERIES PLANÉTAIRES

     Observant par hasard un coin d'espace situé en regard de la constellation de la Coupe, les scientifiques ont découvert deux planètes isolées tournant l'une autour de l'autre... Ce système double tout à fait particulier est situé à environ 160 années-lumière de nous mais est surtout dépourvu de la moindre étoile !

     Les deux planètes sont distantes l'une de l'autre de 3,7 fois la distance Terre-Soleil et elles font le tour l'une de l'autre en 90 ans. Ce qui rend cet assemblage si particulier est que l'étoile la plus proche de lui est à plus de 16 années-lumière.

     Les scientifiques ont bien sûr envisagé le fait qu'il s'agisse en réalité de deux naines brunes, ces étoiles trop petites pour enclencher une réaction nucléaire et ainsi s'allumer. Toutefois, cette hypothèse a été rejetée car ces objets sont trop petits : pour être catalogués comme naine brune ou protoétoile, ils devraient être d'une masse d’environ 13 à 70 fois celle de Jupiter (selon les critères de l'Union Internationale d'Astronomie) mais chacune des planètes a une masse de moins de 7 fois celle de notre géante gazeuse. Il s'agit donc bien d'exoplanètes.

     D'où peuvent-elles bien provenir ? Plusieurs hypothèses sont envisagées dont la plus vraisemblable est qu'elles ont été "chassées" d'un système stellaire par une planète encore plus grosse qu'elles. C'est en tout cas la première fois qu'on découvre une si bizarre association.

Images : vue d’artiste d'un système binaire de planètes (sources : readtiger.com)

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mise à jour : 27 mars 2023

     Comme nous avons eu souvent l’occasion de l’écrire ici, notre Soleil est une naine jaune de type G2-V, G2 signifiant qu’elle est un peu plus chaude que la moyenne des étoiles de sa catégorie tandis que V (prononcer cinq) veut simplement dire que le Soleil se situe au centre de la séquence principale du diagramme de

Hertzsprung - Russell qui répertorie la vie des étoiles. 

En somme une étoile assez commune comme il en existe des milliards (environ 13% des 180 milliards d’étoiles de la seule Voie lactée). Des étoiles plus grosses que la notre existent mais elles sont bien plus rares.

     Le Soleil aura une fin de vie assez extraordinaire dans environ 5 milliards d’années lorsqu’il aura épuisé sa réserve d’hydrogène qui lui sert de carburant. À cette époque lointaine, il commencera à se contracter sur lui-même entraînant de nouvelles réactions de fusion qui l’amèneront à gonfler démesurément jusqu’à environ l’orbite de la Terre (qui, certes carbonisée, continuera d’exister car repoussée vers la périphérie par le phénomène). Le Soleil sera devenu une géante rouge. Rouge car en gonflant l’étoile perdra de la chaleur en rencontrant le froid de l’espace. Seul, en son centre, subsistera un cadavre minuscule sous la forme d’une naine blanche tandis que l’enveloppe externe se dispersera progressivement.

     Les étoiles plus grosses que le Soleil subissent, du moins au début, une évolution voisine.

LES SUPERGEANTES ROUGES

     Les étoiles dont la masse se situe entre 10 et 40 masses solaires (MS) sont des géantes bleues dont la principale caractéristique est d’avoir une durée de vie très courte (en termes astronomiques), de l’ordre de 10 à 100 millions d’années. Certes, elles possèdent au début une quantité d’hydrogène très supérieure à leurs voisines plus petites mais leur taille les amène à consommer cet hydrogène infiniment plus rapidement. Elles se transforment lors de leur fin de vie en supergéantes rouges, puis, leur carburant totalement consommé, elles explosent en supernovas. Leur cœur s’effondre et peut évoluer selon deux schémas suivant leur taille : en étoiles à neutrons pour les moins géantes (jusqu’à environ 30 MS) et pour les plus grosses en trous noirs.

     Une caractéristique importante de ces supergéantes rouges est qu’elles génèrent un fort vent stellaire qui leur fait perdre énormément de matière.

Citons, par exemple, VY Canis Majoris, une supergéante rouge bien connue, qui perd chaque année 6 X 10^-4 masse solaire. On estime qu’elle aurait déjà perdu 30% de la masse qu’elle possédait lorsqu’elle était encore une géante bleue.

     Ajoutons que nous ne savons certainement pas tout sur le devenir de ce type d’étoiles : les scientifiques ont pu mettre en évidence des « retours en arrière » pour certaines d’entre elles. Ainsi a-t-on décrit des supergéantes rouges qui, alors qu’on les pensait à l’agonie, sont repassées au stade de géantes bleues… qui se sont ensuite remises à évoluer en supergéantes rouges… ou non. En effet, certaines de ces étoiles ayant retrouvé une étrange jeunesse ont soudain explosé au stade de géante bleue, voire même au stade intermédiaire de supergéante jaune. Où se situe réellement Bételgeuse dans ce contexte compliqué ?

LA SUPERGEANTE ROUGE BETELGEUSE

     Bételgeuse (α Orionis) est une étoile singulière dans la mesure où, de tout temps, elle a été connue car, après Antarès, elle est la deuxième supergéante rouge la plus proche du système solaire. Sauf que Antarès est voisine du centre

galactique et qu’elle est donc entourée de nombreuses étoiles ce qui rend sa recherche plus complexe. En revanche, Bételgeuse fait partie de la constellation d’Orion, immédiatement repérable par sa ceinture (ou baudrier) qui aligne parfaitement trois étoiles. De part et d’autre de cette ceinture, on trouve deux étoiles très visibles, une géante bleue Rigel et la supergéante rouge Bételgeuse. On comprend dès lors que cette dernière est très étudiée par les scientifiques.

     Curieusement, la distance de Bételgeuse est difficile à connaître. Habituellement, pour estimer la distance d’un astre, on utilise la méthode de laparallaxe (l’observateur – un télescope – observe l’étoile à six mois d’intervalle selon deux positions opposées lors de la révolution de la Terre autour du Soleil pour obtenir un angle trigonométrique). Plus une étoile est proche, plus la parallaxe est facile à évaluer. Malheureusement, cela ne fonctionne pas ici : bien que proche, Bételgeuse est si grosse (1000 fois le diamètre du Soleil) qu’elle ne peut être vue comme un simple point et, du coup, la parallaxe est inférieure à son diamètre… Le satellite Hipparcos, spécialisé dans ce type d’exercices, a bien tenté de mesurer de façon plus précise la parallaxe de Bételgeuse mais sans succès : l’étoile est trop brillante pour sa caméra ! Les scientifiques sont donc dans l’incertitude : entre 500 et 750 années-lumière environ paraissent être les chiffres probables. Assez imprécis pour une étoile si proche… La taille de Bételgeuse et sa proximité offrent toutefois un avantage : c’est la seule étoile dont nous pouvons voir la surface et c’est donc un moyen incomparable d’observer l’évolution d’une supergéante rouge.

L’ÉTRANGE COMPORTEMENT DE BÉTELGEUSE

         Bételgeuse, comme toutes ses semblables, perd au long de son évolution une grande partie de sa matière sous la forme de vents stellaires. On estime néanmoins qu’il lui reste encore 98% de la masse de la géante bleue qu’elle fut jadis. La supergéante présente par ailleurs un environnement stellaire relativement transparent permettant d’apprécier ses pertes régulières de matière. On a ainsi pu mettre en évidence un cycle d’expulsion et donc une baisse de sa luminosité oscillant selon une cycle d’environ 400 jours.

        Toutefois, un événement étrange est apparu en janvier 2020 : la luminosité de Bételgeuse a soudain diminué d’un facteur 2,5 ce qui n’était jamais arrivé. De coup, dans la constellation d’Orion, on pouvait se rendre compte même à l’œil nu que, par rapport à Rigel, elle paraissait particulièrement pâle.

Le phénomène fut simarqué et si inattendu qu’il fit les gros titres des journaux dont certains éditorialistes allèrent même jusqu’à évoquer son passage imminent en supernova… C’était aller un peu vite en besogne ! Puisqu’on pouvait avoir une image de la surface de l’étoile, les scientifiques mirent en évidence que sa partie basse était dix fois plus sombre que le reste. Quelle pouvait être l’explication d’un tel événement ?

       Avait-on affaire à une contraction-dilatation de l’étoile ou à une énorme masse de poussière l’occultant en partie ? La première hypothèse a été rapidement abandonnée car les mesures faites alors montrèrent que Bételgeuse n’avait pas modifié sa taille. On rejeta également l’hypothèse d’un nuage de poussière circumstellaire pour la bonne raison que la partie obscure restait fixe alors qu’un nuage entourant l’étoile se serait forcément déplacé. Il fallait chercher ailleurs.

     On a alors pensé à corréler la baisse de la luminosité de l’étoile avec l’apparition en surface de cellules de convexion. Cellules de convexion ? C’est un moyen pour une étoile d’évacuer la chaleur de son centre par des réactions de fusion thermonucléaire via des phénomènes de convexion, c’est-à-dire des

mouvements de fluide dus à une importante variation de température. Ainsi, pour le Soleil, les cellules de convexion appelées granules sont constituées au centre d’une zone montante de plasma chaud et en périphérie de plasma plus froid (sic), la différence entre les deux zones étant d’environ 400 K. De ce fait, la couche supérieure de la cellule « refroidie » contraste en plus sombre avec le reste de la surface stellaire qui rayonne.

      Dans le cas d’un astre aussi massif, que Bételgeuse les cellules de convexion sont forcément gigantesques pouvant atteindre les ¾ du volume de l’étoile (alors que pour un astre plus petit comme le Soleil, les cellules de convexion en surface dépassent rarement le millier de km de largeur).

      Certains scientifiques prolongent cette explication en expliquant que le gaz très chaud de la cellule de convexion est arrivé si vite en surface qu’il aurait échappé à l’attraction de l’étoile et, en s’en éloignant, une partie du gaz aurait pu se refroidir jusqu’à cacher partiellement sa surface. Après de nombreuses observations par radiotélescopes (mais parfois difficiles à réaliser en ces temps de pandémie) et après avoir modélisé l’étoile et le nuage, les scientifiques ont proposé l’explication de la surprenante baisse de luminosité de Bételgeuse par l’expulsion par celle-ci d’un nuage sphérique de poussière dont le rayon pourrait être compris entre 675 et 900 millions de km. Une perte de matière, certainement, mais pas de signe immédiat d’explosion en supernova !

Que nous apprend Bételgeuse sur les étoiles de ce type ?

     Les supergéantes rouges, nous l’avons déjà écrit, expulsent régulièrement de grandes quantités de matière sous la forme de vents stellaires. Si l’hypothèse que nous venons d’évoquer se confirme – et pour l’instant, on voit mal quelle autre explication avancer – cet événement montre que, indépendamment d’un flux régulier, elles peuvent aussi expulser de façon intermittente de conséquentes quantités de manière. Dans le cas de Bételgeuse, selon les modélisations, l’incident de ces derniers mois montre une perte ponctuelle et imprévue de matière comprise entre 35 et 128% de la perte subie par elle chaque année ce qui est loin d’être négligeable.

     Depuis la date de cette grande baisse de luminosité, cette dernière est remontée rapidement et plus tôt que prévu si l’on se réfère au cycle de 400 jours précédemment évoqué. Il n’empêche qu’un nouveau décrochage a été constaté ensuite ce qui indique une courbe de luminosité plutôt irrégulière même s’il semble au total que les observations plus récentes montrent un probable retour à la normale. Les scientifiques poursuivent leur étude de notre grande voisine.

     Le risque de voir Bételgeuse exploser en supernova semble écarté et c’est heureux ! Un tel événement, en effet, pourrait avoir des conséquences nonnégligeables pour la Vie sur Terre. Les flux de rayons gamma émis lors de l’explosion sont des destructeurs puissants de l’atmosphère d’une planète. Au cours des onze derniers millions d’années, il est estimé qu’une vingtaine de supernovas ont explosé dans une fourchette de distance s’étendant entre 30 et 1000 années-lumière. Chaque fois, il a été corrélé un réchauffement planétaire d’environ quatre degrés ce qui est considérable. On se demande même si un tel sursaut gamma n’aurait pas pu être responsable de l’extinction de masse apparue lors de la jonction Ordovicien-Silurien, il y a 445 millions d’années, une extinction considérée comme la deuxième plus importante des cinq grandes extinctions du passé (elle conduisit à la disparition de 85% des espèces vivant sur notre planète). Il est plutôt réconfortant de savoir que Bételgeuse a, en quelque sorte, repris des couleurs et ne nous menacera pas avant des milliers, voire des dizaines de milliers d’années. Une époque où l’Homme, en raison de sa démographie incontrôlée, aura probablement fini de saccager sa planète.

Sources

* l'énigme de Bételgeuse est probablement résolue (Miguel Montargès, revue Pour la Science, juillet 2021, n°525, pp 34-39)

* Encyclopaedia Universalis

* https://trustmyscience.com

* Wikipedia France :  fr.wikipedia.org/

* Wikipedia (USA) : en.wikipedia.org/

Images :

1. Bételgeuse (crédits : pressreader.com)

2. diagramme de Hertzsprung-Russell (crédits : astronomie.savoir.fr)

3. vents stellaires (crédits : cidehom.com)

4. constellation d’Orion (crédits : blogs.futura-sciences.com)

5. calcul d’une parallaxe (crédits : larousse.fr)

6. constellation d’Orion (crédits : numerama.com)

7. taches sur Bételgeuse (crédits : numerama.com)

8. Bételgeuse comparée au Soleil (crédits : wikipedia.org)

Mots-clés : naine jaune -diagramme de Hertzsprung*Russell - supergéante rouge - vents stellaires - cellules de convexion stellaires - extinctions de masse

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mise à jour : 27 mars 2023

       En cet univers, toutes choses de la plus petite à la plus grosse, finissent par disparaître un jour ou l’autre. Les galaxies, elles aussi, ont un commencement et une fin, même si leur évolution n’est pas perceptible à l’œil humain en raison de sa présence fugace. Les galaxies ont donc une vie et une organisation auxquelles nous allons aujourd’hui nous intéresser.

Retour sur les galaxies

Une galaxie, cet assemblage d’étoiles pouvant en contenir plusieurs centaines de milliards, peut naître de deux façons. Aujourd’hui, la plupart d’entre elles apparaissent lors de la fusion de deux galaxies plus petites et c’est d’ailleurs ce qui arrivera à la nôtre lorsqu’elle fusionnera avec sa grande voisine, la galaxie d’Andromède. Dans les premiers temps de l’Univers, cela n’était évidemment pas possible pour celles que les scientifiques ont surnommé les galaxies primordiales. D’où le second mécanisme de formation faisant appel à une masse de gaz qui, lorsqu’elle est suffisamment importante, s’effondre sur elle-même donnant alors naissance aux myriades d’étoiles qui vont composer une galaxie.

La suite est simple : durant leur vie entière, les galaxies seront la source de création de nouvelles étoiles, à un rythme variable selon leur degré d’évolution. Les réactions de fusion nucléaire créent ainsi des éléments lourds à partir de l’hydrogène et de l’hélium composant les gaz initiaux et ce dans une débauche d’énergie et de lumière.

Lorsqu’on les observe dans l’ultraviolet, on distingue des galaxies qui brillent avec intensité parce que les étoiles qui les composent sont jeunes, donc chaudes etlumineuses : on les appelle dès lors « galaxies actives ». Le temps s’écoulant, les étoiles vieillissent et deviennent rouges ou jaunes, donc moins chaudes et émettant de moins en moins de rayonnement ultraviolet : les galaxies qui les contiennent sont considérées comme « passives », c’est-à-dire en fin de vie et, si leur masse est suffisamment importante, elles prennent une forme sphéroïdale (galaxies elliptiques) où la formation de nouvelles étoiles devient de moins en moins fréquente. En observant l’espace autour de nous, disons jusqu’à des distances de 300 à 500 millions d’années-lumière, on peut constater que la plupart de ces galaxies elliptiques sont regroupées dans des structures gigantesques, des amas galactiques, qui peuvent contenir des milliers de galaxies gravitant les unes autour des autres dans une espèce de ballet immuable.

Les galaxies primordiales

Les premières galaxies étaient fort différentes de celles que nous connaissons de nos jours. Puisque les matériaux alors disponibles étaient essentiellement des gaz d’hélium et d’hydrogène, les étoiles nouvellement formées par fusion thermonucléaire ne possédaient pas de matériaux lourds. Ce n’est que plus tard, lorsque nombre d’étoiles sont arrivées en fin de vie et que certaines ont explosé en supernovas, qu’elles ont dispersé dans l’espace les éléments lourds qu’elles avaient créé, des éléments repris à leur tour par de nouvelles étoiles. Ce sont ces générations de premières étoiles qui ont peu à peu enrichi les galaxies en matériaux contenant les éléments nécessaires à l’apparition de la Vie. Aujourd’hui que notre univers est âgé de 13,7 milliards d’années, ces étoiles primordiales (voir sujet dédié) ont toutes disparu. Les galaxies des débutsn’étaient donc pas encore ces superbes spirales ou spectaculaires formations lenticulaires (intermédiaires entre spirales et elliptiques) que nous pouvons à présent observer. Elles étaient très irrégulières et surtout très petites. Toutefois, leur croissance était extrêmement rapide puisque l’hydrogène qui leur était nécessaire se trouvait en abondance sous la forme d’immenses nuages qu’elles capturaient grâce aux forces gravitationnelles. Dans un univers encore petit, elles pouvaient de surcroit assez facilement entrer en collision les unes avec les autres donnant alors des masses galactiques bien plus importantes, le tout dans un foisonnement de nouvelles étoiles.

Puis l’expansion de l’Univers a progressivement écarté ces galaxies qui, du coup, se sont moins heurtées frontalement tandis que les réserves de gaz devenaient plus faibles : la formation de nouvelles étoiles s’est ralentie et la croissance des galaxies s’est progressivement stabilisée.

Évolution des galaxies

     La plupart des galaxies semblent avoir atteint leur forme finale lorsque l’Univers n’était qu’à la moitié de son âge actuel ce qui sous-entend qu’elles sont devenues elliptiques assez tôt. On peut alors imaginer que lors de leur jeunesse les amas qui les contenaient (on parle en pareil cas de proto-amas) ont été le siège d’une fantastique activité de formation stellaire. Aujourd’hui, nous l’avons déjà évoqué, ces galaxies sont dites passives. Mais qu’en est-il de celles qui restent actives ?

   Généralement, les galaxies actives produisent très peu d’étoiles par an et cetteproduction est estimée à environ 5 à 10 masses solaires. Pour la Voie lactée qui est considérée comme normalement active, les scientifiques avancent le chiffre annuel de sept étoiles en moyenne (car nombre d’étoiles formées sont plus légères que le Soleil) ce qui peut paraître peu mais représente quand même plus d’un million d’étoiles depuis l’apparition de l’Homme.

     Il existe aussi un autre type de galaxies, des galaxies plus rares produisant jusqu’à cent masses stellaires chaque année. On les appelle « galaxies à flambée d’étoiles » (ce sont les « starburst galaxies » des auteurs anglo-saxons). Chez elles, la création de nouvelles étoiles est souvent 50 fois plus importante que chez une galaxie « normale ». Toutefois, compte-tenu de la quantité de gaz disponible pour une activité aussi importante, ces galaxies devraient avoir épuisé

leurs réserves de gaz bien avant qu’elles soient parvenues à maturité. On en déduit qu’il s’agit donc très probablement d’une étape dans la vie de ces structures, une activité limitée dans le temps. La cause probable de cette bizarrerie galactique est sans doute à rechercher dans la fusion de deux galaxies rapprochées par les forces de marée gravitationnelles. Les scientifiques pensent que ce cas s’est présenté pour la Voie lactée il y a 2 à 3 milliards d’années.

Les amas de galaxies

       Les galaxies n’existent que très rarement de façon indépendante dans l’Univers : 90% d’entre elles sont en réalité regroupées au sein de structures gigantesques, les amas. Outre des quantités fort importantes de gaz chaud, les amas de galaxies abritent, liées par les forces gravitationnelles, de quelques dizaines à plusieurs milliers de galaxies (classiquement, en dessous d’une centaine de galaxies, les scientifiques préfèrent parler de « groupes » de galaxies). À plus grande échelle, les amas galactiques peuvent former des structures encore plus étendues, les superamas. Les amas de galaxies (et donc les superamas) donnent l’impression de « s’aligner » le long de filaments isolés par d’immenses zones de vide. Il est assez logique de penser que cette hiérarchisation structurelle de l’Univers est la conséquence des conditions physiques initiales qui prévalaient lors de la formation des galaxies. Certains scientifiques avancent même l’hypothèse que cette disposition plutôt particulière pourrait résulter d’une phase encore plus ancienne…

       Les amas de galaxies sont des structures stables : c’est la conséquence, nous l’avons déjà évoqué, de la gravitation qui lie les galaxies d’un amas entre elles. En revanche, compte-tenu de l’expansion de l’Univers et des distances gigantesques qui les séparent, les amas s’écartent les uns des autres à une vitesse d’autant plus élevée qu’ils sont déjà éloignés.

     Les dernières observations des scientifiques laissent supposer que les amas sont d’immenses compositions contenant non seulement des galaxies (5% de la masse totale) mais également du gaz en grande quantité (25% environ) et… une matière inconnue, sansdoute la fameuse matière noire si indispensable pour expliquer les observations mais qui n’a encore jamais été isolée. Le terme d’amas est on le voit plutôt inadéquat puisque ce sont des sortes de ballons de gaz où les galaxies sont immergées « comme des pépins dans une pastèque » (dixit Patrick Henry de l’Université de Hawaï)

      Quoi qu’il en soit, symétriques, sphériques ou encore irréguliers, ces amas atteignent souvent des dimensions difficiles à concevoir pour notre cerveau puisqu’ils s’étendent sur des millions de parsecs (rappelons qu’un parsec – abrégé par l’usage en pc - est une unité astronomique correspondant à 3,26 années-lumière).

     Il convient également de signaler que les amas de galaxies ne sont pas tous semblables : si la plupart, souvent très denses, regroupent en effet des milliers de galaxies elliptiques traduisant ainsi leur fin d’évolution, d’autres sont qualifiés de « riches » par les scientifiques car ceux-ci renferment des galaxies de tous types. On observe alors le plus souvent une répartition qui associe les plus brillantes au centre tandis que les plus faibles sont rejetées en périphérie. Ce type d’organisation reflète simplement la réalité des forces gravitationnelles, les galaxies les moins brillantes animées de vitesses plus importantes étant rejetées sur le pourtour de l’amas.

Le Groupe Local

     Notre galaxie n’échappe pas à la règle commune et fait partie d’un amas galactique baptisé fort opportunément le « Groupe local » qui ne renferme que de trente à cinquante galaxies : le nombre exact est encore en cours d’évaluation car certaines de ces galaxies proches, souvent petites, voire naines, donc peu lumineuses, échappent à l’observation directe en raison de la présence de la Voie lactée qui cache une partie des régions situées au-delà d’elle. Comme on l’a déjà mentionné, la galaxie la plus importante de ce groupe local est M 31, la grande galaxie d’Andromède (1000 milliards d’étoiles environ), avec laquelle fusionnera dans 3 à 4 milliards d’années la Voie lactée. Il s’agit là d’un destin commun à tous les amas galactiques que de voir s’amalgamer progressivement les galaxies qui les composent jusqu’à ne plus contenir qu’une seule et immense galaxie. Puisque ces amas s’éloignent les uns des autres, il est possible que dans quelques milliards d’années, s’il existe alors des observateurs curieux, ceux-ci ne puissent plus comprendre cette expansion universelle peuplée d’amas et de superamas galactiques au point de penser que l’univers se composerait essentiellement de la mégagalaxie au sein de laquelle ils résident…

     Mais où se trouve notre Groupe local dans l’Univers ? Il se situe à la périphérie de l’amas de la Vierge qui abrite plus d’un millier de galaxies, lui-même faisant partie duSuperamas de la Vierge, une région immense s’étendant sur environ 100 millions d’années-lumière et contenant plusieurs centaines d’amas de galaxies. Ce superamas est centré sur l’amas de la Vierge à une cinquantaine de millions d’années-lumière de nous (d’où son nom). Les scientifiques ont longtemps considéré que c’était la frontière au-delà de laquelle il était vain de chercher une structure plus vaste. Il s’agissait d’une erreur de perspective : une nouvelle approche de l’étude des vitesses radiales des galaxies a permis de comprendre que ce superamas est lui-même inclus dans un superamas encore plus grand regroupant plus de 100 000 galaxies géantes sur une distance de 500 millions d’années-lumière nommé du nom polynésien de Laniakea. La Voie lactée et son Groupe local se situent loin du centre de cette gigantesque structure, dans sa banlieue reculée en quelque sorte…

     En fait la découverte récente de Laniakea (en 2014) répond à une question qui tourmentait les scientifiques depuis plusieurs décennies : pourquoi la Voie lactée se dirige-t-elle dans une direction particulière à la vitesse de 630 km/seconde ? Primitivement, la réponse était qu’un amas hyperdense de matière attirait les galaxies vers lui. On lui avait même donné le nom de Grand Attracteur, une anomalie gravitationnelle inconnue dont on pense aujourd’hui qu’elle se situe au centre du superamas Laniakea, un endroit où se trouve une concentration de masses équivalente à des dizaines de milliers de fois la masse de notre galaxie.

     Bien entendu, Laniakea n’est pas seul : d’autres superamas proches sont connus comme celui d’Hercule, de Shapley ou encore de Coma (ou Chevelure de Bérénice). Du coup, le superamas de la Vierge mentionné plus haut dans le texte a été rétrogradé en simple excroissance de Laniakea.

Un Univers immense et structuré que nous commençons seulement à appréhender

     L’univers (visible) est gigantesque, probablement plat et peut-être infini. On arrive seulement à commencer à en comprendre l’organisation à grande échelle. Pour en estimer l’immensité, on dit parfois qu’il existe autant d’étoiles dans le ciel que de grains de sable à la surface de la Terre. Dans cette image, le Soleil est un de ces minuscules grains de sable (la Voie lactée est alors imaginée comme une petite partie d’une plage). C’est dire si la planète qui nous abrite est infinitésimale. Pourtant, c’est à sa surface que l’Homme réussit peu à peu à comprendre où il se situe, à interpréter le monde qui l’entoure et à en décrypter petit à petit les lois qui le régissent et cet exploit, franchement, est tout à sa gloire.

Sources :

* Wikipedia (US) : en.wikipedia.org/

* Wikipedia France : fr.wikipedia.org/

* Encyclopaedia Universalis

* Revue Pour la Science, dossier 56, juillet-septembre 2007, 74-82

* revue Pour la Science, 472, février 2017, 61-69

* le superamas Laniakea in www.astronomes.com/

Images :

* superamas Laniakae (sources : cosmovisions.com)

* galaxie elliptique (sources : futura-sciences.com)

* galaxie primordiale (sources : dailygalaxy.com)

* galaxie active M 106 (sources : futura-sciences.com)

* galaxie à sursaut de formation d'étoiles (sources : cidehom.com)

* amas de galaxies Abell 370 (sources : galleryastro.fr)

* le Groupe local (sources : fr.wikipedia.org)

* place de la Voie lactée dans le superamas Laniakae (sources : voyage-univers.com)

Mots-clés : galaxies actives - amas galactiques - étoiles primordiales - Groupe Local - superamas de la Vierge - Laniakea - Grand Attracteur

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mise à jour 27 mars 2023

     Dans un article précédent, nous avions évoqué la stratégie d’adaptation fort répandue dans le domaine du vivant qu’est le parasitisme (voir le sujet : parasitisme et évolution). Il existe, nous l’avons donc vu, de nombreuses formes de parasitismes dont certaines sont très élaborées mais l’une des plus surprenantes est celle développée par l’un des hôtes de nos bois, l’emblématique coucou. Arrêtons-nous un instant sur les agissements de ce sympathique (?) parasite.

La stratégie du coucou

Lors d'une promenade en forêt, il arrive qu'on découvre un nid avec un petit oiseau occupé à nourrir sa progéniture. Sauf qu’il arrive parfois que le rejeton affamé soit deux fois plus gros que la petite femelle vouée à tarir son féroce appétit. En réalité, l’oiseau dispense ses soins à un oisillon qui n’est pas de sa lignée puisqu’il s’agit d’un bébé coucou (il existe toutefois d’autres oiseaux pratiquant ces subterfuges). La mère coucou a pondu son œuf dans un nid destiné à une autre espèce de manière à s’épargner l’effort de nourrir son petit mais l’histoire ne s’arrête pas là : le bébé coucou se

retrouve en concurrence avec les oisillons « légitimes » de l’espèce parasitée et il va faire tout son possible pour se débarrasser de ses rivaux. Il n’est ainsi pas rare de voir le bébé coucou, encore aveugle, portant les autres œufs sur son dos afin de les expulser du nid et rester seul à profiter des largesses de sa mère adoptive…

      Charles Darwin en son temps s’était interrogé sur ce curieux comportement et il avait conclu que l’économie de temps et d’énergie ainsi réalisée permettait aux parents coucous de mieux se consacrer à la conception d’une plus importante progéniture.

      Reste à savoir pourquoi les oiseaux parasités ne semblent pas se révolter devant cette indéniable agression mais on verra qu’en fait ils cherchent bien à réagir ce qui entraîne de la part du coucou une série de contremesures aboutissant à une véritable « course aux armements ».

Le coucou commun de nos régions

    Le parasitisme de couvée est en définitive peu fréquent chez les oiseaux (1 % environ) bien qu’il concerne plusieurs espèces comme les pinsons parasites, les carouges américaines, etc. Concernant les coucous, il en existe des dizaines de variétés mais le plus étudié est le coucou gris (cuculus canorus). Migrateur, son arrivée en mars en Europe signe le retour du printemps. Discret, il est repérable par son chant caractéristique qui lui a donné son nom. Comme il mesure 30 cm

environ, il a la taille d’un épervier auquel il ressemble, notamment en vol. Le coucou est doté d’une vue perçante qui lui permet de se  nourrir de chenilles ou de vers de terre. En somme, un oiseau presque comme un autre… si ce n’est ce parasitisme de couvée qui l’a rendu célèbre. Il ne faut néanmoins pas s’y tromper : cette sorte de parasitisme n’est pas si aisée à assumer en termes d’évolution. En effet, le coucou doit constamment s’adapter aux stratégies défensives de ses victimes… Par ailleurs, une telle attitude pose un autre problème théoriquement difficile à résoudre : le pique-assiette doit s’assurer que ses rejetons identifieront formellement les représentants de leur espèce alors qu’ils ont été élevés par d’autres.

Une course aux armements

     L’hôte et le parasite luttent en fait à chaque moment du parasitage : à chaque action de l’un s’oppose une contre-mesure de l’autre dans ce qui est un combat réel pour la survie des uns et des autres. On peut schématiquement découper cette lutte en quatre stades chronologiques.

* étape de la ponte

• D’instinct, l’hôte (qui a peut-être déjà été parasité) va cacher son nid du mieux possible mais le coucou possède ici une très efficace mémoire spatiale qui lui permet généralement de localiser le nid convoité. Ailleurs, certaines espèces se défendent en avançant le début de la ponte ce qui prend le parasite de vitesse : découvrant un état d’incubation trop avancé, il arrive alors que le pillard saccage le nid d’où une nouvelle ponte de l’hôte permettant enfin au parasite de déposer son œuf…

• la stratégie de la défense à tout prix peut se révéler efficace : le couple hôte attaque le coucou qui va, ensuite, se faire très discret, presque furtif, ou, au contraire, exhiber son ventre qui ressemble à celui de l’épervier et ce afin de terroriser ses victimes. Des scientifiques ont également rapporté un comportement bien particulier de certains coucous dont le mâle « attaque » le nid et se laisse poursuivre par l’hôte tandis que la femelle coucou en embuscade en profite pour pondre son œuf dans le nid : il ne lui faut que deux à trois secondes !

* étape de l’œuf

• L’hôte qui a repéré l’œuf parasite peut adopter trois parades : il peut décider de s’en débarrasser en l’éjectant. Il peut également enfouir sa propre couvée avec l’œuf parasité avant de produire une nouvelle couvée superposée à la précédente qui sera du coup détruite. Enfin, une réponse plus radicale est tout simplement

  

  d’abandonner le nid. Pour ne pas « troubler » l’hôte et le pousser à adopter des mesures radicales, le coucou répond souvent par anticipation en pondant des œufs qui, au fil du temps, sont devenus pratiquement identiques à ceux de l’hôte par une sorte de mimétisme empirique. En Europe, le coucou gris parasite plus d’une dizaine d’espèces ayant chacune des œufs spécifiques d’où l’apparition de coucous quasi-spécialisés avec des œufs d’aspect différent…

• Face à cette menace, l’hôte malgré lui va avoir recours à la différenciation de ses œufs (polymorphisme). Certains hôtes (Chine, Afrique) dotent leurs œufs de caractéristiques qui les rendent très difficiles à imiter, en modifiant par exemple leur couleur ou en incorporant des marbrures sur la coquille. Hélas pour eux, il a été constaté que les parasites ont rapidement fait évoluer leurs œufs pour qu’ils ressemblent à ceux de leurs hôtes…

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• Dans certains cas, l’hôte ne cherche tout simplement pas à se débarrasser de l’œuf parasite. Cette attitude peut sembler paradoxale mais elle s’explique. En effet, en cherchant à expulser l’œuf incongru, l’hôte peut blesser sa propre couvée, voire éjecter le mauvais œuf. Ou pire : s’exposer à une attitude belliqueuse de la part du coucou qui, face à l’expulsion de son œuf, vient tout simplement ravager le nid et la couvée de l’hôte. Ce comportement quasi-maffieux du parasite explique pourquoi il peut sembler plus rentable pour l’hôte d’accepter l’œuf parasite en faisant bien attention de nourrir également sa propre progéniture.

* étape de l’oisillon

     Nous avons déjà mentionné que, afin d’être seul à bénéficier des largesses de sa mère adoptive, l’oisillon coucou élimine les œufs de l’hôte. Cette stratégie révèle toutefois ses limites lorsque le parent hôte arrive à « reconnaître » le survivant comme un étranger qu’il

décide alors de ne plus nourrir, voire de carrément éliminer en le jetant hors du nid. Comment peut alors réagir l’oisillon parasite ? Eh bien par une sorte de mimétisme qui consiste à imiter les vocalises des petits de l’hôte afin de tromper ce dernier… Il a même été rapporté, pour certains oiseaux parasites voisins du coucou, l’apparition d’une étape supplémentaire : l’oisillon parasite présente des motifs colorés inspirés de ceux que présentent les petits légitimes lorsqu’ils ouvrent le bec pour quémander la nourriture.

* étape de l’envol

     Lorsque l’oisillon coucou est élevé avec des oisillons légitimes, les parents adoptifs finissent par le reconnaître après qu’il a quitté le nid et refusent de le nourrir durant le temps encore nécessaire à acquérir son indépendance complète. Le jeune coucou est alors livré à lui-même mais, au contraire de certains autres oiseaux parasites, il ne meurt pas forcément car il part aussitôt à la recherche d’autres nids à parasiter qu’il trouve assez souvent : il se fait alors nourrir par d’autres mères-hôtes…

     L'Évolution, à la suite d'essais plus ou moins réussis et sans doute répétés presque à l'infini au fil du temps, a permis au coucou d'adopter une stratégie quasi-unique chez les oiseaux qui consiste à profiter de l'autre, à lui faire faire l'effort à votre place. Un comportement probablement dangereux mais qui, chez lui, a réellement porté ses fruits. 

L’Évolution est une longue aventure

     Le coucou (et quelques autres oiseaux du genre) est un bon exemple de ce que l’Évolution peut produire au fil de millions d’années. Nous avions vu dans le sujet précédent consacré au parasitisme qu’il arrivait que certaines espèces fassent preuve d’une ingéniosité particulière pour utiliser des ressources qui appartiennent à d’autres. Ainsi nous avions par exemple évoqué la guêpe fouisseuse qui sait exactement où piquer le cafard pour l’immobiliser mais en le maintenant en vie afin qu'il serve de garde-manger pour ses petits. Ou le protozoaire toxoplasma gondi qui modifie le comportement des rats, son hôte intermédiaire, en les faisant se jeter dans la gueule d’un chat dont le tube digestif est son hôte final. De tels comportements interpellent tant ils semblent si complexes à mettre en place qu’on peut parfois être saisi d’un « vertige finaliste », solution facile qui n’est nullement nécessaire. La saga du parasitisme de couvée nous montre combien des attitudes en apparence finalisées ne sont que la succession d’étapes acquises au cours du temps. Il s’agit en réalité de compétitions entre espèces qui se jouent au gré de mesures et contre-mesures complexifiant progressivement le comportement de chacun.

     On ne peut comprendre l’Évolution que si l’on songe au temps considérable (en millions d’années et donc en générations d’individus) nécessaire pour aboutir aux comportements existant aujourd’hui et bien sûr toujours en transformation.

Sources :

• Wikipédia France
• encyclopaedia britannica
• revue Pour La Science, 519, janvier 2021

Images :

1. coucou gris d'Europe (sources : salamandre.net) 
2. une mère abusée (sources : screenville.blogspot.com)
3. oisillon coucou détruisant un oeuf rival (dailymail.co.uk)
4. coucou perché (sources : fr.wiktionary.org)
5. oeuf de coucou parasitant un nid (sources : flickr.com)
6. premier servi ! (sources : the-ethologist.blogspot.com) 

Mots-clés : parasitisme - contre-mesures et stratégies de défense - théorie de l'Évolution

Sujets apparentés sur le blog

1. comportements animaux et Évolution

2. le mimétisme, une stratégie d'adaptation

3. parasitisme et Évolution

4. retour sur la théorie de l'Évolution

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Mise à jour : 24 mars 2023

Voici quelques courts articles parus sur le site Facebook du blog

COPIE CONFORME

      Il nous est évidemment difficile de nous faire une idée de notre galaxie, la Voie lactée, puisque nous en sommes partie intégrante. Toutefois, il est possible de savoir quelle est son apparence vue de loin en observant une de ses sœurs (presque) jumelles comme, par exemple, la galaxie NGC 891.

     Située à environ 30 millions d'années-lumière de nous, dans la constellation d'Andromède (ne pas confondre avec notre voisine, la galaxie du même nom), NGC 891 s'étend sur près de 100 000 années-lumière. Son disque galactique est plat et mince tandis que, au centre, son bulbe est parcouru par de grosses trainées de poussière qui donnent l'impression de la couper en deux parties symétriques. La vue de la galaxie par la tranche permet de mettre également en évidence que, au dessus et en dessous du disque, les trainées de poussière s'éloignent d'elle sur des centaines d'années-lumière, un phénomène très certainement la conséquence d'explosions de supernovas.

      Si un astronome se trouve actuellement sur une planète gravitant autour d'une des étoiles de NGC 891, il aura de notre galaxie une vue assez semblable à celle que nous avons ci-après de la sienne (photo).

Image Crédit : Alessandro Falesiedi

ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

LA CROIX D'EINSTEIN

      Dans sa théorie de la relativité générale décrivant la structure de l'univers, Einstein expliquait que l'espace est courbe et que la présence d'un corps massif comme une étoile le courbe plus encore. Incrédules, bien des scientifiques de l'époque attendirent une confirmation visible par tous du phénomène.

    Celle-ci eut lieu lors de l’éclipse de soleil totale du 29 mai 1919 lorsque l'astrophysicien anglais Eddington photographia la position d'une étoile dont on démontra que la lumière était déviée par la masse du soleil : on parle alors de mirage gravitationnel. La preuve était faite que l'espace est bien courbe (mais, bien sûr, pas à notre niveau de perception trop restreint).

     La photo ci-dessus concerne un mirage gravitationnel fameux appelé "la croix d'Einstein". On y voit une galaxie (la tache floue au centre) et quatre points lumineux en forme de trèfle à quatre feuilles. Il s'agit en réalité d'une même source lumineuse (un quasar en arrière-plan) dont, au passage de la masse énorme que représente la galaxie, la lumière est déviée au point qu'elle prend quatre chemins différents et donne donc quatre images différentes... qui peuvent même être perçues décalées dans le temps par un observateur terrestre. Il faut s’en convaincre, dans l'univers, la plus courte distance entre deux points n'est pas la ligne droite !

Image Crédit : J. Rhoads (Arizona State U.) et al., WIYN, AURA, NOAO, NSF (NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

LA ROSE DE CAROLINE

       Lorsqu'on porte son regard en direction de Cassiopée (dont on rappelle qu'elle est l'une des 88 constellations du ciel, visible dans l'hémisphère nord, à l'opposé de la Grande Ourse par rapport à la Petite Ourse), on peut apercevoir une tache d'une taille voisine de la pleine lune : c'est l'amas ouvert NGC 7789.

    Un amas ouvert est un ensemble de quelques centaines à quelques milliers d’étoiles toutes nées en même temps : un destin commun en quelque sorte… sauf que les étoiles n’ont évidemment pas les mêmes durées de vie.

      NGC 7789 est également appelé la « rose de Caroline » en l’honneur de la sœur de l’astronome Herschel, Caroline Lucretia, elle-même astronome, qui le découvrit en 1783. L’amas, vieux de 1,6 milliard d’années et situé à 6000 années-lumière de la Terre, est composé d’environ un millier d’étoiles, toutes nées ensemble donc. Les plus massives ont déjà épuisé leurs réserves d’hydrogène et sont devenues des géantes rouges tandis que les plus modestes, les naines jaunes de la taille de notre Soleil, et a fortiori, les plus petites comme les naines rouges, sont encore dans la force de l’âge, bien sagement alignées sur la séquence principale de leur diagramme de vie (diagramme de Hertzsprung-Russel). Ce sont les géantes qui, par leur rougeur due à leur faible chaleur (relative), donnent à l’ensemble une couleur orangé-jaunâtre. La taille de la rose de Caroline est de plus de 50 années-lumière (et elle est donc vue de la Terre comme une pleine lune).

Image : Rose de Caroline (crédit & copyright: Guillaume Seigneuret)

ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

GALAXIES POUPONNIÈRES

     Les galaxies "pouponnières" (galaxies à sursaut de formation d'étoiles en langage scientifique et starburst galaxies en anglais) sont des ensembles où la naissance d'étoiles est bien plus élevée que dans les autres galaxies comme notre Voie lactée. Deux mécanismes expliquent leur existence : la proximité de deux galaxies et, plus encore, la collision de deux d'entre elles.

       En pareil cas, l'explosion des naissances d'étoiles est prodigieuse et on pense même que la résultante d'un tel choc est susceptible d'épuiser ses réserves de gaz (à partir desquelles elle "fabrique" ses étoiles) en bien moins de temps que ne durera son existence... Les étoiles ainsi créées sont souvent des géantes bleues qui terminent leurs vies en supernovas dont les rémanents "ensemencent" tout leur environnement. Il y a peu de galaxies pouponnières dans notre entourage proche et on espère mieux connaître les plus éloignées avec nos futurs instruments optiques tant au sol que dans l'espace.

      La galaxie des Antennes est un parfait exemple de galaxie pouponnière. Située dans la constellation du Corbeau, une petite constellation de l'hémisphère sud, elle est formée par la fusion de deux galaxies (NGC 4038 en bas sur l'image et NGC 4039 en haut). La durée du phénomène est très longue et peut-être résumée ainsi : il y a 1,2 milliard d'années, les galaxies étaient indépendantes ; elles se sont rapprochées il y a 900 millions d'années et ont débuté leur pénétration il y a 600 millions d'années; il y a 300 millions d'années, de la matière a commencé à être éjectée (les fameuses "antennes") et leurs noyaux fusionneront définitivement dans 400 millions d'années. Pour le moment, dans bien des endroits de ce magnifique objet, la dominante est clairement bleue, traduisant donc la formation de nouvelles étoiles.

Image : la galaxie des Antennes (sources : Wikipedia France)

LA GALAXIE DU TRIANGLE M33

     Le groupe local de galaxies auquel appartient la nôtre, c’est l’ensemble des galaxies liées par les forces gravitationnelles qui les font se rapprocher les unes des autres tandis que les milliards d’autres, plus éloignées, s’écartent de nous. Ces galaxies « locales » sont au nombre d’environ une cinquantaine et on pense immédiatement à la grande galaxie d’Andromède (qui nous rejoindra dans 3 à 4 milliards d’années).

       La troisième galaxie en taille (50 000 années-lumière) de ce groupe local est la galaxie du Triangle (également appelée galaxie de la Roue de Feu) et elle fut identifiée en 1764 par Messier qui en fit le 33ème objet de son fameux catalogue. Il s’agit d’une superbe galaxie spirale qui nous fait face dans la petite constellation boréale du même nom. Elle est éloignée de nous d’environ trois millions d’années-lumière et on pense qu’elle est en réalité une galaxie satellite d’Andromède.

      Ce qui est certain, c’est que la vue à partir d’Andromède ou de la galaxie du Triangle doit être magnifique par la contemplation concomitante de ces deux spirales galactiques. Sur l’image ci-dessus on peut observer les amas bleutés des nouvelles étoiles du Triangle qui délimitent les bras spiraux entourant le cœur de la galaxie. Comme pour la galaxie d’Andromède, en véritables balises de l’espace, les étoiles céphéides de la galaxie du Triangle ont permis de définir les distances dans l’univers qui nous entoure.

Image Crédit : photonsdenuit.fr

L’ANNEAU DE FOMALHAUT

      Située à 25 années-lumière de nous (ce qui la rend visible à l’œil nu), Fomalhaut est une étoile blanche, jeune (100 à 300 millions d’années pour une vie totale estimée à 1 milliard d’années), deux fois plus massive que le Soleil et 16 fois plus lumineuse que lui. Elle est l’étoile principale d’un système triple.

     Grâce au télescope spatial Hubble, en 2008, on a découvert autour de cette étoile au moins une planète appelée Dagon. De la taille de Jupiter, elle fait le tour de son étoile en environ 900 ans. En fait, on en soupçonnait l’existence depuis plusieurs années par l’influence qu’elle exerce sur plusieurs disques internes de poussière et de débris.

      Plus étrange, Fomalhaut possède un anneau externe comme on peut le voir sur le cliché ci-après obtenu par le réseau Alma. Cet anneau, composé de glace et de débris rocheux, présente la particularité d’avoir un bord interne parfaitement net et lisse : l’endroit est probablement le siège de multiples et violentes collisions entre des embryons de planètes, des comètes, des débris divers plus ou moins organisés, etc. Le bord parfaitement délimité de l’anneau est la résultante du nettoyage exercé par l’action gravitationnelle de planètes non encore mises en évidence.

     Si ces données sont confirmées, cela voudrait dire que des planètes situées vers l’intérieur de cet anneau seraient les cibles d’un intense bombardement d’astéroïdes et de comètes comme la Terre en fut la victime il y a quatre milliards d’années. C’était presque au début de son existence et l’événement fut baptisé le « grand bombardement tardif » (tardif car survenant 400 000 ans après la formation de notre planète, une date assez surprenante mais avérée notamment par les échantillons rapportés lors des différentes missions lunaires).

Image : l’étoile Fomalhaut et son anneau de glace

Sources : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor; NASA/ESA Hubble, P. Kalas; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

INTERACTIONS GALACTIQUES

     Dans la constellation de la Vierge, à plus de 90 millions d’années-lumière de nous, se joue un étrange ballet : trois galaxies s’attirent mutuellement au point d’en perdre leurs formes initiales bien que les distances qui les séparent soient difficilement concevables par le cerveau humain.

      Lointaines, ces galaxies n’ont pas de noms propres mais sont classées selon le catalogue astronomique NGC en numéros 5566, 5569 et 5560. Sur la photo, la galaxie centrale 5566 est gigantesque puisque d’un diamètre de 150 000 années-lumière, le double de celui de la Voie lactée. Juste au dessus d’elle, on trouve 5569, bien plus petite et surtout bleutée (alors que 5566 est plutôt à dominante jaune). Enfin, plus proche du centre de la photo, on aperçoit la troisième galaxie, 5560, qui est distordue, comme courbée par la proximité de sa grande voisine, 5566.

     En haut et à droite sur la photo, on distingue deux étoiles qui appartiennent à notre propre galaxie : l’une est bleue (la plus chaude) tandis que l’autre est plutôt à dominante jaune, donc plus froide (tout est relatif). Leurs couleurs sont curieusement en accord avec celles de nos trois lointaines galaxies et ceci nous rappelle une constante fondamentale en astronomie : ici ou à l’autre bout de l’univers, les lois de la physique sont identiques. Et c’est tant mieux, sinon, le cosmos resterait pour nous à jamais un mystère.

Image : trois galaxies lointaines (sources : CHART32 Team, Traitement - Johannes Schedler)

ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

M83, LA GALAXIE AUX MILLE PIERRES PRÉCIEUSES

     La photo ci-dessus est celle du quatre-vingt troisième objet du catalogue de Messier, à savoir la galaxie de la Roue de Feu Australe (M83 / Southern Pinwheel Galaxy). Découverte en 1752 par l'abbé français Nicolas-Louis de la Caille de passage en Afrique du sud, c'est l'une des galaxies les plus proches de nous (en dehors, bien sûr, de celles de notre groupe local comme Andromède) puisqu'elle est située à 12 millions d’années-lumière en regard de la constellation de l'Hydre (qui, je le rappelle, est, comme toutes les constellations, une construction purement imaginaire appartenant à notre propre galaxie).

     M83 mesure environ 40 000 années-lumière, soit la moitié de notre Voie lactée mais elle étincelle de tous ses feux. Ses bras spiraux regorgent d'étoiles bleutées nouvellement formées en autant de saphirs éparpillés tandis que les ensembles de poussière rouge de formation stellaire qu'on y aperçoit également brillent comme mille rubis...

    En photographie X, on se rend compte que le centre de la galaxie regorge de trous noirs et d'étoiles à neutrons, signe d'intenses formations d'étoiles. C'est une des raisons pour laquelle M83 est restée durant plusieurs années la galaxie la plus riche en explosions de supernovas.

    Sur l’image, on peut également apercevoir à gauche de M83 des galaxies bien plus lointaines. En revanche, les étoiles au premier plan appartienne évidemment à notre propre galaxie.

Image : M83, la galaxie de la Roue de Feu Australe

Crédits : Color Composite: Davide De Martin (Skyfactory)

(European Southern Observatory Science Archive)

UNE ROSE DANS LE CIEL

     Vues de la Terre les deux galaxies qui composent Arp 273 (selon le classement de l’« Atlas Of Peculiar Galaxies » de 1966) forment ce qui ressemble à l’image d’une rose (voir la photo ci-dessus). Décrire un objet astronomique selon une forme typiquement terrestre, cela existe depuis longtemps : c’est ainsi qu’on a imaginé tout un bestiaire céleste pour réunir entre elles des étoiles totalement étrangères les unes aux autres (les constellations) ou attribué des noms parfois étranges à des nuages de gaz et de matière (les nébuleuses). Cela est plus rare pour les galaxies.

     C’est le télescope spatial Hubble qui s’est récemment intéressé à Arp 273, en fait un couple de galaxies spirales en interaction directe car seulement séparées par 100 000 années-lumière : quelques centaines de millions d’années plus tôt, la petite galaxie (UGC 1813) a commencé à traverser la partie la plus extérieure de la grande (UGC 1810) et, de ce fait, les forces gravitationnelles ont étiré les bras de la grande galaxie pour donner cette apparence de fleur, le tout dans un jaillissement de nouvelles étoiles chaudes et bleues.

     L’ensemble est situé à environ 300 millions d’années-lumière de nous, en regard de la constellation d’Andromède.

Nota : UGC correspond à l'Uppsala Geral Catalog, à ne pas confondre avec NGC, initiales du New General Catalog

Image : Arp 273 par le télescope spatial Hubble (NASA Hubble material, 17 décembre 2010)

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mise à jour : 24 mars 2023

Il existe dans l’univers connu des millions de groupes de galaxies renfermant chacun des dizaines, voire des centaines de galaxies. Dans chaque groupe, ces objets gigantesques sont liés par leurs forces gravitationnelles qui tendent à les faire se rapprocher les uns des autres. En revanche, les distances entre groupes étant démesurées, la gravitation s’efface alors en raison de l’expansion de l’Univers : c’est la raison pour laquelle les groupes galactiques s’écartent inexorablement les uns des autres.

Il n’est donc pas étonnant de voir s’éloigner de nous toutes les galaxies, à l’exception bien sûr de celles contenues dans notre propre groupe baptisé groupe local. Ce dernier est composé d’une soixantaine de galaxies et, parmi elles, les plus grosses sont la Voie lactée (voir sujet) et surtout la galaxie d’Andromède, également connue sous le sigle M 31 (ou NGC 224). C’est cette dernière que nous allons évoquer dans ce sujet.

Le temps des nébuleuses

Jusqu’à un passé récent (début du XXème siècle) les scientifiques étaient tous persuadés qu’il n’existait qu’une seule galaxie – la nôtre – représentant tout l’univers. De ce fait, les quelques galaxies extérieures qu’on devinait sous la forme de faibles taches lumineuses étaient appelées des nébuleuses (et donc jugées internes à la Voie lactée) et c’était précisément la cas de la plus visible d’entre elles, Andromède. On voit encore dans certains livres d’astronomie un peu anciens l’appellation de « grande nébuleuse d’Andromède », un terme évidemment impropre.

Il faudra attendre les années 1920 pour que Edwin Hubble remette les pendules à l’heure (voir le sujet) par ses observations effectuées grâce au grand télescope (pour l’époque) du mont Wilson, aux USA. À la suite des travaux d’Henrietta Leavitt (1868-1921) qui les mit la première en évidence, il s’intéressa en effet à un groupe bien particulier d’étoiles

peuplant ces « nébuleuses », les céphéides, dont la variation d’éclat régulière lui permit d’évaluer leur distance : pour Andromède, il arriva au chiffre de 900 000 années-lumière (la galaxie est en réalité située à 2,5 millions d’années-lumière) ce qui la situait bien trop loin pour appartenir à notre propre galaxie. Dès lors, il devint clair que la Voie lactée n’était qu’une galaxie parmi d’autres et que l’univers était bien plus vaste que ce que l’on avait imaginé jusqu’alors.

Observant par la suite d’autres galaxies lointaines, il put démontrer que si quelques unes d’entre elles, à l’instar d’Andromède, se rapprochent de nous (décalage spectral vers le bleu), l’immense majorité de ces objets s’éloignent en fait de la Voie lactée (décalage spectral vers le rouge) et ce d’autant plus vite qu’elles sont déjà le plus éloignées. Ce qui, au passage, permettait d’affirmer l’expansion de l’univers…

Une galaxie comme les autres ?

Il existe différents types de galaxies, nous l’avons déjà évoqué (voir sujet). La galaxie d’Andromède M31, comme la Voie lactée, est une galaxie spirale mais, à la différence de la nôtre, elle n’est pas – du moins en apparence - barrée. Rappelons pour mémoire qu’une galaxie « barrée » voit ses bras spiraux émerger non pas de son centre mais d’une bande d’étoiles plus ou moins large traversant ce centre. Ce phénomène de barre qu’on

retrouve pour les 2/3 environ des galaxies spirales est supposé dépendre d’une augmentation locale de densité irradiant du centre et modifiant les orbites des étoiles les plus centrales : les scientifiques associent en tout cas ce phénomène de barre à une plus grande production de nouvelles étoiles. Et, de fait, si l’on compare le taux de formation stellaire des deux galaxies, la Voie lactée crée près de cinq fois plus d’étoiles que M31 avec un taux de supernovas deux fois supérieur. On peut dès lors penser que Andromède est actuellement en état de repos, du moins de ce point de vue.

Pour être complet, signalons que des études récentes d’Andromède dans le domaine infrarouge ont suggéré qu’elle possède peut-être quand même une barre centrale qui serait vue depuis la Terre dans le sens de la plus grande longueur mais ces observations n’ont pour le moment pas encore été confirmées.

Une structure presque classique

Située à 2,5 millions d’années-lumière de nous, Andromède est une galaxie très riche en étoiles puisqu’elle en renferme près de mille milliards (contre « seulement » 200 milliards environ pour la Voie lactée) et s’étend sur près de 220 000 années-lumière (contre environ 80 000 années-lumière pour la nôtre)  Toutefois, les analyses les plus récentes nous expliquent que sa masse totale ne représente que les 2/3 de celle de notre galaxie : on suppose que la différence entre les deux est la possible plus grande quantité de matière noire entourant (?) la Voie lactée, cette matière noire qui n’a jamais pu être directement objectivée. Comme on peut le voir, rien n’est donc encore vraiment sûr.

Puisque plus riche en étoiles, Andromède présente logiquement une luminosité de 25% supérieure à celle de notre galaxie mais, comme on l’a déjà dit, le taux de naissance stellaire étant plus élevé chez elle, la Voie lactée rattrape lentement sa grande voisine.

Structure « presque » classique avons-nous écrit car, effectivement, le bulbe d’Andromède est quelque peu particulier : son centre est très compact mais, surtout, abrite une combinaison double. La structure stellaire la plus dense

(appelée P1) est à l’écart du centre proprement dit (P2) moins brillant. Comme ce P2 renferme un trou noir supermassif (40 fois la masse de Sagittarius A qui trône au centre de la Voie lactée), peut-être cette situation inhabituelle est-elle en rapport avec sa présence mais, à l’évidence, le phénomène est pour l’heure encore mal compris.

Le disque d’Andromède est lui aussi quelque peu différent de celui de notre galaxie. En effet, si au travers d’un télescope optique, tout semble habituel, la situation est différente en observation infrarouge. Avec cette technique, on arrive à visualiser des anneaux concentriques – au moins deux – dont les centres paraissent décalés par rapport au centre véritable de la galaxie. Pourquoi ces anneaux ne sont-ils pas visibles en lumière normale ?

Probablement parce qu’ils sont essentiellement composés de poussière froide qui ne rayonne pas aux longueurs d’onde visible. Cette anomalie est vraisemblablement en rapport avec la proximité d’une petite galaxie satellite (M 32) capturée par Andromède il y a un peu plus de 200 millions d’années mais nous y reviendrons.

Enfin, troisième différence avec la Voie lactée, le disque galactique de M 31 n’est pas plan mais en partie torsadé et, ici aussi, ce sont de petites galaxies satellites (notamment celle du Triangle) qui sont responsables du phénomène.

Deux bras spiraux sont nettement visibles et si, dans un premier temps, on les croît enroulés étroitement auprès du bulbe, une étude plus approfondie nous apprend qu’ils sont en réalité plus espacés que ceux de notre galaxie.

À distance, on trouve bien entendu le halo galactique qui est, de loin, le plus vaste objet de notre ciel nocturne mais n’est tout simplement pas visible : il s’étend sur plus de 1,3 millions d’années-lumière à partir du centre, soit à peu près à mi-chemin de notre galaxie : le halo d’Andromède se heurte en réalité au halo de la Voie lactée…

 Il renferme plus de 450 amas globulaires associés à la galaxie géante.

L’un d’entre eux est d’ailleurs si brillant (car incluant plusieurs millions d’étoiles) que les scientifiques pensent qu’il s’agirait en fait du noyau d’une galaxie naine dont les strates extérieures ont depuis longtemps été incorporées à la géante. Au total néanmoins, et toutes proportions gardées, il est logique de penser que la galaxie d’Andromède et la Voie lactée ont connu une évolution comparable.

Ces différences somme toute mineures avec la Voie lactée nous confirment que si les galaxies ont des structures globalement identiques, chacune d’entre elles a une vie propre qui les distingue les unes des autres.

Le cannibalisme d’Andromède

Nous venons d’évoquer les irrégularités de la structure de la galaxie d’Andromède que nous avons rattachées à son appétit pour certaines de ses voisines. Il paraît donc intéressant de se pencher sur le passé assez torturé de notre grande voisine et sur ses satellites, notamment la galaxie elliptique M32 qui offre un aspect plutôt inhabituel. Mais qu’est-ce qu’une galaxie elliptique ?

 Longtemps, avec Edwin Hubble, les scientifiques ont pensé qu’une galaxie elliptique était le stade précoce des galaxies : renfermant des milliards d’étoiles à la manière d’un amas globulaire fermé (mais à une échelle bien plus grande),

elles possèdent un centre très compact, très riche en étoiles mais dont la densité diminue progressivement au fur et à mesure qu’on s’éloigne du centre. À la différence d’une spirale, une elliptique ne tourne pas sur elle-même et, du coup, le mouvement de ses étoiles est aléatoire, au gré des forces gravitationnelles de proximité. Pauvre en gaz et en matière, elles ne forment presque pas de nouvelles étoiles et ne sont donc constituées que de vieille étoiles rouges de type II et de naines blanches. Ces caractéristiques ont finalement amené les astronomes à reconsidérer l’hypothèse de Edwin Hubble et pensent à présent que, bien au contraire, il s’agit ici d’un stade avancé de sénescence galactique, vraisemblablement dû à la fusion de deux galaxies spirales.

Revenons donc à M32, une galaxie « elliptique » bien particulière. Elle est en effet bizarre : sa population stellaire est assez variée et, bien qu’elle soit compacte comme une elliptique (c’est une des galaxies les plus compactes

de l’univers observable), elle possède en réalité un nombre non négligeable d’étoiles jeunes au sein d’une population composée de vieilles étoiles jaunes ou rouges. Elle ne possède effectivement pas de gaz et de poussière interstellaires. Alors une galaxie elliptique classique. ? C’est la proximité de la géante Andromède qui fait douter.

Nous avons évoqué plus haut les anneaux concentriques de M31, uniquement visibles en lumière infrarouge. Les scientifiques pensent aujourd’hui que ces perturbations du disque de la galaxie sont en rapport avec l’absorption des couches périphériques de M32. Ce phénomène de phagocytose galactique expliquerait du coup l’explosion de création d’étoiles survenue au sein d’Andromède il y environ deux milliards d’années, une séquence au cours de laquelle un cinquième de ses étoiles a vu le jour.

On sait que les galaxies de grande taille se sont formées par cannibalisme de galaxies plus petites se trouvant au sein d’un même groupe et qui, attirées par des forces de marée gravitationnelle gigantesques, se rapprochent de la plus grosse afin de se satelliser puis de se faire absorber. La galaxie d’Andromède est un bon exemple de ce type d’événements.

L’avenir du groupe local

Sous le coup des forces gravitationnelles, les groupes galactiques finiront tous par ne plus contenir qu’une seule galaxie géante, résultat de la fusion de toutes les galaxies locales. Le nôtre n’échappera pas à cet avenir certes lointain.

De fait, la galaxie d’Andromède se rapproche de nous. Sa vitesse a été calculée par l’étude spectrométrique de ses étoiles et l’évaluation de leur décalage vers le bleu. Il est à présent certain que les deux grandes galaxies du groupe local se rapprochent l’une de l’autre à la vitesse de 430 000 km/h, soit 120 km/s. Cette vitesse peut sembler relativement élevée mais l’espace est si vaste qu’il faudra environ 3 à 4 milliards d’années pour que le choc se produise. Inutile de préciser que, à cette date lointaine, l’Humanité aura depuis longtemps disparu.

La Voie lactée et Andromède commenceront par tourner l’une autour de l’autre avant de s’échanger gaz et étoiles ce qui durera environ sept milliards d’années. Toutefois, le vide interstellaire est si important qu’il est hautement improbable que les étoiles de l’une et de l’autre entrent en collision et cette fusion se fera donc sans dommages. En revanche, leurs nuages de gaz et de matière s’échaufferont suffisamment par endroit pour donner naissance à de gigantesques pouponnières de nouvelles étoiles. Le spectacle sera probablement féérique surtout vue de notre système solaire qui, s’il est toujours présent, sera relégué aux confins de la nouvelle galaxie spirale géante dont le nom est déjà trouvé : Mikomeda.

La Voie lactée et Andromède presque sœurs

Si ce n’est la taille, notre galaxie et Andromède semblent de structure assez voisine. Il reste néanmoins encore beaucoup à apprendre sur notre grande voisine d’autant que ce que nous en savons est en définitive assez récent : il faut se rappeler que la première observation d’étoiles distinctes dans la partie centrale de M 31 date de la deuxième guerre mondiale, une prouesse permise par le couvre-feu alors de rigueur à Los Angeles. Les nouveaux télescopes notamment spatiaux (on pense au télescope James Webb dont le lancement a eu lieu avec le succès que l'on sait en 2023) permettront d’en savoir plus.

Sources :

• Wikipédia France
• encyclopaedia britannica
• sciencesetavenir.fr
• futura-sciences.com
• fr24news.com
• science-et-vie.com
• astronoo.com
• free.fr

Images :

1.  galaxie d'Andromède : darkskies.space
2.  Edwin Hubble : youtube.com
3.  galaxie barréeNGC 1300 : pinterest.com
4.  double noyau de M31 : Wikipedia France
5.  anneaux d'Andromède : futura-sciences.com
6.  amas globulaire Mayall II : de.wikipedia.org
7.  galaxie elliptique NGC4150 : fr.wikipedia.org
8. . galaxie M32 : messier-objects.com
9. . groupe local : astrosurf.com

Mots-clés : groupe local - Edwin Hubble - Henrietta Leavitt - céphéides - galaxie barrée - matière noire

Sujets apparentés sur le blog

1. Edwin Hubble, le découvreur

2. les galaxies

3. les galaxies cannibales

4. l’expansion de l’Univers

5. la Voie lactée

6. les céphéides

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mise à jour : 18 janvier 2024

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

     Il y a 65 millions d’années, une météorite de 10 km de diamètre s’abattait dans la presqu’île du Yucatan, au Mexique, entraînant une catastrophe telle qu’elle mit fin à la domination des dinosaures qui durait depuis 140 millions d’années ⁽¹⁾. La conséquence principale de cette disparition fut l’avènement du règne des mammifères jusque là muselés par les grands sauriens. En effet, si leur apparition est concomitante de celle des dinosaures, au Trias supérieur, il y a environ 230 millions d’années, les mammifères furent depuis le début obligés de vivre dans l’ombre de ces grands prédateurs. Ils réussirent quand même à survivre mais en restant peu diversifiés et surtout de petite taille (forcément inférieure à celle d’un chat). Les dinosaures disparus, au bout de quelques millions d’années (un temps très court en termes géologiques), il existait déjà des mammifères de la taille d’un ours. Aujourd’hui, ils sont de toutes sortes, sur tous les continents et l’un d’entre eux, homo sapiens, a pris la place que l’on sait. On peut donc légitimement se poser une question : que se serait-il passé si l’astéroïde n’avait fait qu’effleurer notre planète ? Les dinosaures auraient-ils quand même fini par disparaître ? Et l’apparition de l’Homme aurait-elle pu avoir lieu ? Cela veut-il dire que le hasard entre, au moins partiellement, en compte dans la transformation et l’évolution des espèces ? Et qu’entend-on réellement par ce terme ambigu, de hasard ?

⁽¹⁾ Certains scientifiques avancent que le déclin des dinosaures aurait commencé quelques millions d’années avant l’impact de la météorite, provoqué par des phénomènes volcaniques (trapps du Deccan) et/ou par l’apparition des plantes à fleurs, une nourriture inappropriée pour les grands sauriens. Ces affirmations restent du domaine de l’hypothétique et, quoi qu’il en soit, la chute de la météorite aura de toute façon porté le « coup de grâce ».

Le hasard est-il pluriel ?

     La théorie de l’Évolution actuelle est en fait confrontée à trois sens différents du mot hasard : la chance, l’aléatoire et la contingence. Or, ces différentes notions sont souvent confondues les unes avec les autres. Il convient donc de préciser ce qu’elles recouvrent vraiment.

         * le hasard en tant que finalité : c’est le sens le plus fréquent qui veut que quelque chose se produise de façon inattendue par rapport à un but, que celui-ci soit conscient ou non. Prenons un exemple. Je suis en train de farfouiller dans mon bureau à la recherche d’une feuille de papier vierge pour écrire une lettre et voilà que je mets la main sur la facture que je recherche depuis plusieurs jours… Prétendre que j’ai découvert ma facture par hasard signifie que je viens de mettre la main sur cet objet très recherché par moi en poursuivant en fait un but totalement différent. C’est le sens du hasard le plus commun qui est le plus souvent décrit par les termes « chance » et « malchance ».

         * le hasard recouvrant des événements « aléatoires » : ici, nous pouvons prévoir qu’un événement peut se produire selon certaines conditions mais nous

sommes incapables de savoir si ces conditions sont réunies ou non pour le cas particulier qui nous intéresse. C’est par exemple le cas de la pièce de monnaie qu’on lance en l’air sans pouvoir deviner si elle tombera sur pile ou sur face. Si l’on voulait le savoir à l’avance, il faudrait connaître toutes les conditions du lancer, le poids et la forme exacte de la pièce, la force du jet, la résistance de l’air, etc. ce qui est évidemment impossible : l’événement relève donc de l’aléatoire et pour réduire ici le hasard, seules les lois de la probabilité peuvent nous aider.

         * le hasard en tant que contingence : stricto sensu et selon la définition du dictionnaire, la contingence est ce qui peut éventuellement arriver ou non. D’un point de vue plus scientifique, on appelle contingents des événements qui ne sont pas déductibles (donc prévisibles) à l’intérieur d’une théorie (parce que nous ne connaissons pas les conditions initiales du problème ou que les calculs se révèlent trop complexes, voire que la théorie n’existe tout simplement pas). C’est cette notion du hasard – contingent - qui est le centre d’âpres débats en science de l’Évolution. Son contraire est la nécessité, terme qui signifie qu’un événement donné en entraîne forcément un autre (qui devient donc prédictible).

     Lorsqu’ils débattent entre eux de la théorie de l’Évolution, les scientifiques introduisent ces notions de hasard à plusieurs niveaux tels que la dérive génétique (sur laquelle nous reviendrons), les mutations, les écosystèmes, etc. L’un des débats le plus fructueux sur cette question concerne l’identification des animaux observés dans les schistes de Burgess, sujet que nous avons déjà évoqué ici à plusieurs reprises.

La bataille de Burgess

     Il y a plus de 100 ans, furent mis au jour à Burgess en Colombie britannique par un paléontologue célèbre à l’époque, Charles Doolitle Walcott, plus de 80 000 fossiles vieux de 505 millions d’années et ne ressemblant pour la plupart à rien de ce que l’on connaissait jusqu’alors. Surtout - probablement à la suite d’un ensevelissement brutal - ces fossiles conservaient des appendices et des parties molles qui, habituellement, ne sont jamais présents. Or ce sont ces espèces à

corps mou qui font toute la différence avec un banal gisement du Cambrien (période la plus ancienne du paléozoïque anciennement appelé ère primaire) et nous donnent réellement un aperçu de la vie à cette époque, le Cambrien moyen. Selon les préjugés de son temps, Walcott chercha à faire entrer les animaux qu’il étudia dans les groupes principaux (phylums) alors connus car, selon lui, il s’agissait forcément de formes archaïques ayant par la suite donné les groupes d’animaux actuels (dans un contexte scientifique encore empreint d’une certaine religiosité, il n’aurait pas été concevable d’avancer que « le Créateur » avait fait naître des êtres abandonnés ensuite sans descendance). Ce n’est que bien plus tard, en réexaminant les fossiles, que les scientifiques se firent la réflexion que beaucoup d’entre eux (notamment les arthropodes qui représentent près de la moitié des espèces présentes) paraissent inclassables dans les embranchements actuels et ne correspondent à rien de connu, qu’ils appartiennent en somme à des phylums n’ayant apparemment pas donné de descendants..

     Il n’en fallait pas plus pour que Stephen J. Gould, le célèbre paléontologue mort en 2002, s’empare du sujet dans un de ses livres les plus fameux (« la vie est belle », 1989). Son explication est la suivante : dans les schistes de Burgess, parmi les animaux présents et appartenant à différents embranchements dont certains

inconnus, aucun ne paraissait posséder par rapport aux autres d’avantages particuliers. Plus encore, Gould remarqua que certains des animaux n’ayant pas survécu par la suite présentaient des caractères adaptatifs très astucieux. Sa conclusion : puisque tous vivaient à armes égales, si certains ont survécu et pas d’autres, c’est que cela ne pouvait être que dû au hasard. En résumé, pour Gould, c’est la contingence (c'est-à-dire tous les événements imprévisibles survenant dans la Nature et impossibles à identifier) qui prime tout : ce qui se passe d’une certaine manière aurait tout aussi bien pu se passer autrement. Et, par voie de conséquence, cela sous-entend que l’espèce humaine est un accident biologique. Il explique ainsi que si l’on devait faire repartir l’histoire évolutive depuis le début, à la manière d’un film qu’on rembobinerait, compte-tenu des différents événements aléatoires rencontrés tout du long, elle serait certainement très différente et l’Homme n’aurait probablement aucune chance de réapparaître.

     Toutefois, un de ceux qui réétudia cette faune de Burgess fut Conway-Morris. Il partagea cette analyse jusqu’à ce que d’autres gisements analogues à Burgess

soient découverts, notamment en Chine. Ce paléontologue changea alors complètement d’avis en expliquant que, finalement, on peut retrouver des similitudes entre les différents phylums et que la plupart des animaux de Burgess sont effectivement membres de groupes existant aujourd’hui. Ses contradicteurs lui reprochèrent alors une position idéologique le poussant à défendre une vision essentiellement chrétienne de l’évolution (ce qui était de notoriété publique). D’où une discussion acharnée avec Gould.

     Aujourd’hui encore, la question ne semble pas définitivement tranchée mais, s’il est vrai qu’un certain nombre des animaux de Burgess a pu être réétudié et rattaché à des groupes existant encore de nos jours, il reste nombre de spécimens dont on serait bien en peine de trouver une quelconque descendance. Alors, quelle place donnée ici à la contingence, au hasard ?

La dérive génétique

     La « dérive génétique » c’est l’évolution d’une espèce (ou au moins d’une population) sous l’effet d’événements aléatoires, et ceci indépendamment de la sélection naturelle, des mutations ou de déplacements géographiques. Théorisée par Motoo Kimura en 1968, cette approche s’appuie sur les variations potentielles observées durant la méiose c’est-à-dire, dans la reproduction

sexuée, lors de la transmission de certains caractères des parents. En pareil cas, on le sait, chaque parent ne transmet que la moitié de ses allèles. Rappelons qu’un allèle est une version variable d’un même gène : il y en a généralement deux pour un gène (parfois beaucoup plus, jusqu’à une dizaine). Du coup, certaines variantes d’un gène (certains allèles) ne seront jamais transmis à la descendance d’un adulte et, par conséquent, certains allèles verront leur fréquence augmenter ou diminuer dans la génération suivante. Évidemment si la population était de taille infinie, tous les allèles finiraient par être transmis mais ce n’est évidemment pas le cas. On peut même avancer que la non-transmission de certains allèles (la « variance ») est d’autant plus importante que la population considérée est de petite taille. Questions : 1. cette « disparition » de certains facteurs génétiques est-elle assimilable à une diminution de la diversité génétique et 2. Quel est le rôle du hasard dans ce phénomène ?

     Prenons le cas d’un « goulot d’étranglement », c’est-à-dire un événement qui va séparer des groupes d’individus : une inondation cataclysmique emporte le pont de terre qui reliait une presqu’île au continent. De ce fait, une partie d’une population de lézards se retrouve isolée sur la nouvelle île et cette population réduite va voir un certain nombre d’allèles non transmis lors de la reproduction. Il s’agit donc d’une diminution de la diversité génétique et on comprend facilement que plus la population concernée est petite, plus la dérive génétique est importante. Cette « dérive » génétique, c’est au bout du compte la différence croissante qui va s’instaurer entre la diversité génétique de la population isolée par rapport à la

population d’origine, dans cet exemple les lézards restés sur le continent. Les changements qu’on va alors voir survenir dans la population résiduelle, celle de la nouvelle île, ne sont évidemment pas une adaptation et, en ce sens, ils ne relèvent pas d’une sélection naturelle classique. Si la survie de cette espèce de lézards dans l’île est possible (suffisamment de ressources pour permettre le maintien d’une population efficace), peu à peu, par le biais de l’absence de certains allèles ou de mutations, cette population va évoluer pour son propre compte : dans le cas où elle serait remise en contact avec la population d’origine restée sur le continent, il est très possible qu’il ne puisse plus y avoir d’accouplements productifs entre les deux groupes devenus des espèces différentes. Cette dérive génétique due à un isolement géographique aura alors conduit à ce qu’on appelle une spéciation (apparition d’une nouvelle espèce).

     En arriver à un tel résultat est certainement dû au hasard (l’événement cataclysmique originel) associé secondairement à la sélection naturelle qui va privilégier les individus les mieux adaptés dans une population différente de celle du début, précisément en raison de la dérive génétique survenue. Hasard et sélection naturelle agissent donc en même temps sur les populations et sont à l’origine des changements de la diversité génétique : on parle alors d’évolution biologique.

Les mutations

     Nous venons d’évoquer les mutations génétiques en tant que facteurs de transformation d’une population spécifique d’individus mais comment surviennent ces mutations ? Sont-elles également le fait du hasard ?

      Rappelons très schématiquement ce qu’est l’ADN, support de l’hérédité et son rôle. Il est composé de quatre bases nucléiques : A (adénine), C (cytosine), G (guanine), et T (thymine) et c’est l’ordre dans lequel se retrouvent ces bases (il y en a des milliards) sur le brin d’ADN qui porte l’information génétique. Lorsqu’il se produit un « erreur » de transmission (une des bases – voire un groupe - est remplacée par une autre) l’information est modifiée. Trois situations sont alors possibles : dans l’immense majorité des cas, la modification est sans conséquence

et on parle de mutation neutre. Si la modification est défavorable, c’est-à-dire qu’elle met en danger son porteur, celui-ci sera éliminé avant que d’arriver à maturité pour se reproduire : on parle alors de mutation délétère qui ne peut se transmettre. Enfin, troisième possibilité, la mutation apporte un avantage sélectif à son porteur : théoriquement, ce dernier sera avantagé par rapport aux autres individus et, mieux protégé de son environnement, il se reproduira plus fréquemment ce qui permettra, peu à peu, à la mutation d’atteindre l’ensemble de la population.

     Ce qu’il faut également bien comprendre, c’est qu’une mutation n’apparaît physiquement pas chaque fois qu’un changement de l’environnement d’un individu se modifie de façon sensible. Par exemple, la mutation de la régulation de la lactase qui permet chez l’adulte humain de digérer le lait de vache n’est pas spontanément apparue avec l’élevage de ces animaux parce qu’on en avait besoin. Elle était présente avant l’élevage avec la même fréquence mais c’est avec l’élevage des vaches qu’elle est devenue avantageuse pour ses porteurs et qu’elle s’est petit à petit répandue…

     Que peut on conclure sur le rôle du hasard dans les mutations génétiques ? Eh bien que le hasard, ici, veut dire que les mutations apparaissent sans qu’il y ait de relation directe avec leurs effets sur l’organisme. Quand une base nucléique en remplace une autre, la survenue de cette mutation est indépendante de l’effet qu’elle peut avoir sur le sujet ou, dit autrement, la mutation apparaît par hasard et, puisqu’il y en a beaucoup, au fil des générations, certaines d’entre elles peuvent se révéler favorables dans un environnement donné.

Le hasard et la sélection naturelle dirigent l’évolution

     Pour survivre et prospérer, une population d’êtres vivants doit s’adapter à son milieu. Tant que cet environnement est stable, que ses modifications au fil du temps restent mineures, la population est bien adaptée et subit elle-même peu de modifications. Toutefois, on le sait bien, cette caractéristique de stabilité n’a qu’un temps car, tôt ou tard, des changements se manifestent : modifications du climat et donc des ressources, catastrophes naturelles, maladies, apparition ou transformations de prédateurs, etc. Dès lors, la sélection naturelle décrite par Darwin il y a déjà de nombreuses années entre en jeu (elle a toujours existé mais, compte-tenu de la stabilité de l’environnement, elle avait peu à intervenir). En sélectionnant les individus les plus aptes, elle transforme progressivement l’espèce concernée : des mutations jusqu'alors latentes apportent des réponses au changement (pour peu évidemment qu’un certain laps de temps le permette car si ce n’est pas la cas, l’extinction de la population est inévitable). Or comme nous l’avons vu, ces mutations sont apparues au hasard de l’altération d’une partie du code génétique. La sélection naturelle, mécanisme principal de l’Évolution, se comporte en réalité comme une immense machine de tri du vivant.

     Il existe d’autres  mécanismes de transformation des espèces : la dérive génétique est un autre moyen d’aboutir à la transformation d’une population mais, ici, l’évolution d’une espèce est causée par des événements complètement aléatoires, des événements dont la prévision est impossible (et ses effets, comme on l’a vu, sont d’autant plus importants que la population considérée est de petite taille).

     On peut donc affirmer que l’évolution des espèces est sous la dépendance du hasard. C’est le hasard qui assure la richesse du vivant en engendrant une multitude de différentes variations avant que le milieu ne fasse le tri par le biais de la sélection naturelle. Dérive génétique et sélection naturelle sont donc les moteurs de la diversité des espèces vivantes en permettant évidemment leur adaptation au changement mais également en assurant la stabilité des espèces bien adaptées. Ces deux différents mécanismes dirigent l’Évolution et c’est le hasard qui les régit.

Sources :

• Wikipédia France
• encyclopaedia britannica
• revue La Recherche

Images :

1. Météorite du Yucatan (thenewdaily.com.au)
2. Pile ou face (hubpages.com)
3. Faune de Burgess (smithsonianmag.com)
4. Stephen J Gould (cbsnews.com)
5. Conway-Morris (bbc.co.uk)
6. Alleles (fharrabi.skyrock.com)
7. Lézards verts européens (en.wikipedia.org)
8. ADN (garridofreshmentoring.com)

Mots-clés : météorite du Yucatan - schiste de Burgess - Stephen J. Gould - théorie de l'évolution - spéciation - sélection naturelle

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