Le blog de cepheides

       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

Sujets apparentés sur le blog

* matière noire et énergie sombre

* les premières galaxies

* les étoiles primordiales

* l'expansion de l'Univers

* la Voie lactée

* les galaxies

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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 million 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 : 8 décembre 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

Sujets apparentés sur le blog

1. le hasard au centre de la vie

2. les mécanismes de l'Évolution

3. le schiste de Burgess

4. spéciations et évolution des espèces

5. la sélection naturelle

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Mise à jour : 24 mars 2023

Voici quelques courts articles parus sur le site Facebook du blog

L'AMAS DES PLÉIADES

     Les Pléiades (M45 dans la classification de Messier) sont connues depuis la plus haute antiquité, le poète grec Hésiode les ayant déjà évoquées en 700 avant J-C ! Cet ensemble d'étoiles est connu parce que relativement proche de nous (environ 400 années-lumière) et visible, même au cœur des grandes métropoles de notre époque tellement parasitées par les lumières artificielles.

     Il s'agit d'un amas ouvert d'environ 3000 étoiles, situé dans la constellation du Taureau, dont on peut voir une dizaine d'éléments à l’œil nu selon la pureté du ciel. Il a été également baptisé "les sept sœurs" en référence aux 7 filles d’Atlas et Pléioné de la mythologie grecque : les étoiles les plus visibles portent d'ailleurs les noms de ces antiques déesses.

     Rappelons qu'un amas ouvert est un conglomérat d'étoiles nées ensemble et liées entre elles par des forces gravitationnelles assez faibles qui s'estompent avec le temps, rendant ainsi les étoiles indépendantes. Par opposition, les amas fermés sont des ensembles d'étoiles situés en dehors de la galaxie et, liés par une forte gravitation, ils tournent autour d'elle, au risque d'être à chaque passage "amputé" de quelques étoiles par l'attraction galactique (nous avons évoqué le dernier passage de l'un d'entre eux, Palomar 13, il y a quelques mois).

     Long d'environ 13 années-lumière ce qui est peu, l'amas des Pléiades est visible facilement parce que proche et, dans le ciel nocturne, il s'étend sur environ 2°, soit quatre fois le diamètre apparent de la Lune. On y a repéré des naines brunes, c'est à dire des étoiles trop petites pour s'être "allumées" (ce qui est logique puisqu'un amas ouvert est à l'origine une pouponnière d'étoiles).

     Sur la photo, on distingue les étoiles les plus brillantes de l'amas, entourées de nébuleuses par réflexion (le nuage de poussières dans l'amas). Ces aigrettes de diffraction sont générées par l'instrument d'observation mais, dans le cas présent, je trouve que cela renforce la beauté de l'image...

Pour en savoir plus : "amas globulaires et traînards bleus " : 

Image : l'amas ouvert des Pléiades (sources : Image Crédit & Copyright : Robert Gendler ; ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

LA NÉBULEUSE DE LA TÊTE DE CHEVAL BLEU

     Précisons d'emblée que cette nébuleuse dite "de la tête de cheval" n'est pas la plus célèbre connue sous un tel nom : la plus fameuse est en effet située dans la constellation d'Orion et a été maintes fois photographiée et étudiée. C'est la raison pour laquelle on précise ici "tête de cheval bleu".

    Sur l'image ci-après, on voit effectivement un nuage de poussière bleu rappelant une tête de cheval, d'où son nom. Identifiée sous le code IC 4592, cette nébuleuse est peu connue puisque difficile à photographier (il faut un long temps de pause) car elle est très peu lumineuse. Elle est située à plus de 400 années-lumière (436 exactement) de nous et est très étendue : il s'agit de ce que l'on appelle une "nébuleuse par réflexion".

     Qu'est-ce qu'une nébuleuse par réflexion (nous en avons déjà évoquées quelques unes) ? Eh bien, il s'agit de nuages de poussière qui réfléchissent la lumière des étoiles se trouvant près d'eux. Elles s'opposent aux nébuleuses par émission où les étoiles qui habitent celles-ci sont suffisamment chaudes et proches pour ioniser les gaz et poussière de la nébuleuse qui prennent alors des couleurs diverses selon leur composition.

    La nébuleuse de la tête de cheval bleue réfléchit principalement la lumière d'une étoile très brillante de la constellation du Scorpion, Nu Scorpii. Cette étoile est une supergéante bleue dont le nom commun est Jabbah (ou Jabah). En réalité, en approfondissant l'observation, on comprend qu’il s'agit d'un système stellaire quintuple (et peut-être même sextuple) associant deux groupes d'étoiles très proches l'un de l'autre et dominés par deux supergéantes bleues de type B2.

    On peut voir l'étoile Jabbah à l'emplacement supposé de l'œil de la tête de cheval bleue tandis qu'une deuxième nébuleuse par réflexion est visible à l'emplacement de l'oreille du cheval (IC 4601), juste après les deux autres étoiles bleues. À noter : pour cette photo, le nord est en bas et le sud en haut.

Pour en savoir plus : "étoiles doubles et systèmes multiples" 

Image : la nébuleuse de la tête de cheval bleue (crédits : Scott Rosen / ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U).

LES DENTELLES DU CYGNE

     Les dentelles du cygne (en anglais, Cygnus Loop) sont les restes d'une étoile ayant explosé il y a quelques milliers d'années dans la constellation du Cygne ; l'enveloppe externe de cette étoile s'est dispersée dans l'espace et on parle alors de rémanent de ce qui fut une supernova. C'est le télescope spatial Hubble qui a pris ce cliché il y a maintenant plus de 20 ans...

     Le nuage de gaz ionisé est ici vu par la tranche et il se déplace à la vitesse d'environ 150 km/sec. mais il ne s'agit que d'une petite partie de l'ensemble et sa luminosité est le résultat de l'excitation du gaz qui la compose. L'ensemble "des dentelles" est composé des grandes et petites dentelles ainsi que du triangle de Pickering que nous avons déjà évoqué il y a quelques mois.

     La photo qui illustre ce sujet est très particulière. En effet, s'il existe de nombreux clichés des "dentelles", celui-ci a servi aux scientifiques pour estimer à nouveau la distance et l'âge de cet objet astronomique : on sait à présent qu'il n'est situé qu' à 1440 années-lumière de nous et que son âge est d'un peu moins de 10 000 ans.

Image : les dentelles du Cygne (crédits : Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP) ; ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

LA COULEUR DES ÉTOILES

     Bien qu'apparaissant toutes blanc-jaune et clignotantes aux yeux de l'observateur amateur depuis la Terre, les étoiles sont en réalité de couleurs différentes : bleu, jaune, blanc, rouge, vert, etc. Prenons l'exemple de la supergéante rouge Antarès, de la constellation du Scorpion, (en fait une étoile double associant la supergéante rouge à une géante bleue vivant dans l'ombre de sa grande voisine). C'est une étoile si gigantesque que, à côté d'elle, le Soleil aurait l'air d'un nain. Cette étoile en fin de vie, dont le diamètre est 888 fois celui de notre étoile, est rouge car son enveloppe externe se dilate et donc se refroidit.

     Antarès, une des étoiles les plus brillantes du ciel, à partir du pôle inférieur de l’ensemble, illumine tous les nuages rouge-jaune situés en bas et à gauche de la photo ci-après. En revanche, les espaces tout à fait obscurs situés au centre et en haut de l'image sont des nuages de poussière éclairés par derrière qui, en arrêtant la lumière des étoiles situées encore plus loin, donnent cette impression d'encre de Chine.

    Dans la partie haute de la photo, on peut distinguer une nébuleuse par réflexion de couleur bleue au sein de laquelle resplendit l'étoile Rhô Ophiuchi (en fait un système quadruple de géantes bleues) située à 360 années-lumière de nous. Cette région est d'ailleurs une pouponnière d'étoiles.

    Revenons à Antarès. On aperçoit en bas et sur la droite de l'étoile un amas globulaire. Il s'agit de M 4, bien plus lointain puisque situé à 7195 années-lumière (contre 600 années-lumière pour Antarès) mais qui reste néanmoins l'amas globulaire le plus proche de la Terre.

    L'image de la NASA démontre s'il en était besoin la richesse des couleurs de l'Univers. Pourtant une partie de ces couleurs n'est pas accessible à l'œil humain, notamment dans l’infrarouge mais aussi en ultra-violet. L'Évolution n'a pas jugé nécessaire de sélectionner ces caractéristiques chez le grand primate qu'est l'Homme (qui n'en a sans doute guère besoin dans sa vie terrestre) mais devant un tel spectacle on peut vraiment le regretter.

Sur le blog : la couleur des étoiles 

Image :: Tom O'Donoghue (ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U)

L'AVENIR (LOINTAIN) DU SOLEIL

     Voici ci-dessus une intéressante photo de la nébuleuse de la Calebasse située à environ 5000 années-lumière de nous, dans la constellation de la Poupe : on y voit là la mort d'une étoile ressemblant à notre soleil, très vraisemblablement une naine jaune comme lui.

     Après avoir épuisé son carburant, l'hydrogène, qu'elle transformait en hélium, cette étoile est devenue une naine blanche pour sa partie centrale. En effet, jusque là les réactions nucléaires contrebalançaient ses pressions internes depuis des milliards d'années mais voilà que ce bel équilibre a été rompu : le centre de l'étoile s'est écrasé sur lui-même donnant naissance au cadavre d'étoile appelé naine blanche (de la taille d'une planète) qui mettra des milliards d'années à s'éteindre en naine noire tandis que son enveloppe externe a été expulsée dans l'espace à la vitesse d'un million de km/h pour donner la nébuleuse.

     Sur la photo, le centre de l'étoile mourante est caché par d'épais nuages de poussière et de gaz tandis que se développent les premiers stades de la nébuleuse planétaire. La vitesse de propagation du nuage de gaz est si forte qu'il existe un phénomène de ionisation de l'hydrogène et de l'azote (en bleu sur le cliché). Dans quelques centaines d'années, le nuage de gaz sera une classique nébuleuse bipolaire.

     Mais, dans environ 5 milliards d'années, à une époque où l'humanité et ses espoirs auront depuis bien longtemps disparu, le même phénomène arrivera au Soleil. Avant que des millions d'années plus tard encore ses restes soient peut-être en partie récupérés pour former une nouvelle étoile.

Sur le blog : "mort d'une étoile"

Crédits photo : NASA, ESA, Hubble, MAST; Remerciements: Judy Schmidt.

LA SUPERNOVA DE TYCHO BRAHE

   Tycho Brahe, scientifique danois, fut au XVIème siècle l'astronome le plus célèbre. Parmi ses nombreuses observations, l'objet de la photo ci-après est le rémanent de la supernova observée par l'illustre savant le 11 novembre 1572.

    Depuis la plus haute antiquité, les tenants des croyances religieuses soutenaient qu'un objet céleste nouveau ne pouvait apparaître qu'entre la Terre et la Lune mais pas au delà, domaine de l'immuable (axiome aristotélicien). Brahe prouva qu'il s'agissait bien d'une étoile, donc située au delà de la Lune : la religion avait donc tort et ce fut probablement un des deux ou trois événements les plus importants de l'histoire de l'astronomie et, peut-être même, de l'Humanité.

   Cette supernova, baptisée SN 1572 est très certainement de type I (dite thermonucléaire), c'est à dire produite par l'explosion d'une naine blanche ayant progressivement absorbé la matière d'une étoile avec laquelle elle formait un système binaire. Extrêmement chaud, le nuage de gaz en dilatation présente des secousses dans sa vitesse d'expansion ce qui lui confère cette apparence boursoufflée.

sources : Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP), ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

UNE GALAXIE BIEN ÉTRANGE

    En braquant son optique à plus de 20 millions d'années-lumière dans la direction de la constellation des Poissons, le télescope Gemini nord (situé sur un volcan endormi de Hawaï, à plus de 4200 m d'altitude) a repéré cette galaxie (baptisée NGC 660) avec son look bizarre.

   On appelle ce type de galaxie (en réalité, très rare), une "galaxie à anneau polaire" parce que, comme on peut le voir sur l'image ci-dessus, une grande partie des étoiles et de la poussière de cette galaxie forme un anneau perpendiculaire au plan galactique principal. Quelle peut bien en être la raison de cette configuration plutôt curieuse ?

   Eh bien ,l'hypothèse la plus vraisemblable est qu'il s'agit de la capture d'une autre galaxie par la principale : après démembrement de la plus petite galaxie par les "forces de marée" gravitationnelles générées par la plus grosse des deux galaxies, les débris ainsi formés (des milliards d'étoiles comme le Soleil) se sont mis à graviter en anneau autour de l'axe de la galaxie principale.

   On sait que, selon la théorie actuellement en vigueur, chaque galaxie est probablement entourée par un halo de matière noire (matière à la composition totalement inconnue dont on ne fait que soupçonner indirectement la présence) ; du coup, cette configuration galactique exceptionnelle va peut-être permettre d'étudier l'action de la matière noire sur l'anneau polaire et peut-être pourrons-nous en savoir plus sur cet élément mystérieux...

    Précisons enfin que l'anneau polaire de NGC 660 s'étend quand même sur plus de 50 000 années-lumière puisqu'il est plus grand que le disque galactique lui-même : à titre de comparaison, le disque de notre propre galaxie, la Voie lactée, mesure environ 70 000 années-lumière dans sa plus grande longueur.

Image : Gemini Observatory, AURA, Travis Rector (Univ. Alaska Anchorage) ; ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

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mise à jour : 24 mars 2023

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LUEUR D'ESPOIR POUR LE CORAIL

     On sait que les différentes barrières coralliennes sont menacées d'extinction rapide, notamment en raison du réchauffement climatique pense-t-on. En fait, c'est plus compliqué que ça.

    Dans les Caraïbes, par exemple, depuis 50 ans, la moitié du corail a été détruite. Des scientifiques ont donc compilé pas moins de 35 000 études menées depuis 1969 dans 34 pays différents sur les récifs coralliens caribéens. Surprise : les principaux responsables du massacre sont la surpêche et la pollution côtière...

     En fait, en 1983, une épidémie a décimé là-bas l'oursin-diadème qui se nourrit des algues proliférant sur les récifs et étouffant le corail. Du coup, ne restent plus comme prédateurs de ces algues que les poissons-perroquets... victimes de la surpêche. Partout où celle-ci est mieux combattue, les récifs coralliens sont en meilleure santé et résistent d'autant plus aux cyclones qu'ils sont riches en poissons-perroquets !

     Ce n'est pas tout : on a pu également mettre en évidence que partout où les requins étaient trop chassés, ils libéraient des niches propices au développement de petits poissons carnivores qui attaquent les poissons herbivores comme nos poissons-perroquets... Qui aurait pu penser que les grands squales protègent indirectement le corail de ces mers chaudes ?

     Ceci nous rappelle une notion fondamentale : tous les êtres vivants font partie d'une chaîne alimentaire et lorsque l'un des maillons de la chaîne est atteint, c'est tout le reste des vivants qui souffre ! On en trouvera plusieurs illustrations dans le sujet du blog : "superprédateurs et chaîne alimentaire" 

photo : poisson-perroquet (sources : Futura-Sciences)

L'ENNEMI N'EST PAS TOUJOURS CELUI QUE L'ON CROIT...

     Tenez, prenez le cas de cette assez jolie plante que l'on appelle le Kudzu et qui est réputée pour permettre l'arrêt de certaines addictions comme celles à l'alcool ou à la nicotine. Je ne sais pas si ses exploits en la matière sont réels ou supposés mais ce dont je suis sûr, c'est que le kudzu est l'une des pires "pestes" végétales existantes.

     Originaire du Japon, le kudzu a été introduit aux USA pour stabiliser certains sols et faire un peu d'ombre sous la forme de tonnelles improvisées. Malheur ! Ce que l'on ne savait pas (?), c'est que cette plante a une croissance tellement rapide (jusqu'à 30 cm par jour) qu'elle envahit tout en très peu de temps et la voilà qui recouvre rapidement tous les végétaux (notamment les arbres) qu'elle étouffe, les réverbères, les panneaux indicateurs ou publicitaires et même les murs et les toits des maisons ! Aux États-Unis où l'on n'arrive pas à s'en débarrasser, elle a envahi des milliers de km² de forêts et de champs et la lutte contre cet ennemi si prolifique est un combat de tous les instants : un moment de relâchement et tout est à recommencer !

     Mais ce n'est pas tout : voilà que les scientifiques l'accusent de participer au réchauffement climatique : le kudzu réduit le volume de carbone stocké dans les sols des endroits envahis par lui, notamment en détruisant les végétaux qui, eux stockent ce gaz à effet de serre. Un vrai poison que nul herbicide ne sait enrayer.

     Méfiance donc pour tous ceux qui, à des fins thérapeutiques, souhaiteraient se lancer dans des "cultures sauvages" de cette plante aux vertus... contrastées !!!

photo : forêt pétrifiée par le kudzu (sources : tenfreshfruits.com)

UNE ARAIGNÉE HÉROÏQUE !

     Elle s'appelle stegodyphus-lineatus et est une petite araignée velue d'environ un cm et demi. Elle habite l'Europe, l'Asie et le nord de l'Afrique et est connue pour faire partie des araignées cannibales...

     Oui mais cannibale comment ? Parce qu'on connait bien ces araignées femelles qui, lors de l'accouplement, dévorent le mâle qui ne s'est pas enfui assez vite mais, ici, l'histoire est différente. En effet, Stegodyphus a un destin tout à fait spécial (du moins la femelle de cette espèce). Dès que la fécondation a eu lieu et que commence l'incubation, les tissus abdominaux de la mère araignée ramollissent progressivement. Une sorte de préparation à la naissance des enfants.

     Lorsque que celle-ci a lieu, la mère araignée commence par régurgiter toutes les bonnes réserves qu'elle avait faites pour ses petits. Mais, très vite, cela ne suffit pas pour ses 80 rejetons. Alors, elle se sacrifie et, suicidaire, s'offre à l’appétit féroce de ses petits en se liquéfiant littéralement. Bientôt, il ne reste plus que son squelette desséché... et 80 petites araignées en pleine forme qui partent découvrir l'Univers !

     Au fil des millions d'années, c'est ce scénario génétiquement inscrit que la sélection naturelle a gardé pour ces étranges animaux car, au bout du compte, dans la Nature, l'individu ne compte pas : seule la survie de l'espèce a de l'importance;

photo : une stegodyphus et ses petits (sources : www.lemonde.fr)

LE PLUS VIEUX MEURTRE DU MONDE

     430 000 ans, tel est l'âge du plus vieux meurtre (connu) pour l'espèce humaine. En réalité, pas l'espèce humaine actuelle mais chez un précurseur, homo heidelbergensis, probable ancêtre de l'homme de Néandertal, notre lointain cousin.

     C'est en Espagne, dans la grotte d'Atapuerca, déjà citée dans ce journal du blog, qu'a été faite cette découverte, récemment publiée dans la presse scientifique.  On a donc retrouvé le squelette d'un hominidé ayant vécu il y a fort longtemps, portant une profonde fracture au dessus de l’œil gauche. Une plaie mortelle causée par un "objet contondant" ayant frappé la victime à deux reprises, les protagonistes se trouvant face à face. La répétition du geste avec le même instrument (on en est certain grâce à une reconstitution virtuelle) traduit à l'évidence l'intention de tuer. Pourquoi ? On ne le saura jamais mais il s'agit très certainement d'un "différend domestique" puisque l'endroit n'est pas un théâtre de combats.

     En ce siècle de violences ultra-médiatisées, on s'étonne de l'agressivité dont font preuve tant d'individus : comme on peut le constater dans l'exemple que je viens de rapporter, tout ça remonte à loin et, j'en fais le pronostic, n'est hélas pas près de s'arrêter !

photo (source : www.plosone.org/)

UN IMITATEUR DOUÉ

     C'est dur de survivre seul dans la jungle lorsque les parents sont partis chercher de la nourriture et qu'ils ne reviennent que durant quelques instants, une fois par heure environ. et d'autant que la nidification est plutôt longue, plus de 20 jours. Comment tromper les prédateurs ?

     La sélection naturelle a permis à l'oisillon de l'aulia cendré d'adopter une attitude étonnante. Alors que les plumages de ses parents sont d'un gris banal, son apparence à lui est éclatante, comme en témoigne la photo. Sera-t-il dès lors plus en vue et donc susceptible d'attirer les prédateurs ? En réalité non car son duvet imite à la perfection... une chenille toxique des environs. L'oisillon en a la taille (environ 15 cm), l'apparence mais aussi le comportement puisque, en l'absence de ses parents, il ne fait aucun bruit et se met à onduler de la tête pour simuler le déplacement de la chenille : dès lors, les éventuels prédateurs préfèrent se détourner !

     On appelle ce phénomène du mimétisme batésien (imiter l'apparence d'un animal toxique) et c'est très rare chez les oiseaux. En aura-t-il fallu des millions de générations de ce petit passereau dans la forêt tropicale pour qu'une mutation de ce genre apparaisse et s'implante enfin au détriment des autres nids décimés...

       Pour en savoir plus sur le mimétisme animal : le mimétisme, une stratégie d'adaptation  et comportements animaux et évolution

photo : oisillon d'aulia cendré (sources : plus.google.com)

ÉTHOLOGIE : LA POLITIQUE DE L'INFANTICIDE

     Dans les reportages animaliers de la télé, on nous montre parfois (mais c'est difficile à regarder), le meurtre des petits de la lionne lorsque le mâle qui la féconda a été évincé par un plus fort. Ce dernier fait alors semblant de jouer avec les lionceaux puis devient brutal tandis que les petits s'étonnent et, soudain, le grand mâle leur brise la nuque sans que la mère intervienne... Cela mettra fin à la lactation de celle-ci et la rendra à nouveau féconde pour le nouveau venu... dont le seul but (inconscient) est de diffuser son propre ADN. Il ne s'agit là que d'un exemple parmi bien d'autres.

     Un chercheur du CNRS de Montpellier a publié il y a quelques mois dans la prestigieuse revue "Science" les résultats de 30 ans d'étude des infanticides chez les mammifères. Surprise : sur 260 espèces étudiées, dans plus de la moitié d'entre elles, les mâles tuent les petits s'ils n'en sont pas les pères ! Cela concerne, bien sûr, les lions comme on vient de le voir mais aussi les singes, les hippopotames, les ours, les léopards, les zèbres, les chiens de prairie, les lièvres, les marmottes, etc.

     Chez les singes (babouins, gorilles, chimpanzés, etc.), tous ont recours à cette politique du vide génétique. Chez les babouins du Botswana dont les dominants peuvent changer au fil de quelques jours, c'est parfois un véritable massacre : 80% des bébés d'un même groupe peuvent ainsi être trucidés ! Il existe toutefois une exception : les bonobos ne pratiquent pas l'infanticide et ce sont, curieusement, nos plus proches parents.

     Toutefois, le pacifisme de nos cousins bonobos n'a eu aucune influence sur l'espèce humaine : l'Homme est en effet le SEUL MAMMIFÈRE à tuer même sa propre descendance ! Rien de très glorieux, on est bien obligé de le reconnaître...

photo : un lion et le petit d'un autre (sources : www.sciencesetavenir.fr)

OISEAU FAUSSAIRE

     Les lois de l'Évolution sont innombrables et parfois difficiles à saisir. Tenez, dans le désert du Kalahari, au Botswana (Afrique de l'est), vit un drôle de petit personnage : le drongo (voir photo). Le drongo est un petit oiseau du type passereau qui dispose d'une très large palette vocale (répertoire individuel variant de 9 à 32 cris différents) et il sait s'en servir. En effet, le drongo est un simulateur.

     Puisqu'il semble plus facile de s'approprier ce qui ne vous appartient pas plutôt que de faire soi-même le travail, il ruse. Parfois, c'est vrai, le drongo a effectivement repéré un prédateur qui s'approche doucement : il permet alors à l'ensemble des oiseaux, y compris lui-même, de s'enfuir. Mais, à d'autres moments, il ne s'envole pas car il sait pertinemment qu'il vient d'émettre une fausse alarme et qu'il n'y a aucun danger : il n'a plus alors qu'à aller se servir parmi les insectes et vermisseaux isolés par les victimes de sa tromperie.

      Bien entendu, de tels subterfuges finiraient pas s'épuiser à force d'être utilisés. c'est là que le drongo montre toute sa force (ou sa capacité de nuisance) puisqu'il est capable d'émettre jusqu'à plus de cinquante fausses alarmes différentes, arrivant ainsi à duper plusieurs fois les mêmes victimes...

     Ce que l'on ne sait pas encore, c'est si cette aptitude à simuler est innée, c'est à dire apparue il y a longtemps et transmise depuis génétiquement, ou bien apprise à chaque génération d'enfants par les parents. Inné ou acquis, le drongo s'en moque bien et sait profiter du travail des autres !

    Pour en savoir plus sur les caractères innés ou acquis dans le monde animal : l'inné et l'acquis chez l'animal

photo : un drongo (sources : news.sciencemag.org)

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mise à jour : 24 mars 2023

Voici quelques courts articles parus sur le site Facebook du blog

LA GALAXIE DANS ERIDAN ET SA SUPERNOVA

     La galaxie de la photo ci-dessus est une magnifique spirale située en bordure de la constellation d’Eridan. Les scientifiques l’ont baptisée NGC 1309 et elle est connue depuis longtemps puisqu’elle a été découverte par l’astronome William Herschel en 1786. Située à 100 millions d’années-lumière de la Terre, elle s’étend sur 30 000 années-lumière, c’est-à-dire environ un tiers de la Voie lactée.

     Les bras spiraux de NGC 1309 sont à dominante bleutée alternant bandes de poussière et amas bleuâtres ce qui traduit évidemment la présence d’un nombre important d’étoiles nouvellement formées. A contrario, le centre de la galaxie est jaunâtre en raison de la présence de nombreuses étoiles âgées.

     NGC 1309 intéresse les scientifiques, non seulement en raison de la présence en son sein de plusieurs céphéides dont on sait que celles-ci servent à estimer les distances intersidérales mais également parce qu’elle renferme une supernova. Cette supernova (SN 2012Z) a été cataloguée comme appartenant à un type rare de supernova dit thermonucléaire. Le télescope spatial Hubble avait pris une photo en 2006 puis en 2013 et surprise…

     … sur la photo de 2013 se trouve une étoile à l’emplacement exact de la supernova ce qui est théoriquement impossible parce que la mort de ce type d’étoiles détruit intégralement la naine blanche à l’origine du phénomène. N’ayant pas d’explication véritable à avancer, les astronomes ont appelé l’étoile résiduelle une « étoile zombie ». En attendant la suite, on peut toujours admirer les autres galaxies en arrière-plan.

Pour en savoir plus sur les supernovas : novas et supernovas
 

Image : la galaxie près d'Eridan
sources : Hubble Legacy Archive, ESA, NASA

ENCORE PLUS DE GALAXIES !

     On a souvent dit qu’il y a plus d’étoiles dans le ciel que de grains de sable à la surface de la Terre (une métaphore validée par les calculs récents d’une revue scientifique). Dans cet exemple, notre galaxie, la Voie lactée, n’est qu’un petit bout de plage et l’un des grains de sable le Soleil…

     Jusqu’à présent, les scientifiques avaient avancé que l’univers était peuplé de 100 à 200 milliards de galaxies, chacune d’entre elles pouvant renfermer entre 100 et 200 milliards d’étoiles en moyenne (et probablement encore plus de planètes) : un nombre incompréhensible pour le cerveau humain !

     L’équipe du Pr Conselice (université de Nottingham, Grande Bretagne) nous apprend que les galaxies sont en réalité bien plus nombreuses : plus de dix fois les chiffres que nous venons d’évoquer, soit près de 2000 milliards !

     Le travail de ces scientifiques a consisté à colliger les données du télescope spatial Hubble, de construire ensuite des cartes 3D et, à partir de ces éléments qui ne concernent qu’environ 10% des Galaxies (les autres sont au-delà de la portée de nos télescopes), ils ont pu bâtir un modèle statistique qui a rendu ce résultat : les galaxies sont 10 fois plus nombreuses que ce que l’on pensait et, à part celles de notre groupe local, elles s’éloignent toutes de nous, dans toutes les directions et d’autant plus vite qu’elles sont déjà très lointaines.

     Dans cinq à dix ans, les télescopes géants actuellement en construction nous permettront de voir plus loin et, qui sait ?, de nous réserver d’autres surprises…

Pour en savoir plus : les galaxies

Image : des galaxies partout, dans toutes les directions...
(sources : astrosurf.com)

QUASARS DISPARUS

     Un quasar est longtemps resté un mystère pour les scientifiques : on n'arrivait pas à comprendre comment une source géographiquement si limitée pouvait être parfois plus lumineuse que toute la galaxie la contenant.

     Jusqu'à ce qu'on fasse un rapprochement avec les trous noirs : un quasar, c'est un trou noir galactique central pouvant atteindre des milliards de fois la masse du Soleil. On a remarqué que plus on regarde loin (c'est à dire dans le passé) et plus ces quasars semblent actifs et lumineux. Ce qui se comprend puisque, ayant progressivement "avalé" toute la matière les entourant, ils finissent avec le temps par perdre en intensité et donc être moins vifs, moins visibles dans les galaxies plus proches... jusqu'à, parfois, ne plus être identifiés que par des signes indirects.

     Le télescope spatial Hubble a pris récemment des photos de filaments gazeux relativement éloignés de leur centre galactique mais qui luisent encore : ce sont les derniers vestiges de l’activité d’un quasar autrefois très actif mais qui s’est assagi, faute de matière à avaler. Les gaz visibles sur la photo (oxygène, soufre, azote, néon) ont été photo-ionisés il y a des milliers d’années par un quasar aujourd’hui invisible mais qu’on ne s’y trompe pas : l’objet est probablement encore là, au sein de l’obscurité centrale, et susceptible de s’enflammer dès le passage d’une nouvelle source de matière.

Pour en savoir plus : « trous noirs » 

Image : filaments autour de la galaxie IC 2497, dans la constellation du Petit Lion
(Sources : Hubble/ (NASA, ESA, William Keel (University of Alabama, Tuscaloosa), and the Galaxy Zoo team)

SUPERNOVA DANS LA POUSSIÈRE GALACTIQUE

     Depuis quelques mois, de grands télescopes sont braqués sur la galaxie Centaurus A, bien connue des amateurs d’astronomie parce qu’elle est visible à l’aide d’une simple paire de jumelles (c’est la cinquième galaxie la plus brillante du ciel). Cette galaxie présente par ailleurs la particularité d’avoir son centre occulté par de vastes filaments de poussière. Alors pourquoi cet intérêt soudain ?

     Parce que depuis le mois de février 2016 on y a détecté une puissante explosion stellaire, c’est-à-dire l’apparition d’une supernova. Or les scientifiques sont friands de l’observation de tels objets astronomiques qu’ils rêvent d’examiner de plus près. Hélas, alors que statistiquement il devrait y en avoir deux ou trois par siècle au sein de notre galaxie, aucune n’a été observée depuis qu’existent les outils de l’époque moderne.

     Centaurus A est une galaxie relativement voisine de la nôtre (13,7 millions d’années-lumière) et elle a été relativement bien étudiée car c’est également une des radiogalaxies les plus proches de la Terre. La supernova apparue en février 2016 (et photographiée ci-dessus par le télescope spatial Hubble) a été nommée SN2016afj et on peut la voir dans le cadre supérieur droit de l’image, juste à côté d’une étoile très brillante qui, elle, appartient à la Voie lactée.

    La galaxie Centaurus A étant bien connue et son nuage de poussières relativement bien documenté, l’étude de la supernova en est grandement facilitée. Les scientifiques ont acquis la conviction que cette supernova est de type IIb, c’est-à-dire par effondrement de cœur : elle présente donc un intérêt considérable puisque ce type de mort stellaire est assez mal connu. Son étude nous apportera des informations capitales sur l’évolution finale des étoiles massives. En attendant d’observer de tels phénomènes dans notre propre galaxie…

Pour en savoir plus : novas et supernovas
 

Image : la galaxie Centaurus A en insert, la supernova 2 jours après son apparition)
(sources : NASA, ESA, & the Hubble Heritage / STScI/AURA)

MORT DE PALOMAR 13

     Un amas globulaire est un ensemble de quelques dizaines de milliers d’étoiles toutes liées entre elles par la gravitation. Ces étoiles sont nées ensemble et évoluent ensemble. Par ailleurs, comme ces amas globulaires, satellites des galaxies, sont aussi vieux qu’elles, ils sont donc peuplés d’étoiles anciennes.

     Paloma 13 est un de ces amas globulaires tournant autour de notre galaxie, la Voie lactée, et il est aussi vieux qu’elle, soit âgé d’environ 12 milliards d’années. Puisque son orbite est relativement excentrique, tous les un à deux milliards d’années, il se rapproche du centre galactique qui exerce alors sur lui de gigantesques « forces de marées » gravitationnelles lui arrachant des milliers d’étoiles. Inéluctablement, Palomar 13 perd donc de sa substance.

     Sur la photo ci-dessus, on peut distinguer à gauche du centre un petit amas d’étoiles qui est tout ce qui reste de Palomar 13 après son dernier passage près du centre galactique (l’étoile brillante en bas de l’image ne fait pas partie de Palomar et la trainée verte qu’elle semble tirer vers le bas est un artéfact). Les études les plus récentes montrent que Palomar 13 s’approche à nouveau du centre : ce sera probablement son dernier passage car il y sera alors définitivement démembré…

Pour en savoir plus : « amas globulaires et traînards bleus »
 

Image : l’amas globulaire Palomar 13
Crédits : M. Siegel & S. Majewski (UVA), C. Gallart (Yale), K. Cudworth (Yerkes), M. Takamiya (Gemini), observatoire de Las Campanas (ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

VOIR L’INVISIBLE

     De tout temps, en regardant dans la direction de la constellation de l’Aigle, les astronomes ne purent jamais observer d’étoiles mais tout changea après le lancement du télescope spatial Spitzer.

     En effet, cet outil hors du commun regarde non pas dans le domaine du visible mais dans celui de l’infrarouge et - surprise - il a pu mettre en évidence un amas globulaire riche de plus de 300 000 étoiles jusque là inconnu. Des étoiles invisibles car, situées dans le plan de la galaxie, elles étaient cachées par d’épaisses couches de poussière.

     Comme Palomar 13 que nous venons d’évoquer, cet amas globulaire date des débuts de notre galaxie et, actuellement en train de traverser le halo de la Voie lactée, il est situé à environ 10 000 années-lumière de nous.

     Sur la photo, l’encadré en bas à droite montre cette partie du ciel en lumière visible brillant par son absence d’étoiles tandis que la photo elle-même en infrarouge découvre l’amas globulaire ignoré jusqu’alors.

     Le télescope spatial James Webb, qui a été lancé en 2022,  a succédé à Spitzer ce dernier ayant, depuis plusieurs années déjà, épuisé son hélium liquide refroidissant normalement ses instruments. Ce nouveau télescope spatial, du nom du deuxième administrateur de la NASA et initiateur du projet Apollo, James Webb, s'est révélé encore plus performant dans le domaine de l’infrarouge. Déjà des images à couper le souffle et une vraie promesse d’extraordinaires découvertes !

Pour en savoir plus : "amas globulaires et traînards bleus" 

Photo : région de la constellation de l’Aigle
(sources : H. Kobulnicky (Univ. of Wyoming) et al., JPL, Caltech, NASA - Visible Light Inset: DSS)

L’HEXAGONE D'HIVER

     L'hexagone d'hiver (également appelé polygone d'hiver ou cercle d'hiver) est un astérisme centré sur l'étoile Bételgeuse. Rappelons que, en astronomie, un astérisme est une figure imaginaire et subjective formée par des étoiles particulièrement brillantes. Ces étoiles, presque toujours, ne sont pas liées entre elles (certaines sont très lumineuses mais éloignées, d'autres plus proches et moins brillantes) mais le cerveau humain semble reconnaître dans l'ensemble des lignes ainsi formées des images ou des symboles : c'est par exemple le cas des constellations auxquelles les différentes cultures ont donné des significations souvent très différentes...

     Mais revenons à notre hexagone d'hiver. Il est célèbre parce que pouvant être contemplé dans tout l'hémisphère nord en hiver. Puisqu'il s'agit d'étoiles très brillantes, l'hexagone est visible même sous les cieux nocturnes des grandes villes et leurs multiples lumières parasites (pour peu, évidemment, que le ciel soit dégagé),

     Sur la photo ci-dessus, on a tracé le polygone et nommé les étoiles qui sont respectivement : Aldébaran, Capella, Castor, Procyon, Sirius et Rigel tandis que Bételgeuse occupe presque le centre de la figure géométrique. On peut contempler cet immense dessin cosmique de décembre à mars...

Pour en savoir plus, voir sur le blog : le nom des étoiles 

Sources : Jerry Lodriguss ; auteurs et éditeurs : Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (UMCP) ; représentant technique de la Nasa : Jay Norris (ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.)

PLACE DU SOLEIL DANS LA GALAXIE

     Depuis l'aube des temps l'Homme a cherché à savoir quelle était sa place dans l'univers puis, au cours de l'époque moderne, la place de son étoile, le Soleil, dans notre galaxie, la Voie lactée. Celle-ci est une galaxie spirale barrée possédant (aux dernières nouvelles) deux bras spiraux principaux (bras de Persée et bras de l'Écu-Croix, également appelé bras du Centaure) qui, riches en étoiles, émergent d’un centre galactique apparaissant, quant à lui, sous la forme d'une gigantesque barre centrale bourrée d'étoiles.

     Il existe, partant de ce centre galactique, quatre autres bras, beaucoup plus petits (et surtout gazeux) dont l'un d'entre eux est appelé l'éperon d'Orion et c'est près de lui que se trouve notre étoile. Comme la Voie lactée fait à peu près 100 000 années-lumière de diamètre et que le Soleil est situé à environ 28 000 années-lumière du centre galactique, il n'est pas étonnant que les étoiles de la Voie lactée les plus éloignées de nous soient situées à près de 80 000 années-lumière (tandis que la plus proche, Proxima du Centaure, se trouve à "seulement" 4,5 années-lumière).

     Notre galaxie contient environ 140 à 180 milliards d'étoiles ce qui, dans le groupe local de galaxies où elle se trouve, la situe en deuxième position par la taille, juste derrière la grande galaxie d'Andromède M31 (1000 milliards d’étoiles) avec laquelle elle fusionnera dans 3 à 4 milliards d'années.

     Le Soleil est une étoile moyenne (une naine jaune) située en périphérie d'une galaxie classique qui contient des dizaines de milliards d'étoiles et il existe des... milliards de galaxies identiques dans l'Univers visible. Conclusion : la Terre, c'est bien petit... mais c'est tout ce qu'on a !

Pour en savoir plus : "place du Soleil dans la galaxie" 
et "la Voie lactée" 

Images ; vue d'artiste de la Voie lactée et position du Soleil
(sources : lespritsorcier.org)

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mise à jour : 25 mars 2023

     Nous allons évoquer une période ancienne, très ancienne, appelée le carbonifère, une époque appartenant au paléozoïque supérieur (autrement dit l’ère primaire) et s’étendant de – 359 à – 299 millions d’années (Ma). Notons toutefois qu’il s’agit là de chiffres difficiles à concevoir par le cerveau humain quand on sait que nous paraissent déjà immenses les environ 10 000 années de présence sur Terre de l’homme dit moderne. Inaugurée par une extinction de masse, le carbonifère dura une soixantaine de millions d’années au cours desquels la Terre se transforma profondément.

 Extinction de masse du dévonien

     C’est à la fin de la période de l’ère primaire précédente, le dévonien, qu’une très importante extinction de masse fit disparaître 70% des animaux marins. La Terre était alors occupée par un seul continent situé au pôle sud tandis qu’un chapelet d’îles et d’archipels s’étalait à l’équateur : tout le reste n’était qu’un immense océan. Sur le continent unique, la température était élevée avec un indice hygrométrique important : chaleur et humidité, il n’en fallait pas plus pour que s’étale sur terre une végétation

luxuriante où régnaient en maîtres les insectes, le reste de la faune étant quasi-inexistant. C’est dans l’océan que la diversité foisonnait : éponges, coraux, brachiopodes, nautiloïdes, trilobites auxquels il faut ajouter des poissons de toutes sortes. Tout ce petit monde proliférait dans des eaux chaudes et lumineuses et c’est alors que se produisit la deuxième grande extinction  de masse de l’histoire de la Terre (la première remontait à l’ordovicien, 100 Ma auparavant).

     L’extinction dévonienne ne fut pas brutale et s’étendit sur des dizaines de milliers d’années. Inaugurée par un réchauffement climatique, elle se traduisit par l’apparition de séismes sous-marins et d’émissions de gaz surchauffés qui entraînèrent un manque d’oxygène progressif de l'océan puis de l'atmosphère (appelé événement Kellwasser) s’ajoutant à l’empoisonnement de l’eau par des métaux lourds.  L’ensemble aboutit à la destruction massive de la faune marine. Il faudra ensuite attendre environ 250 000 ans avant que les arbres produisent suffisamment d’oxygène et que les températures se stabilisent pour initier un renouveau. Mais l’extinction aura détruit les ¾ des animaux marins, eux qui représentaient à cette époque l’essentiel de la vie sur Terre.

Le carbonifère

     Succédant immédiatement au dévonien et à sa terrible extinction de masse, le carbonifère doit son nom au fait que l’époque fut particulièrement riche en végétaux, leur fossilisation ayant secondairement donné naissance à la houille si indispensable à l’espèce humaine lors de l’avènement de l’’époque industrielle. Un processus d’autant plus actif que c’est à cette époque qu’apparurent les premiers arbres revêtus d’écorce dont la sédimentation consécutive, par exemple, à une inondation ou à un incendie produisait du charbon.

     Le carbonifère commence par une très importante transgression marine (c’est-à-dire l’envahissement des terres par la mer) qui concerne toutes les masses continentales avec d’importants dépôts de calcaire.

     Du point de vue de la tectonique des plaques, la période se traduit par de grands

changements avec la fusion des plaques américaine, européenne et gondwanienne (le Gondwana étant une partie du supercontinent précédent) pour former un nouveau supercontinent appelé Pangée (qui subsistera jusqu’au Trias, à l’ère secondaire, soit près de 60 millions d’années plus tard). Tout autour de la Pangée s’étend un océan unique nommé Panthalasa et une mer intérieure, la Paléothetys.

     L’érosion qui accompagne les bouleversements géologiques et la luxuriance, voire l’opulence de la végétation colonisant le continent ont pour principale conséquence de faire considérablement baisser le taux de CO₂ de l’air et, du même coup, la température globale de la planète : celle-ci s’ajuste en fonction de la latitude, les terres du pôle sud se couvrant de glace.

    Ces différences de température vont avoir pour effet de permettre le développement d’arbres à feuilles caduques dans les zones tempérées tandis que les grandes forêts houillères s’étendent tout au long de l’équateur. Dans les zones tempérées, les fougères aux feuilles à sporanges (c'est-à-dire des organes plus ou moins cachés contenant les spores) se voient concurrencées par d’autres espèces de fougères dont les feuilles portent des graines mieux protégées (par un ovaire) et plus facilement accessibles,  notamment par les insectes pollinisateurs : c’est le point de départ des plantes à fleurs qui coloniseront secondairement la planète.

    Ces changements, certes progressifs mais durables, vont bien sûr également concerner la faune.

La faune du carbonifère

     Dans la mer, la vie est particulièrement animée avec notamment une grande activité des coraux, qu’ils soient coloniaux ou solitaires. Les brachiopodes (animaux à coquilles bivalves) ont également un succès évolutif certain (il n’en reste aujourd’hui que quelques espèces relictuelles, c’est-à-dire peuplant un habitat restreint où ils sont peu concurrencés). La Paléothétys est également peuplée par des animaux présents depuis le début du paléozoïque (et qui subsistent encore aujourd’hui avec succès) : les échinodermes tels étoiles et concombres de mer, oursins, etc. Ces animaux dont l’apparition remonte à – 525 millions d’années (voire plus avant encore) se sont finalement peu transformés depuis le carbonifère où ils prospèrent : les scientifiques

évoquent environ 13 000 espèces aujourd’hui éteintes contre 7 000 encore bien présentes. De la même façon, les mollusques (moules, coques, huîtres, etc.) se développent à cette époque de manière satisfaisante. En revanche, les trilobites, ces arthropodes marins qui existent depuis le cambrien (- 540/ - 485 Ma) commencent à décliner : ils disparaitront définitivement lors de l’extinction de masse du permien (- 250 Ma). Signalons enfin la présence et le développement des requins, existant depuis le dévonien mais qui présentent alors des formes plutôt étranges à l’instar des requins-enclumes…

     C’est sur terre que le carbonifère réserve quelques surprises : il grouille de vie ! On y trouve toutes sortes d’habitants, à commencer par les insectes déjà présents à la période précédente : le sol est le terrain de chasse de mille-pattes, de scorpions, de toutes sortes d’araignées qui se faufilent entre fougères géantes et premiers conifères tandis que planent au dessus de ce petit monde une foule d’insectes ailés. C’est à cet univers assez surprenant que nous allons à présent nous intéresser.

Le monde des insectes géants

     Jusqu’à récemment, les scientifiques étaient d’accord pour affirmer que les insectes vivant au carbonifère étaient des géants comparés à ceux d’aujourd’hui et que leur transformation au fil des temps géologiques étaient allée vers leur rapetissement. C’est sûrement vrai pour certains d’entre eux comme on le verra par la suite. Toutefois, croire qu’il s’agit là d’une règle absolue semble illusoire à la lumière des découvertes récentes. En réalité, de très petits insectes prospéraient également à cette période et il aura fallu bien du temps pour s’en convaincre.

     Il est vrai que la diversité des insectes encore aujourd’hui est telle que les experts scientifiques sont dans l’incapacité de les compter. À ce jour, on a décrit environ un million d’espèces différentes mais on estime qu’il en existerait probablement dix fois plus, une grande partie d’entre elles étant présente dans les canopées des grandes forêts tropicales, notamment amazonienne. Il est même suggéré que, une extinction de masse étant actuellement en cours en raison de la présence délétère de l’Homme, la plupart de ces espèces auront disparu avant même d’avoir été identifiées.

    Mais des insectes géants existaient bien au carbonifère et ils étaient très certainement effrayants pour nos cerveaux plutôt habitués à des insectes de taille (généralement) relativement modeste. Imaginez : survolant marais, étangs et cours d’eau, ou bien cachés dans les fougères et les arbres primitifs, ces géants pourchassaient, tuaient et dévoraient tout ce qui bougeait, y compris leurs propres congénères. Citons sommairement quelques uns des plus célèbres :

• Meganeura Monui est probablement l’insecte le plus emblématique du carbonifère. Il s’agit d’une libellule géante dont l’envergure pouvait dépasser les 70 cm pour un poids de 150 grammes. Disons pour fixer les esprits que cette libellule avait une carrure digne d’un goéland ou d’un faucon. Elle affichait un abdomen

  

  particulièrement allongé et possédait quatre grandes ailes renforcées par des nervures et fixées à angle droit à son thorax.  Ses six pattes articulées étaient recouvertes d’épines pour accrocher ses victimes. Sa tête était dotée d’yeux énormes susceptibles d’observer autour d’elle à 360° et s’ornait également de pièces buccales destinées à mordre. Après avoir repéré une proie, les scientifiques ont calculé qu’elle pouvait fondre sur elle à la vitesse prodigieuse de 70 km/h car, contrairement aux libellules actuelles qui chassent « postées », elle attaquait en vol. Elle n’avait d’ailleurs que l’embarras du choix tant la terre était grouillante de vie : cafards, blattes, punaises, cigales, scarabées, moustiques, guêpes, termites, fourmis, petits reptiles, etc. Le bourdonnement permanent de l’atmosphère devait être assourdissant si l’on en juge par une anecdote rapportée par Darwin lui-même : il raconte que lors de son périple à bord du Beagle, il fit escale dans la baie de Rio de Janeiro, alors encore peu habitée. Le bateau mouilla à plusieurs encablures de la rive, donc loin du rivage, et pourtant le naturaliste anglais eut du mal à dormir tant un bourdonnement continu dominait tous les autres bruits naturels. Il s’agissait du bruissement de la vie nocturne des nombreux insectes, bruissement parait-il encore plus intense le jour. Et on était au XIXème siècle : on imagine aisément ce que cela devait être au carbonifère !

• Rampant dans les sous-bois des forêts tropicales de la fin du carbonifère (et du début du permien, l’époque suivante), Arthropleura était un gigantesque mille-pattes. Qu’on en juge : il pouvait atteindre 2 m de long (voire un peu plus) pour une largeur de 50 cm ! Heureusement pour ses contemporains, il était herbivore, du moins si l’on s’en réfère aux traces de pollen découvertes dans son tube digestif fossilisé. Toutefois, la présence de deux pinces situées sur le devant de son corps et d’une très puissante mâchoire laisse encore planer un doute…

• Megarachne, quant à elle, comme son appellation l’indique, relève plutôt de la famille des arachnides. D’ailleurs, lors de la découverte de son fossile, les scientifiques pensèrent tout simplement avoir mis au jour la plus grande araignée

  

  ayant jamais existé sur Terre. En réalité, l’animal est à présent classé comme un euryptide, c’est-à-dire plutôt un animal marin se rapprochant des scorpions de mer. C’était néanmoins un être impressionnant car d’une longueur de 35 cm avec une distance de 60 cm entre les pattes supérieures. À titre de comparaison, une des araignées actuellement parmi les plus grosses du monde est la tarentule Goliath mangeuse d’oiseaux dont la taille avoisine les 30 cm tandis qu’elle possède des crocs de 2,5 cm.  On peut également citer, vivant dans les forêts tropicales d’Amérique du sud, la femelle Theraphosa (30 cm d’envergure pour un poids de 170 grammes) qui, outre ses crocs pouvant occasionner une très

  

  forte douleur chez l’Homme, est capable de lancer des poils urticants entraînant de fort douloureuses démangeaisons. Quoi qu’il en soit, au carbonifère Megarachne occupait le sommet de la prédation (seule Meganeura décrite plus haut avait une taille susceptible de rivaliser avec la sienne). Elle ressemblait effectivement à une araignée géante (d’où l’erreur des premiers observateurs) en raison de la forme de sa carapace, de son abdomen sphérique et de ses yeux circulaires de 15 mm, engoncés entre deux autres yeux, au centre de sa tête. On ne sait pas si son corps était recouvert de poils comme celui d’une mygale.

     Au cours des âges géologiques, il existe peu de cas relevant d’un gigantisme aussi absolu. Nous avons déjà évoqué la course au gigantisme représentée par l’apparition d’une classe spéciale de dinosaures, les sauropodes (voir le sujet : la tentation du gigantisme) mais le contexte était bien différent. Quelles peuvent être les explications d’un tel phénomène au carbonifère ?

Pourquoi des insectes géants au carbonifère ?

     L’explication longtemps avancée par les scientifiques concerne le taux d’oxygène dans l’atmosphère de cette époque. Aujourd’hui, celui-ci est voisin de 21% (et a d’ailleurs tendance à baisser imperceptiblement) contre 35 % à l’époque que nous évoquons. Ce taux élevé était la conséquence des milliers d’années précédents où, comme nous l’avons déjà dit, les arbres ont peu à peu reconstitué le stock d’O₂ mis à mal lors de l’extinction dévonienne. Or, araignées et insectes ont besoin de beaucoup d’oxygène pour grandir et il est vrai que, par la suite, la raréfaction des forêts et la chute concomitante du taux d’oxygène ont certainement eu raison du mille-pattes Arthropleura, voire peut-être aussi de Megarachne qui devait étouffer avec un taux d’oxygène progressivement réduit.

     Il existe pourtant d’autres raisons. Ces insectes géants, on l’a vu, occupaient le haut de l’échelle de prédation puisque leur taille était un avantage décisif : nourriture abondante, taux d’oxygène maximal et aucun prédateur réel expliquent leur succès adaptatif. Jusqu’à l’apparition des vertébrés qui, venus de la mer, colonisèrent progressivement les terres. Or, les reptiles planeurs puis volants firent leur apparition et ils chassaient les mêmes proies. La concurrence devint féroce. Enfin, dernier changement et non des moindres, l’apparition des précurseurs des plantes à fleurs autour des étangs et des lacs où se développaient les libellules géantes entraînèrent un changement complet de l’écosystème. Tous ces éléments conjugués furent fatals aux derniers insectes géants…

Il est intéressant de constater que la Vie, toujours, partout, essaie de se frayer un chemin et qu’elle est opportuniste. Les insectes du carbonifère ont accru leur taille – et donc leur indice de prédation – en profitant de circonstances particulières qui ne se sont jamais reconstituées par la suite et c’est la disparition de ces facteurs favorisants qui précipita leur chute. On retrouve là le hasard mélangé à un certain déterminisme, ce que le paléontologue Stephen J. Gould résumait sous le terme de contingence. Quelques dizaines de millions d’années plus tard, après des débuts plutôt modestes, d’autres populations animales allaient également profiter de circonstances favorables et occuper l’espace alors laissé vacant : les dinosaures dont le règne s’étalera sur plus de 160 millions d’années.

Sources :

• Wikipédia France
• encyclopaedia britannica
• revue La Recherche
• www.dinosoria.com/
• www.evolution-biologique.org

Images :

1.  carbonifère (sources : palaeopost.blogspot.com )
2.  extinction dévonienne (sources : bbc.com)
3.  la Pangée à la fin du carbonifère (sources : geocaching.com )
4.  trilobite (sources : landbeforetime.wikia.com)
5.   meganeura (sources : sharksprehistory.blogspot.com )
6.  megarachne (vue d'artiste) (sources : youtube.com )
7.  theraphosa blondi sources : exotic-animals.org)

Mots-clés : ordovicien - dévonien - extinction de masse - transgression marine - Gondwana - Paléotéthys

Sujets apparentés sur le blog

1. les extinctions de masse

2. la dérive des continents ou tectonique des plaques

3. la tentation du gigantisme

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mise à jour : 25 mars 3023