image de quasar (représentation d'artiste)

     Lorsqu’on lève les yeux vers le ciel, par une belle nuit sans lune et sans nuages (et pour peu que l’on se soit un peu éloigné de la pollution lumineuse des grandes villes), on découvre le spectacle merveilleux de millions d’étoiles (en réalité tout au plus quelques milliers si on a une bonne vue) qui scintillent de partout tels de lointains mais éternels joyaux inaccessibles.

     On a alors l’impression que l’Univers est immense, presque infini. Pourtant, le spectateur n’admire là que la proche banlieue du système solaire, les quelques milliers d’étoiles qui nous sont les plus proches et donc, visuellement parlant, les plus abordables. Au-delà, il y a le reste de notre galaxie, la Voie lactée et, encore plus loin, les galaxies proches de la nôtre, celles qui composent ce que les astronomes appellent le « groupe local ». Les outils astronomiques étant devenus de plus en plus performants, l’Univers encore plus éloigné nous est à présent perceptible : on parle alors d’astronomie extragalactique, terme auquel on adjoint le qualificatif de « lointaine » pour signifier qu’on observe là les objets les plus lointains visibles par nos télescopes. Parmi ces objets, ce sont les plus brillants qui sont évidemment discernables et certains d’entre eux gardent encore une partie de leur mystère ; les principaux comprennent les supernovas, les pulsars, les quasars et les trous noirs. J’ai déjà eu l’occasion d’aborder les trous noirs (voir sujet trous noirs) et les supernovas (voir sujets mort d'une étoile et novas et supernovas). Je n’ai que brièvement cité les deux autres, pulsars et quasars, et, à la demande de certains lecteurs, je vais aujourd’hui essayer d’en dire un peu plus sur eux.

 
     Au préalable, toutefois, je voudrais revenir sur un point fondamental : l’Univers ne se réduit pas à la simple accumulation d’objets distribués un peu au hasard ; il est structuré et soumis à des lois physiques qui, comme l’a fort bien démontré Einstein dans son explication de la Relativité générale (voir sujet théorie de la Relativité générale), sont partout les mêmes, que l’on se trouve sur Terre ou à l’autre bout de l’Univers. C’est cela qui fait que cet Univers, notre Univers, est intelligible et, à ce titre, passionnant à observer. La discipline s’intéressant à ces mondes lointains et à leurs diverses interactions est la cosmologie scientifique qui s’efforce de comprendre cette organisation immense. Pour déchiffrer l’agencement global de l’Univers, il est donc primordial d’interpréter ce qui se passe dans les objets les plus éloignés, des astres ou des structures situés à des distances que le cerveau humain est incapable d’appréhender véritablement.

 Les pulsars

     Ce sont d’étranges objets dont le premier fut découvert en 1967 à l’observatoire de Cambridge, en Grande-Bretagne. A vrai dire – et comme presque toujours en astronomie – les scientifiques anglais cherchaient autre chose : ils étudiaient les quasars, autres objets mystérieux sur lesquels nous reviendrons dans la seconde partie de ce sujet. A l’aide d’un radiotélescope, ces astronomes mirent en évidence un signal intermittent régulier se répétant après quelques secondes. Il n’en fallait pas plus pour que l’on pense immédiatement à une intelligence extra-terrestre cherchant à communiquer par une balise émettant des signaux artificiels tant le phénomène était constant (une origine terrestre avait été bien sûr formellement exclue). Les découvreurs du phénomène (HEWISH et BELL) allèrent jusqu’à baptiser l’objet responsable LGM-1, LGM signifiant Little Green Men (petits hommes verts) mais il fallut bientôt se rendre à l’évidence : le phénomène était naturel ; pour la première fois, on venait de découvrir les traces d’une étoile à neutrons en rotation rapide.

 
          * Les étoiles à neutrons

 
     Ce type d’objet résulte de l’évolution ultime d’une supernova, c'est-à-dire de l’explosion d’une étoile dont la masse est au moins égale à 8 fois celle du soleil. Le cœur de l’étoile se retrouve alors sous la forme d’un résidu extrêmement dense (la masse du Soleil dans une sphère de 10 km de rayon !) qui peut se mettre à tourner sur lui-même tandis que ses structures superficielles sont éjectées dans l’espace formant des nébuleuses filamentaires s’étendant sur des dizaines d’années-lumière. Le cœur survivant de l’étoile morte est si dense, sa matière si écrasée, que les atomes ne peuvent plus assurer leur structure habituelle : ils s’interpénètrent. Leurs électrons se combinent avec les protons des noyaux atomiques pour former de nouveaux neutrons qui viennent s’ajouter à ceux déjà existant naturellement. Il ne reste finalement plus que des neutrons d’où l’appellation de l’étoile.

 
     Mais ce qui nous intéresse ici, c’est le champ magnétique du résidu d’étoile que l’on perçoit dans le rayonnement qui nous parvient. Toutefois, ce champ magnétique (ou plutôt son axe) n’est pas forcément aligné avec l’axe de rotation de l’étoile. De ce fait, on perçoit un faisceau qui, en raison de cette rotation, balaie l’espace de manière intermittente et, la rotation étant très régulière, ce faisceau nous parvient à intervalle parfaitement constant, donnant l’impression d’un phénomène artificiel. On comprend donc aisément pourquoi on a appelé ce type d’objets des pulsars… qui ressemblent (toute proportion gardée puisque nous sommes ici dans le domaine de l’invisible) à des phares de l’espace.

 
          * Différents types de pulsars

     A ce jour, il a été identifié environ 2000 pulsars et il en existe certainement beaucoup d’autres qui ne nous sont pas accessibles en raison de leur orientation. Les vitesses de rotation de ces objets sont variables, allant de 600 tours par seconde à ¼ de tour par seconde pour les plus lents (tout est relatif !). C’est une des raisons pour lesquelles on les classe selon diverses catégories.

 
     La majorité des pulsars font partie des pulsars radio puisque c’est dans le domaine des ondes radio qu’on détecte leurs pulsations. Il est certainement difficile de capter ces émissions et on a recours à des techniques spéciales pour les observer et ce d’autant qu’une impulsion unique a un caractère souvent changeant. Toutefois, lorsqu’on dresse une moyenne à partir de plusieurs centaines d’impulsions, on obtient un profil médian très stable qui permet de caractériser parfaitement le pulsar observé et ainsi de le reconnaître facilement par la suite.

 
     Il existe d’autres pulsars appelés magnétars dont le champ magnétique est extraordinairement élevé. On a longtemps pensé qu’il s’agissait là de pulsars particuliers à l’origine mal comprise mais on évolue aujourd’hui vers une approche plus globale : on pense qu’il s’agit d’objets très jeunes, peut-être un stade évolutif obligatoire - quoique bref - de la vie de n’importe quel pulsar.

 
     Plus étranges paraissent être les pulsars X qui émettent dans le domaine des rayons X. L’explication de ce phénomène particulier est probablement à rechercher dans la présence d’un compagnon du pulsar, une étoile ordinaire composant avec l’étoile à neutrons un système binaire. Un cas particulier de ce type d’objets est celui des pulsars gamma qui, comme l’indique leur appellation, émettent des signaux dans le domaine des rayonnements gamma. Signalons que certains pulsars gamma émettent aussi dans le domaine des ondes radio, preuve qu’ils font alors partie d’un système binaire. Une seule exception existe toutefois d’un pulsar gamma (du nom de Geminga), impossible à détecter dans le domaine radio alors que c’est la source gamma la plus intense détectée dans l’Univers. Comment l’expliquer ? On ne sait pas encore. Comme on peut le constater, il reste beaucoup à découvrir sur ces objets bien particuliers : certains astronomes se sont d’ailleurs faits une spécialité de ce type d’études.

 
     Les pulsars millisecondes, quant à eux, sont des objets très anciens dont le champ magnétique a, avec le temps, beaucoup diminué tandis que leur rotation est très élevée. Ici aussi, la présence d’un compagnon, naine blanche ou étoile normale, peut expliquer ces phénomènes.

 
          * Intérêt de l’étude de ces astres si particuliers

     On pourrait se dire qu’il s’agit là d’études finalement assez gratuites (ce qui, dans le domaine de la Science, est loin d’être répréhensible). Il n’en est rien. C’est en effet grâce à l’observation de ces astres étranges qu’on a pu établir de manière éclatante la validité de la théorie de la Relativité générale bâtie au siècle dernier par Einstein. A partir de chronométrages précis de certains pulsars binaires, il a été notamment possible de confirmer expérimentalement l’existence des ondes gravitationnelles prédites par la théorie et formellement mises en évidence le 14 septembre 2015 (voir le sujet dédié) . Ainsi, à ce jour, pas moins de cinq effets relativistes ont pu être authentifiés et plus d’une dizaine d’autres sont actuellement à l’étude.

 
     On rejoint là ce que j’expliquais en préambule : l’Univers lointain (même si la majorité des pulsars observés appartiennent à notre galaxie ou à ses satellites) est régi par les mêmes lois que celles en vigueur dans notre espace proche : oui, l’Univers est intelligible. 

Les quasars

     Revenons aux années 50 et au tout début de l’observation de l’Univers par les radiotélescopes rudimentaires de l’époque. Deux sources radio principales sont alors détectées. Certaines se trouvent dans le plan galactique : elles font donc partie de notre galaxie et, effectivement, très rapidement les astronomes les attribuèrent à des masses de gaz ionisés, voire à des restants de supernovas. D’autres, néanmoins, se distribuent de manière homogène dans l’espace. L’amélioration des outils d’observation finira par les situer au-delà de notre galaxie, loin, très loin dans l’espace et, de plus, les feront coïncider le plus souvent avec la présence de galaxies elliptiques (jamais spirales, voir sujet les galaxies). Coïncider le plus souvent mais pas toujours car, dans certains cas, les télescopes optiques braqués sur l’endroit de l’émission radio… ne trouvent rien ! Problème.

 
     Les outils astronomiques devenant encore plus performants, on en arrive à identifier des sources possibles mais ce ne sont pas des galaxies, seulement de simples étoiles ! Ce qui est tout simplement impossible. Impossible car leur luminosité serait alors supérieure à celles d’une galaxie entière qui regroupe, rappelons-le, plusieurs milliards d’étoiles… Ajoutons à cela que l’étude de leur spectre optique montre un décalage considérable vers le rouge (effet doppler) : ces objets s’éloignent donc de nous à une vitesse fantastique (de plus en plus vite et de plus en plus loin en raison de l’expansion de l’Univers). Dernier point important s’il en est : la luminosité de ces objets varie en quelques mois ce qui traduit une taille très petite, en aucun cas galactique. Ni une galaxie, ni une étoile, alors quoi d’autre ? On se perd en conjectures sur ce qui est un véritable casse-tête et, ne trouvant pas d’explication logique, on en reste là pour le moment.

 
         * galaxies de Seyfert

     En 1943, un astronome américain, Carl SEYFERT, avait isolé une classe spéciale de galaxies qui portent d’ailleurs son nom. Ces galaxies se caractérisent par la présence d’un noyau hyperbrillant et compact dont l’étude du spectre montre qu’il est caractéristique de gaz animés de mouvements extraordinairement rapides de l’ordre de plusieurs milliers de km par seconde. Durant presque un quart de siècle, cette observation passe inaperçue jusqu’à ce que l’on se rende compte que les spectres optiques des noyaux des galaxies de Seyfert ressemblent étrangement aux fameux objets inconnus, les quasars. L’explication est proche.

 
          * Quasars

     Dans beaucoup de galaxies existent en définitive des noyaux brillants, des « miniquasars ». Toutefois, dans certains cas, la luminosité du noyau est telle qu’elle éclipse tout simplement celle des autres étoiles. Voilà la raison pour laquelle on n’observe alors que ce noyau, une sorte « d’étoile » extraordinairement lumineuse : c’est de là que vient l’appellation quasar, contraction de quasi-stellar radio sources (quasi-étoiles).

 
     Les quasars les plus lumineux et les plus gros sont d’autant plus nombreux que l’on observe l’Univers lointain. Près de nous, il y a peu de  quasars et ce sont toujours des miniquasars. Pourquoi ? Rappelons-nous que, plus on observe loin, plus on observe le passé. Que se passait-il jadis qui n’arrive plus (ou moins souvent) aujourd’hui ? L’explication la plus logique est la suivante : au centre de chaque galaxie existe un trou noir. Au début – c'est-à-dire très loin dans l’espace – ces trous noirs étaient hyperactifs car ils disposaient de beaucoup de matière stellaire à absorber. Jusqu’à créer autour d’eux une sorte de « no man’s land » qui les réduisit à l’inaction. Nous sommes à présent pratiquement sûrs qu’un trou noir existe au centre de la Voie lactée  elle-même mais qu’il est « endormi » (voir le sujet : Sagittarius A, le trou noir central de notre galaxie). Ce qui n’a sûrement pas toujours été le cas. Il est vrai que notre Galaxie est du domaine proche donc du (presque) présent, mais, au fur et à mesure qu’on regarde au loin, c’est à dire dans le passé, on arrive à avoir une « photo » datant de milliards d’années. Les quasars observés sont ainsi vraisemblablement les traces de ce passé disparu et traduisent l’activité des trous noirs centro-galactiques de l’époque : si l’on pouvait se trouver projeté à ces distances phénoménales, on découvrirait que ces quasars gigantesques sont à présent pratiquement au repos. En revanche, en regardant de cette position loin dans l’espace (dans le passé) du côté de la Voie lactée, on y découvrirait l’image rémanente du trou noir – du quasar – qui y brilla il y a si longtemps. En effet, la lumière ne circule qu’à la vitesse d’environ 300 000 km/seconde et l’espace est si étendu ! Je me répète une fois encore mais observer l’espace lointain, c’est remonter le temps. Et c’est cela qui rend l’astronomie si passionnante.

 

     Dans le ciel lointain existent des formations aux configurations insolites. L’astronomie moderne – et singulièrement sa branche spécialisée, la cosmologie scientifique – s’est fait un devoir de les décrypter. J’espère vous avoir convaincu (si tant est qu’il l’eut fallu) de l’intérêt de telles démarches scientifiques. Il reste encore certainement beaucoup de zones d’ombre mais chaque année qui passe apporte son lot de connaissances nouvelles qui, parfois, remettent en question les anciennes. Je trouve pour ma part extraordinaire que, depuis la Terre qui est si petite et située si loin des objets observés, on ait pu en apprendre tellement en examinant simplement le cosmos avec des instruments plus ou moins bien adaptés. Extraordinaire que, ensuite, après de minutieuses vérifications, certains aient longuement réfléchi pour chercher à comprendre et à expliquer…

     Il reste tant à découvrir que, j’en suis certain, l’avenir nous réserve encore de bonnes surprises mais, c’est bête à dire, cette curiosité doublée de tant d’ingéniosité, est une des dernières choses qui me permette encore de croire en l’intelligence de l’espèce humaine. 

Images :

1. image d'un quasar, c'est à dire d'un trou noir centrogalactique. Il s'agit bien sûr d'une vue d'artiste (sources : fascinatingly.com)

2. radiotélescopes (sources : ucsdnews.ucsd.edu)

3. structure d'une étoile à neutrons (sources : techno-science.net)

4. pulsar X de la nébuleuse du crabe photographié ici par l'observatoire Chandra. Il s'agit évidemment de la représentation visuelle d'une source X.  (sources : www.xmouse.org)

5. quelques exemples de quasars photographiés par le telescope spatial Hubble (sources : cosmovisions.com)

 6. la très belle galaxie du sombrero (ainsi appelée parce que vue par la tranche) photographiée par le télescope spatial Hubble. Assez proche puisque située à 50 millions d'années-lumière, elle renfermerait un gigantesque trou noir. (sources : www.cidehom.com)

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

Mots-clés : Voie lactée, groupe local, radiotélescope, quasar, pulsar, supernova, trou noir, magnétar, pulsar X, pulsar milliseconde, étoile à neutrons, Relativité générale, galaxie de Seyfert, cosmologie scientifique 

(les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

Sujets apparentés sur le blog :

1. trous noirs

2. mort d'une étoile

3. novas et supernovas

4. théorie de la relativité générale

5. les galaxies

6. distances et durées des âges géologiques

7. Sagittarius A, le trou noir central de notre galaxie

8. les ondes gravitationnelles

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Mise à jour : 26 février 2023

     Le 30 juin 1908, à 7h07 du matin (heure locale), dans un lieu désert de la Sibérie appelé Toungouska, une violente explosion se produisit, explosion perçue jusqu’à 1500 km de distance : une météorite venait de pénétrer dans l’atmosphère terrestre et avait explosé à environ 8 km de hauteur provoquant une boule de feu entraînant des dégâts considérables au sol. La forêt se retrouva détruite sur une superficie de 20 km² tandis que les conséquences de l’onde de chaleur s’étendirent sur plus de 100 km aux alentours. On a postérieurement estimé l’énergie libérée par l’explosion à 15 mégatonnes. Postérieurement, en effet, car, à cette époque, la Russie était, comme on le sait, le lieu de troubles politiques majeurs et ce n’est que près de 20 ans plus tard (en 1927) qu’une expédition scientifique fut menée mais qui ne retrouva ni cratère, ni débris. En revanche, le spectacle restait encore apocalyptique puisque les scientifiques découvrirent des forêts entières de pins renversés et couchés au sol. Une telle catastrophe se serait elle produite au dessus de Paris que la ville entière aurait été détruite. On ne peut s’empêcher de penser à la météorite du Yucatan qui, il y a 65 millions d’années, a été accusée de la disparition des dinosaures… (voir sujet : la disparition des grands sauriens). Une question vient immédiatement à l’esprit : une telle catastrophe pourrait-elle à nouveau se produire ?

Objets volants identifiés

  

     Il existe de nombreux corps célestes (en astronomie, on préfère utiliser le terme « d’objets ») susceptibles de heurter notre bonne vieille Terre. Pour les anciens, ces corps célestes représentaient la colère des Dieux et le juste châtiment que méritaient les Hommes pour leurs (supposés ou non) méfaits. De nos jours, les scientifiques les ont classés selon leur nature ou leur provenance mais ces objets ont tous en commun le fait de passer à proximité de notre planète dont la masse, selon les circonstances, peut attirer certains d’entre eux. L’immense majorité des matériaux susceptibles de rencontrer la Terre sont les météorites et c’est sur cette classe bien spéciale de corps célestes que je souhaiterais insister mais j’aborderai également, quoique bien plus brièvement, d’autres objets, comme les astéroïdes et les comètes, dont des fractions peuvent, pour une raison ou une autre, se comporter comme des météorites, entraînant alors des catastrophes comme celle de Tangouska, rapportée précédemment.

 
          Les météorites

     En fait, notre globe est constamment bombardé par des météorites, c’est-à-dire par de la matière interstellaire qui, attirée par l’attraction terrestre, vient s’écraser sur son sol : on estime que la masse totale de cette matière est d’environ plusieurs centaines de tonnes par an. Aucune raison de s’inquiéter toutefois car la quasi-totalité de ces météorites sont d’une taille souvent minuscule ! De plus, l’atmosphère de notre planète détruit presque toujours ces objets comme on peut le constater par comparaison avec notre satellite, la Lune, dont la surface sans protection est constellée de cratères de tailles diverses… A leur arrivée dans l’atmosphère terrestre, en effet, les météorites s’échauffent par frottement avec l’air et s’accompagnent alors d’une trainée lumineuse (phénomène de ionisation) : c’est la raison pour laquelle on parle « d’étoiles filantes » et leur observation par une belle nuit claire est souvent superbe, notamment à certaines époques de l’année lorsque la Terre traverse des régions de l’espace riche de ces débris. C’est, par exemple, le cas en juillet et en août quand la Terre rencontre un essaim de poussières nommé Perséides ce qui permet alors d’assister au spectacle merveilleux d’une véritable « pluie d’étoiles ».

 

     La vitesse d’entrée de ces corps célestes varie entre 10 et 20 km/seconde mais, comme nous l’avons vu, cette vitesse est freinée par l’atmosphère et les plus petits de ces objets (ou ce qu’il en reste) ne s’enfoncent guère dans le sol. La plupart du temps, ils pèsent moins d’un gramme (on parle de poussières) et ils sont détruits à leur entrée dans l’atmosphère de même que ceux qui pèsent de quelque grammes à quelques centaines de grammes (mais ces derniers s’ils sont également détruits sont bien visibles lors de leurs chutes par le panache lumineux qu’ils laissent derrière eux). Quand ils pèsent quelques kg, ces objets atteignent le sol (très transformés évidemment par la chaleur) et ce sont eux dont on peut retrouver des débris. Seuls les très gros – mais aussi les plus rares – sont susceptibles de creuser des cratères ou d’entraîner des raz-de-marée s’ils tombent en mer. On cite, par exemple, le « meteor crater » de l’Arizona qui a un diamètre de 1,2 km pour une profondeur de 150 m et qui correspond à une météorite de près de 2 millions de tonnes qui s’est abimée à cet endroit il y a 50 000 ans. Un événement fort rare heureusement !

 

     On classe les météorites selon leur composition variable en métal-silicates ce qui donne trois catégories : les fers, les pierres (ou chondrites) et les lithosidérites (qui ont une proportion à peu près égale de pierre et de métal). Quand on les observe de près, ces petits grains (ou au mieux ces petites pierres) aux formes variées, souvent émoussés, ne sont guère spectaculaires au point qu’il faut un œil exercé pour les reconnaître.

 

     Sait-on vraiment d’où ils viennent ? La théorie la plus acceptée est que ces météorites sont les témoins des premiers instants de la formation du système solaire, au moment où il n’existait qu’une nébuleuse informe entourant le Soleil naissant. Cette nébuleuse, on l’a déjà dit, a conduit par un simple phénomène d’accrétion à la formation des planètes mais une part infime de ce matériau est restée en l’état. A l’instar des astéroïdes, la grande majorité des météorites gravite entre Mars et Jupiter et, éjectés de leur trajectoire naturelle lors de collisions, leurs fragments seraient déviés et en viendraient ainsi à côtoyer notre planète…

 

     Quoi qu’il en soit, de tout temps, on a pu observer des météorites et certaines sont restées fameuses. De tout temps ? Pas tout à fait car, longtemps, les théories religieuses ont prétendu que seule la Terre était solide et que, en conséquence, aucune véritable matière ne pouvait provenir des cieux… Jusqu’à une météorite restée célèbre : celle qui tomba en Alsace, à Ensisheim, le 7 novembre 1492. Comme cette météorite pesait 127 kg et qu’elle a été vue (et retrouvée) par beaucoup de monde, il était difficile de continuer à prétendre que le ciel ne renfermait que des entités immatérielles… D’autres météorites sont restées dans l’histoire : outre la météorite de Toungouska déjà mentionnée, on peut citer l'averse de Pultusk en Pologne, en 1868, estimée à cent mille morceaux (218 kg de pierres ont été alors recueillis) ou celle de Valera (Venezuela), en 1972, qui pesait presque 40 kg et est notamment connue pour avoir tué une vache…

 

     Avant d’évoquer les astéroïdes et les comètes dont proviennent les météorites les plus conséquentes, je voudrais revenir un bref instant sur des questions de terminologie qui, parfois, entraînent la confusion :
 

* on appelle étoile filante le phénomène lumineux observé lors de la chute de poussières, nous l’avons déjà mentionné ;
 

* un bolide est un objet assez gros qui se brise dans l’atmosphère et dont l’énergie laisse une traînée parfois importante et surtout persistante : une météorite, durant sa chute, est donc un bolide !
 

* une météorite est, nous l’avons dit, un objet assez gros pour que l’on en retrouve des fragments au sol ;
 

* les poussières, trop petites pour se consumer, sont appelées micrométéorites et elles représentent près de 90% de l’apport de matériaux extraterrestres ;
 

* enfin, les météores ne sont que des phénomènes météorologiques banals : le vent et la pluie sont des météores ! La trainée de lumière laissée par une météorite est un météore… Inutile de préciser qu’il ne faut donc pas confondre ces deux termes.

  

               Les astéroïdes

     Il existe entre Mars et Jupiter une foule d’objets de taille variable mais pour une moyenne d’environ 2 km : ce sont des astéroïdes (on parle d’ailleurs à cet endroit de la « ceinture d’astéroïdes »). Comme les planètes, ces objets tournent autour du Soleil sans toutefois en perturber les orbites en raison de leur taille totale finalement assez faible. On évalue leur nombre à plusieurs millions mais la plupart ne sont que de grosses pierres. Quelques uns, toutefois, sont plus importants en masse : les trois plus gros sont respectivement Cérès (910 km de diamètre), Pallas (520 km) et Vesta (500 km). Au total, 34 de ces objets dépassent les 100 km de diamètre. Leur origine est finalement plutôt mal connue, l’hypothèse la plus vraisemblable restant que, lors de la formation du système solaire, une planète aurait pu se constituer à cette distance du soleil mais qu’elle n’y est pas arrivée, peut-être en raison de la présence de Jupiter et de sa forte gravitation…

 
     En 2006, l’Union astronomique internationale a cherché à uniformiser toutes les définitions et données sur les objets du système solaire : c’est ainsi que Pluton, autrefois la neuvième planète, a été déchue de son rang pour devenir une « planète naine » et, du coup, le plus gros des astéroïdes, Cérès, est lui-aussi devenu une planète naine… tout en gardant son statut d’astéroïde. Mais, au fond, qu’importent pour notre sujet ces discussions sémantiques : ce qui compte, c’est que les astéroïdes sont de grands pourvoyeurs de météorites (on peut également dire que les météorites ne sont que des astéroïdes qui s’écrasent sur la Terre) et que le risque de collision avec notre globe, s’il est négligeable, n’est pas nul, comme nous le verrons plus loin.

 
          Les comètes

     Contrairement aux astéroïdes qui, comme les planètes, tournent autour du Soleil, les comètes traversent le système solaire selon des trajectoires variables (nous y reviendrons). Une comète est un agglomérat de poussières et de glace le plus souvent sphérique. La plus grande partie d’entre elles viennent des confins du système solaire, plus précisément d’un endroit fort éloigné, au-delà de l’orbite de Neptune, appelé le nuage (ou système) de Oort (du nom de son découvreur hollandais). Comme la ceinture d’astéroïdes, ce nuage de Oort s’est formé au tout début du système solaire, il y a 4,6 milliards d’années, mais dans des régions beaucoup plus froides car très éloignées de l’étoile centrale. On peut penser que, en raison de phénomènes de gravitation dus aux étoiles voisines, de temps à autre, certains de ces corps lointains « basculent » dans l’intérieur du système : certains ne passent qu’une seule fois (et sont probablement rapidement détruits) tandis que d’autres – comme la comète de Halley qui « revient » tous les 76 ans – deviennent périodiques… acquérant des trajectoires elliptiques (allongées) qu’ils maintiendront jusqu’à l’épuisement progressif de leur matière puisqu’ils en perdent un peu à chaque fois qu’ils se rapprochent du Soleil. De ce fait, plus la comète se rapproche de notre étoile, plus cette espèce de boule de neige sale se « sublime » et laisse une traînée parfois impressionnante sur des millions de km : sa queue. Une queue (en grec, queue se dit « coma », d’où le nom de comète) qui n’est, de la Terre, que la partie évidemment visible de l’objet. On comprend aussi qu’il puisse arriver que, à proximité d’une planète et de sa force d’attraction, une comète puisse être « capturée » par elle et vienne s’écraser à sa surface sous la forme d’une météorite… tandis que, ailleurs, sa queue composée de poussières peut traverser l’orbite de la Terre et donner ces étoiles filantes que j’ai mentionnées plus haut.

 
     Si l’on exclut la plus grande source de matière stellaire, les micrométéorites qui passent le plus souvent inaperçues, les objets susceptibles de poser problème par leur taille sont donc des fragments soit d’astéroïdes, soit de comètes. Mais ce risque est-il important ?

 

 

 

 

Chroniques de catastrophes annoncées

 

     La dernière statistique des objets de taille conséquente que nous possédons date de 2008. Elle nous apprend que, dans un rayon de 200 millions de km autour du Soleil, environ 5500 comètes et astéroïdes ont été repérés et sont donc suffisamment proches de la Terre pour qu’on les identifie. Ils sont appelés géocroiseurs ou NEO (pour Near Earth Objects) mais seuls certains d’entre eux sont considérés comme réellement dangereux : ce sont ceux qui mesurent plus de 150 m de diamètre et croisent à moins de 7,5 millions de km de notre globe. La statistique de 2008 en dénombre près de 900. C’est la raison pour laquelle des observatoires astronomiques sont spécialisés dans la surveillance de leurs trajectoires, notamment celle d’un astéroïde du nom d’Apophis, un géocroiseur de 270 m de long pour une masse de 27 millions de tonnes qui passera à 32 000 km de la Terre en 2029…

 
     La chute d’une météorite géante sur la surface de notre globe est statistiquement inévitable et, comme par le passé, cette chute, si elle ne peut être évitée, entraînera des dommages considérables… Mais il faut savoir raison garder : la survenue d’une telle catastrophe durant les milliers d’années à venir est quasi-nulle. Il est tombé de tels monstres sur Terre par le passé (et d’autant plus qu’on se rapproche des débuts instables du système solaire) mais ces faits sont extrêmement rares car se chiffrant en termes de millions d’années. Comme j’ai déjà eu souvent l’occasion de le dire, la vie d’un homme (et même de l’Humanité) est extraordinairement brève en comparaison de la vie de notre planète : c’est pour cela que de tels événements – certes toujours possibles – sont infiniment peu probables de notre vivant…

 

 

 

Compléments : classification récente (septembre 2010)

 

* sur les 535 000 astéroïdes connus (au 22 septembre 2010), 7211 sont des géocroiseurs, c'est-à-dire des objets qui passent à moins de 45 millions de km de la Terre.

* Leur taille varie de 32 km de diamètre pour les plus gros jusqu'à quelques mètres pour les plus petits.

* Chaque année, ce sont environ 800 nouveaux géocroiseurs qui sont découverts.

* Sur le millier de géocroiseurs plus grands que 1 km, 90% ont été identifiés. Aujourd'hui, les recherches se focalisent sur les objets mesurant entre 100 m et 1 km dont la population est estimée à quelques 28 000 et dont 15% sont connus.

* Selon leur orbite, les géocroiseurs sont divisés en trois familles : les Alten (6%) dont l'orbite s'inscrit la plupart du temps à l'intérieur de celle de la Terre, les Apollo (62%) qui circulent entre la Terre et Mars et les Amor (32%) qui, contrairement aux deux autres, frôlent l'orbite terrestre sans la couper.

* Selon leur composition, il en existe trois grands groupes : les astéroïdes carbonés (75%), rocheux (17%) et métalliques (8%).

Sources : Science & Vie, 1118, p. 51, novembre 2010

 

 

 

 

Brêve : le double évènement du 15 février 2013

 

     La presse internationale a abondamment parlé d'un double événement rarissime survenu le 15 février 2013 : ce même jour, le matin, une météorite a explosé au dessus de la Russie tandis que le soir un astéroïde d'une certaine importance frôlait la Terre.

 

    La météorite s'est désintégrée au dessus d'une ville  de 1 million d'habitants, Tcheliabinsk, située dans l'Oural. En moins de quatre secondes, l'objet assez conséquent puisque possédant un diamètre de 17 mètres et pesant près de 10 000 tonnes, s'est désintégré en  illuminant brusquement le sol. Sa vitesse de pénétration dans l'atmosphère a été  estimée à 18 km/sec et on estime qu'il a relâché une énergie de 500 kilotonnes, soit 30 fois la puissance de la bombe d'Hiroshima... L'engin a causé plus de 1000 blessés, essentiellement par bris de verre consécutifs à la violence de l'explosion, et entraîné des dégâts estimés à plus d'un milliard de roubles. C'est l’objet le plus gros à s’être heurté à l’atmosphère terrestre depuis la météorite de Tongouska, en 1908.

     Par ailleurs, ce même jour – extraordinaire coïncidence - , la Terre était frôlée dans la soirée par un bolide géocroiseur baptisé 2012 DA 14. L’objet, visible à la jumelle en France vers 21h ce jour-là, est passé à une distance d’environ 28 000 km, soit bien en dessous des satellites géostationnaires qui orbitent à 36 000 km. Bien que de taille relativement modeste (la moitié d’un terrain de football), il est clair que, animé d’une vitesse d’approche de 7.8 km/sec, s’il avait dû percuter une zone habitée de notre planète, il aurait causé d’immenses dégâts ! Les scientifiques étaient toutefois sereins car la trajectoire de ces objets peut se calculer des années à l’avance et il n’y avait ici aucun risque…

     On peut donc constater, par cette double actualité, que les bolides naviguant dans notre espace proche ne sont pas que des vues de l'esprit !

 

 

 
Images
1. la catastrophe de Toungouska (sources : www.unisciences.com)
2. étoiles filantes (sources : schmilblickblog.canalblog.com)
3. formation du système solaire, vue d'artiste (sources : www.space-art.co.uk)
4. l'astéroïde Cérès vu par le télescope spatial Hubble (sources : www.science-et-vie.net)
5. la comète de Halley (sources : www.gulli.fr)

 

(Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

 
 
Mots-clés : Toungouska - météorite - astéroïde - comète -étoiles filantes - Perséides - chondrite - lithosidérite - Ensisheim - Pultusk - Valera - bolide - météore - ceinture d'astéroïdes - Cérès - Pallas - Vesta - planète naine - nuage de Oort - comète de Halley - géocroiseur - NEO - Apophis

 

 (les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

 

 

Sujets apparentés sur le blog

 

1. origine du système solaire

2. la disparition des dinosaures

3. l'énigme de la formation de la Lune

4. les sondes spatiales Voyager

 

 

  

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Mise à jour : 1 mars 2023

     De tout temps l’Homme s’est demandé s’il pouvait exister des formes de vie autres que celles se trouvant sur Terre. Les exoplanètes découvertes à ce jour par milliers étant encore impossibles à étudier, les regards se tournent forcément vers  les planètes de notre propre système solaire. Un système qu’on commence à mieux comprendre grâce aux sondes et autres engins d’exploration à présent nombreux à avoir été lancés. Concernant la possibilité d’abriter une certaine forme de vie, si l’on excepte la planète Mars qui fait l’objet d’études approfondies depuis plusieurs années par des rovers spécialisés qui l’explorent patiemment, deux planètes semblent émerger du lot, chacune pour des raisons bien différentes. Ces deux astres sont des satellites de nos géantes gazeuses : Europe qui tourne autour de Jupiter et Titan qui gravite du côté des anneaux de Saturne. Des sondes sont allées il y a quelques temps à la rencontre de ces deux terres lointaines. Aujourd’hui, il est possible de dresser un premier bilan des données récoltées.

Europe et son énigme de glace

     Par la taille Europe est la quatrième lune de Jupiter et la sixième du système solaire. Satellite de Jupiter ? Cela veut dire qu’elle est loin du Soleil et par voie de conséquence froide, très froide. Sa température de surface est estimée à moins 150°C. Elle se trouve en dehors de la zone dite « habitable » du système solaire (voir le sujet « vie extraterrestre). En effet, les scientifiques estiment que pour qu’une vie puisse se développer, un élément totalement indispensable est la présence d’eau à l’état liquide. Alors, pourquoi Europe, cet enfer gelé ?

     Ce sont tout d’abord les sondes Voyager 1 et 2 (1979) et surtout la sonde Galileo (1995-2003) qui nous ont donné un certain nombre d’informations sur ce monde éloigné. Europe est une sphère presque parfaite de 3121 km de diamètre

intégralement recouverte de glace. Seuls quelques zones fracturées peu profondes et quelques blocs gelés viennent déranger un relief particulièrement plat. Remarque importante : les cratères d’impact y sont rares ce qui traduit le fait que la surface de la planète est jeune et géologiquement active. Alors ? Eh bien ce qui intéresse les scientifiques se situe sous cette banquise : la présence quasi-certaine d’un très profond océan. La variabilité du champ magnétique et un certain découplage de la surface de la glace par rapport au reste de la petite planète sont en effet évocateur d’une grande étendue d’eau salée sur une épaisseur d’environ 100 km, une quantité d’eau plus de deux fois supérieure au volume qui recouvre la Terre entière. Compte-tenu de la présence proche de la géante Jupiter et de ses lunes Ganymède et Callisto, les marées gravitationnelles générées semblent suffisantes pour liquéfier cette eau sauf en surface, bien sûr où la température est vraiment trop basse.

     De l’eau, donc, susceptible d’abriter des formes de vies complètement inimaginables. Si loin du Soleil et en profondeur ? Dans l’obscurité totale ? Il y a encore quelques années, cette idée aurait paru saugrenue mais la découverte des « fumeurs noirs » et de leur petit univers vivant dans les abysses des océans terrestres a apporté la preuve que la Vie pouvait parfaitement se développer en dehors de tout apport de lumière.

      Si les sondes et engins automatisés envoyés sur Europe arrivaient à découvrir en surface quelques traces évocatrices de vie, il resterait un fantastique défi : percer la banquise dont l’épaisseur est estimée entre 30 et 50 km pour atteindre l’eau liquide. Ce n’est pas une mince affaire : pour le moment, le record de forage sur Terre appartient toujours aux soviétiques qui, dans les années 70, atteignirent 12 km de profondeur dans la péninsule de Kola, au nord de la Russie occidentale. Un forage effectué avec une débauche d’installations diverses dirigées par une foule d’ingénieurs et de techniciens : ce forage dura des années avant d’obtenir un résultat… Alors, à 500 millions de km de la Terre, avec un matériel forcément réduit et monitoré par des robots, on peut, compte-tenu de nos moyens actuels, se poser la question de la faisabilité. Il n’empêche : ces projets qui paraissent un peu fous sont dans les cartons de bien des agences spatiales, à commencer par la NASA.

     Des engins sont actuellement en développement, comme le Valkyrie testé avec succès en Alaska et qui liquéfie la glace au fur et à mesure de sa progression grâce à un puissant laser. Une fois, le forage terminé ce qui, selon les spécialistes, pourrait prendre entre deux à trois ans, ce sera au tour de petits sous-marins d’aller explorer l’inconnu, ces outils venant se recharger directement sur la tête du robot de forage. Les spécialistes parient sur des opérations de ce genre dans, peut-être, un quart de siècle…

Titan, une Terre de méthane

     Titan gravite autour de Saturne et est sa plus grande lune. C’est une planète conséquente puisqu’elle est plus grosse que Mercure : 5151 km de diamètre à comparer à Mercure donc (4878 km), à la Lune (3474 km) ou à la Terre (12742 km).  Plus éloignée du Soleil, Titan est encore plus froide que Europe avec une température moyenne de moins 180° mais ce qui en fait un objet digne d’intérêt, c’est que la planète possède une authentique atmosphère, aussi épaisse (et même plus) que la Terre : c’est même le seul satellite connu à posséder une vraie atmosphère dense.

     Longtemps, Titan a été inabordable à une observation véritable car cette épaisse atmosphère empêchait de voir sa surface. Jusqu’à il y a une quinzaine d’années où commença le remarquable travail de l’expédition Cassini-Huygens associant une sonde mise en orbite autour de Saturne en 2004 (Cassini) et un atterrisseur sur Titan (Huygens). Pour la première fois, on a pu observer ce qui était dissimulé sous l’épaisse couche de nuages. Qu’a-t-on observé ?

    D’abord – première et importante révélation – l’atmosphère est ici plus importante et plus complexe que celle de la Terre et elle est composée essentiellement de diazote (98,4%), le reste se répartissant entre différents

hydrocarbures : méthane, éthane, etc. Dans le système solaire, seule la Terre a également une atmosphère dense riche en azote (78%). Tout comme sur Terre (le flux zonal), la circulation atmosphérique tourne d’ouest en est, suivant en cela la rotation de Titan.

      La surface de la planète est variée, alternant zones lisses et irrégulières dont certaines semblent être d’origine volcanique. On y trouve des collines et des crevasses voire des gouffres. Certains rochers montrent des signes d’érosion ce qui fait dire aux scientifiques que Titan et la Terre sont les seules planètes du système solaire à posséder en surface des étendues liquides. Toutefois, il existe une différence fondamentale entre les deux : sur Titan, les liquides sont des hydrocarbures essentiellement du méthane.

     La surface de ce satellite de Saturne est par ailleurs jeune puisqu’on y observe peu de cratères d’impact. Entre les montagnes des dunes sont orientées d’ouest en est ; elles sont formées par les vent, des vents probablement sous la dépendance des forces de marée de Saturne qui, ici, sont 400 fois plus intenses que celles provoquées par la Lune sur Terre.

     La question se pose donc : pourquoi les scientifiques pensent-ils que cette planète en apparence plutôt inhospitalière pourrait abriter une quelconque forme de vie ? Eh bien parce que ces conditions très spéciales rappellent fortement celles qui prévalurent sur Terre lors de son enfance, le froid intense en plus. On peut même dire que Titan ressemble à une Terre primitive, avant que les premiers êtres vivants ne commencent à y libérer de l’oxygène : on y trouve des vents, des nuages, des mers, des pluies (certes de méthane) et même des saisons…

      La mission Cassini, riche d’informations, a pris fin en 2017 lorsque les scientifiques utilisèrent les derniers grammes de carburant de la sonde pour la faire s’écraser sur Saturne de peur que, en se désagrégeant sur Titan, elle ne finisse par polluer son sol avec d’éventuelles bactéries terriennes.

     La NASA et l’ESA (l’agence européenne) s’intéressent beaucoup à cette planète si particulière. En premier lieu, il semble tout à fait intéressant d’étudier les océans de méthane de Titan afin d’y déceler d’éventuels éléments de chimie prébiotique. Évidemment, il nous est difficile de concevoir une forme de vie se développant dans le méthane mais, outre le fait que cela n’est pas complètement impossible, il existe aussi un autre intérêt : on soupçonne que, comme pour Europe, soient présents des océans d’eau liquide salée à 50 ou 100 km de profondeur (plusieurs mesures indirectes vont dans ce sens). Si cela était confirmé, on comprend l’enthousiasme de certains qui voient Titan comme un des meilleurs candidats à la fabrication de « briques du vivant » de tout le système solaire. Surtout si des volcans froids rejetant l’eau des profondeurs permettent à cette dernière de se mélanger au méthane, une possibilité évoquée par la mission Cassini… Les agences spatiales planchent actuellement, non seulement sur un projet d’orbiteur et d’atterrisseur mais également sur celui d’une Montgolfière susceptible de nous en apprendre plus sur l’écologie en surface de la planète et même sur un sous-marin destiné à explorer les océans de méthane (la NASA a déjà conçu un sous-marin spatial dans cette optique). Des projets dignes d’un roman de science-fiction ? Plus tout à fait a-t-on envie de dire.

D’autres candidats ?

     Parmi les planètes principales, seules Mars et Vénus auraient pu présenter certaines conditions à l’apparition d’une forme de vie. Pour Vénus, cependant, une fois mises en orbite quelques sondes d’observation, il fallut se rendre à l’évidence : la planète est particulièrement hostile. Qu’on en juge : une épaisse atmosphère l’entoure, composée principalement de CO² parcourue de longs nuages de soufre et d’acide sulfurique et cette atmosphère épaisse joue un rôle d’effet de serre au point que la température en surface voisine les 450° C. De plus la pression atmosphérique y est infernale : environ 95 fois la pression atmosphérique terrestre ou, dit autrement, la pression que subirait un plongeur à près de 1000 m de profondeur océanique… On a peine à imaginer l’apparition d’une quelconque forme de vie dans cet enfer.

     Mars est différente. On verrait plutôt cette planète comme une Terre vieillie à outrance. En effet, si Mars a bien possédé une atmosphère par le passé, il y a quelques milliards d’années, sa faible pesanteur n’a pas pu la retenir, de même que

l’eau des océans de cette époque lointaine. Les robots explorateurs et les orbiteurs ont bien relevé la trace d’anciennes érosions très vraisemblablement marines ou fluviales mais c’était il y a très très longtemps de sorte que les scientifiques ont bien plus le souci de rechercher des traces d’une vie ancienne (si elle a eu le temps d’apparaître) que d’authentiques habitants actuels, fussent-ils des sortes de bactéries ultra-résistantes.

     Restent donc les satellites naturels des planètes géantes gazeuses. Nous avons évoqué Titan et Europe. Existerait-il d’autres candidats à la naissance de la Vie ?

     On peut raisonnablement éliminer les satellites de Neptune et d’Uranus, trop loin du Soleil. Concernant les trois autres « grands » satellites joviens en sus d’Europe (Io, Ganymède et Callisto) tous présentent d’épaisses couches de glace et des océans d’eau liquide en profondeur (Callisto possédant en sus une petite atmosphère d’azote) mais aucun ne semble aussi porteur d’espoir que Europe.

     Restent les satellites de Saturne : nous avons déjà évoqué Titan. Parmi les autres, l’un d’entre eux mérite une attention particulière : Encelade. Il s’agit d’un très petit satellite : 500 km de diamètre mais qui possède plusieurs

caractéristiques intéressantes. Certes, la température y est particulièrement basse, environ moins 200° C mais sa surface présente peu de cratères d’impact, révélant donc une activité géologique récente. La sonde Cassini a visualisé des sortes de geysers soupçonnés d’être un mélange de gaz et d’eau et donc la présence, là-aussi, d’un océan sous la surface. Cassini a également mis en évidence la présence d’une épaisse couche de neige d’environ 100 mètres d’épaisseur ce qui sous-entendrait des chutes de neige s’étendant sur des dizaines de millions d’années. De ce fait, les geysers et la chaleur interne qui les produit existerait depuis longtemps… De plus, récemment, la NASA a expliqué avoir découvert sur le petit satellite des molécules d’hydrogène dans des échantillons de vapeur : eau liquide, chaleur, potentielles molécules organiques, voilà un tiercé qui laisse rêveur !

     L’espèce humaine aura l’occasion dans les années à venir – très certainement avant la fin de ce siècle - d’arpenter ces contrées lointaines que sont les satellites joviens ou saturniens. Avant, toutefois, grâce à la mise en service des super-télescopes actuellement en construction, nous en saurons bien plus sur un grand nombre d’exoplanètes et peut-être même y découvrirons-nous des traces de vie. Répétons-le une fois de plus : le nombre de planètes existant dans l’univers est si important que notre raison ne peut le concevoir : 150 milliards d’étoiles rien que pour la Voie lactée (et bien plus de planètes encore) et des milliards de galaxies comme la nôtre. Il est statistiquement impossible que la Vie – sous une forme ou sous une autre  - ne soit pas apparue ailleurs, même si elle devait rester en définitive rare. Impossible ! Le problème n’est finalement pas de la reconnaître mais d’échanger avec elle lorsqu’on sait les incommensurables distances qui nous séparent de la plus proche voisine du Soleil, une naine rouge par ailleurs peu propice à une vie telle que nous l’imaginons.

     Si au contraire la Vie n’est pas si rare, si elle s’édifie à partir de schémas simples et de constituants relativement faciles à fabriquer, alors nous avons une chance de la trouver, plus ou moins rudimentaire, dans notre système solaire, à portée de main, oserai-je dire. Dans ce cas de figure, les distances restent « humaines ». C’est tout l’intérêt des projets d’exploration par les agences spatiales des planètes spéciales que nous venons d’évoquer.

Sources

* Science & Vie (https://www.science-et-vie.com/)

* Cosmovisions (http://www.cosmovisions.com/index.html)

* Wikipédia France / USA/GB

* Planète Astronomie (https://www.planete-astronomie.eu/fr)

* encyclopaedia Britannica

Images

1. Europe (crédits :  universetoday.com)

2. Europe et sa surface gelée (crédits : NASA)

3. Titan (crédits : india.com)

4.  sonde Cassini (crédits :  sudouest.fr )

5. coucher de soleil sur Mars (crédits : NASA)

6. geysers sur Encelade : (crédits : NASA)

Mots-clés : exoplanètes - Jupiter - sonde Galileo - fumeurs noirs - Saturne - expédition Cassini-Huyghens

(les mots en gris renvoient à des sites d'information complémentaires)

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Mise à jour : 22 mars 2023

Voici quelques courts articles parus sur le site Facebook du blog

VESTIGES GALACTIQUES

   La galaxie qui se trouve au centre de l’image ci-dessus et qui est strictement observée par la tranche s’appelle la galaxie de l’Écharde (NGC 5907), dite aussi galaxie de la lame de couteau (pour sa forme aiguisée). Découverte par William Herschel en 1788, elle est située à 43 millions d’années-lumière, en regard de la constellation du Dragon.

   Ce qui la rend un peu particulière, c’est la présence de vastes courants stellaires qui paraissent l’encercler : ces formes arquées s’éloignent jusqu’à plus de 150 000 années-lumière de la galaxie et sont à l’évidence le fruit de forces gravitationnelles. Mais d’où viennent ces étranges rubans qui dessinent ces circonvolutions tout autour de la galaxie de l’Écharde ?

   Il s’agit des restes d’une galaxie naine, en fait les débris de celle-ci, qui fut désagrégée puis absorbée par la galaxie principale il y a plus de 4 milliards d’années : il ne reste donc plus de l’ancienne galaxie satellite qu’une image fantomatique…

   Ce cliché rare de la galaxie de l’Écharde montre une fois de plus ce que nous savons déjà : les galaxies se forment et grossissent par absorption de galaxies plus petites jusqu’à ce que ne restent plus dans le groupe galactique que deux (ou trois) géantes qui finiront par fusionner pour n’en former plus qu’une : ce qui arrivera dans environ cinq milliards d’années à notre Voie lactée associée à la galaxie d’Andromède.

Crédit image : R Jay Gabany (Blackbird Observatory), Nouveau-Mexique (USA)

GALAXIE À NOYAU POLAIRE

   Découverte par William Herschel en 1784 et située à environ 40 millions d’années-lumière de nous, en regard de l’extrémité de la constellation des Poissons, NGC 660 affiche une apparence assez particulière comme on peut le voir sur l’image ci-après. Ce type de galaxies plutôt rare est appelé « à anneau polaire » parce qu’un anneau formé de gaz et d’étoiles tourne autour de ses pôles à la perpendiculaire du plan galactique principal ce qui donne à l’ensemble une forme de croix.

  Comme précédemment avec la galaxie de l’Écharde et ses reliquats fantomatiques, on pense que c’est également une capture de matière qui est responsable de cette curieuse image, matière provenant ici d’une galaxie phagocytée par NGC 660. Des forces de gravitation gigantesques expliquent les nombreuses pouponnières d’étoiles rosées répandues tout au long de l’anneau (en fait plus grand que le disque lui-même et mesurant pas moins de 50 000 années-lumière).

   Un autre fait intéressant est à noter avec ce type de galaxies : on peut tenter d’apprécier les influences gravitationnelles respectives de la matière noire qui entoure à la fois le plan principal et l’anneau en calculant les vitesses de rotation spécifiques des deux immenses formations stellaires.

Image : crédit & copyright : CHART32 Team; Traitement - Johannes Schedler

(ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U).

HH24, NAISSANCE D’UNE ÉTOILE

   La photo ci-dessus, prise par le télescope spatial Hubble, pointe un objet de Herbig-Haro (ici HH24), c’est-à-dire une nébulosité en rapport avec la naissance d’une étoile. Situé à environ 1300 années-lumière de nous, HH 24 se trouve dans le nuage moléculaire d’Orion, une nébuleuse sombre de la ceinture d’Orion.

   L’étoile naissante (ou proto-étoile) n’est pas visible car cachée par un nuage de poussière et de gaz qui se comporte comme un disque d’accrétion en rotation : lorsque cette matière tombe sur la proto-étoile, celle-ci s’échauffe et d’immenses jets opposés apparaissent tout au long de l’axe de rotation de l’ensemble.

   On peut alors distinguer deux traits de feu qui traversent l’ensemble de la matière interstellaire proche en induisant une infinité d’ondes de choc. Vu de Hubble, on se croirait dans un décor de science-fiction…

Crédit Image : NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA)/Hubble-Europe

ÉTOILES ET NÉBULEUSES DE POUSSIÈRE

   À environ 500 années-lumière de nous se trouve le bord nord d’une petite constellation de l’hémisphère sud nommée la Couronne australe, un endroit qui est une pouponnière d’étoiles. Toutefois, ces nouvelles étoiles ne sont pas directement observables parce que leur lumière est bloquée par de vastes nuages de poussière.

   Ce sont les nébuleuses par réflexion qu’elles provoquent - immenses nuages de lumière bleue observables sur la photo - qui les révèlent : ces nouvelles étoiles ne sont pas encore assez chaudes pour ioniser le nuage de poussière (et induire des nébuleuses par émission) mais suffisamment quand même pour disperser la lumière et rendre la poussière visible.

   Sur la gauche de l’image, on peut observer une petite nébuleuse jaune en émission et en réflexion (NGC 6729) qui entoure une jeune étoile variable, R Coronae Australis. Regardons encore un peu plus bas pour apercevoir de jeunes étoiles en formation dans leur cocon de poussière qui font jaillir des objets de Herbig-Haro (HH) comme ceux que nous évoquions précédemment.

   Il y a soixante ans, une partie des scientifiques doutait de la réalité de la création continue d’étoiles. Son chef de file était le brillant astronome anglais Fred Hoyle qui croyait à un « état stationnaire » de l’Univers : il alla jusqu’à se moquer de ses adversaires en qualifiant, lors d’une émission radiophonique restée célèbre, leur théorie de « Big bang », appellation qui eut le succès que l’on sait. Le télescope spatial Hubble, par le simple cliché que nous venons d’étudier, aurait immédiatement convaincu Fred Hoyle de son erreur et mis tout le monde d’accord.

Crédit image : Eric Coles et Martin Pugh

ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

LES TROUS NOIRS DES GALAXIES EN FUSION

   Sur l’image ci-dessus, on peut observer deux galaxies en train de fusionner, l’ensemble étant nommé ARP 299. Les scientifiques se sont servis des satellites NuSTAR et Chandra (rayons X) ainsi que du télescope spatial Hubble (lumière visible) pour étudier ce que pouvaient bien devenir les trous noirs respectifs des dites galaxies.

   Ces deux galaxies sont en collision, donc en rivalité gravitationnelle depuis plusieurs millions d’années et leurs trous noirs ne sont pas encore entrés en contact direct.

   Les observations montrent un fait intéressant : seul un des deux trous noirs fait son chemin vers l’autre (galaxie de gauche) : il traverse d’immenses zones de gaz et de poussière, émettant en conséquence des rayons X qui sont l’expression de l’absorption de matière (halo bleu, vert et rouge selon l’intensité de l’activité).

   Pour ce qui concerne la galaxie de droite, il existe aussi un rayonnement d’énergie mais uniquement produit à l’extérieur de l’horizon du trou noir.

   Lorsque la fusion des deux galaxies sera complète dans environ un milliard d’années, il ne subsistera qu’une seule galaxie dont le centre sera occupé par un trou noir supermassif. Il ne restera plus à cette galaxie - si cela est possible - que de fusionner avec une autre galaxie de son propre groupe local et ainsi de suite jusqu’à ce qu’il ne demeure plus qu’une seule galaxie géante. Le même processus est enclenché dans notre groupe local de galaxies avec la fusion programmée dans quatre à cinq milliards d’années de notre Voie lactée avec sa voisine, la galaxie géante Andromède (M31).

Crédit photo : NASA, JPL-Caltech, GSFC, Hubble, NuSTAR

LA NÉBULEUSE D’ORION, POUPONNIÈRE D’ÉTOILES

   La nébuleuse d’Orion est un grand nuage de gaz s’étendant sur 33 années-lumière de large, connu et répertorié sous les sigles M42 (catalogue de Messier) ou NGC 1976 (New General Catalog) et qu’on peut voir en plein centre de la constellation d’Orion (d’où son nom). Cette zone est une véritable maternité d’étoiles, avec tellement d’astres présents qu’on la croirait illuminée de l’intérieur comme on peut le voir sur la photo ci-dessus.

   On peut y distinguer l’association de la nébuleuse d’Orion M42 en rouge (couleur de l’hydrogène) et d’une nébuleuse bleue, située sur la gauche de M42, nommée NGC 1977, mais également appelée la nébuleuse de l’Homme qui court.

   Le gros point bleu brillant se trouvant à droite, en bas de la tache rouge formée par M 42, est la nébuleuse NGC 1980. Cette dernière est en fait associée à un amas ouvert, c’est-à-dire un ensemble d’étoiles très jeunes et nées ensemble, encore liées entre elles par la gravitation : les étoiles de NGC 1980 ont toutes moins de cinq millions d’années d’âge.

   À gauche de la nébuleuse bleue NGC 1977, on aperçoit des étoiles bleues qui appartiennent à une autre nébuleuse NGC 1981, également un amas ouvert mais plus ancien regroupant une cinquantaine d’étoiles approximativement âgées de 150 millions d’années.

   Concernant la nébuleuse d’Orion et sa voisine NGC 1977, grâce à la technologie infrarouge qui explore les zones froides, on arrive à présent à objectiver les étoiles très jeunes cachées dans les épais nuages de gaz et de poussière. Ici, le gaz brillant de la constellation d’Orion baigne les nouvelles étoiles jeunes et chaudes situées à la frontière du nuage moléculaire géant. En plein centre de la nébuleuse, se trouvent quatre étoiles bleues qui forment une espèce de trapèze : leur lumière est absorbée par les atomes de gaz qui la réémettent (d’où le terme de nébuleuse par émission) selon leur structure propre et donc dans des couleurs différentes, à savoir rouge pour l’hydrogène et l’azote, vert pour l’oxygène. Ce sont ces réémissions à grande distance qui trahissent la présence des nouvelles étoiles, autrement cachées en lumière visible.

Crédit & Copyright: Tony Hallas

GALAXIE SPIRALE COTONNEUSE NGC 4414 ET MATIÉRE NOIRE

   Un tiers des galaxies spirales appartient au groupe dit des galaxies spirales cotonneuses. En quoi une spirale cotonneuse est-elle différente d’une spirale plus classique comme notre Voie lactée ? Eh bien, chez une cotonneuse, les bras spiraux n’existent pas de façon individuelle ou bien sont irréguliers ou discontinus. (voir l’image ci-dessus de la galaxie cotonneuse NGC 4414 par le télescope spatial Hubble). Ces objets font partie des galaxies spirales irrégulières.

   La spirale cotonneuse NGC 4414 est située approximativement à 62 millions d’années-lumière de nous, en regard de la constellation de la Chevelure de Bérénice et elle est d’une taille d’environ moitié moindre que celle de la Voie lactée. Ce qu’il est particulièrement intéressant de noter, c’est que les étoiles situées près du bord (visible) de la galaxie tournent beaucoup plus vite que ne le voudrait la seule présence de la matière visible : il faut donc un autre intervenant pour expliquer cette étrangeté et c’est bien sûr la présence d’une importante quantité de matière noire qui vient à l’esprit.

   Depuis les années 1930, les scientifiques se sont en effet acharnés à calculer les vitesses de rotation des étoiles dans les galaxies et ils ont pu constater que cette vitesse ne diminue pas comme elle devrait au fur et à mesure que l’on s’éloigne du centre galactique : il existe donc un halo invisible entourant la galaxie qui, au total, est bien plus grosse que ce que l’on voit (ou croit voir). Cette matière noire ne pouvant en aucun cas se trouver dans le disque galactique lui-même (le mouvement des étoiles en montrerait les signes indirects), ce sont ces halos (prolongeant celui visible de la galaxie ou, parfois, perpendiculaire à lui) qui sont les objets de toutes les recherches.

   Le galaxies spirales cotonneuses, par leur compacité apparente, sont un moyen différent d’apprécier la distribution des deux matières visible et noire.

Crédit : NASA, ESA, W. Freedman (U. Chicago) et al., & the Hubble Heritage Team (AURA/STScI), SDSS; Traitement: Judy Schmidt

RS PUPPI, VRAIE CÉPHÉIDE DANS LA VOIE LACTÉE

   Une céphéide est une étoile géante ou supergéante de couleur jaune dont la masse représente entre 4 à 15 fois celle du Soleil tandis qu'elle est de 100 à 300 000 fois plus lumineuse que lui. Sa caractéristique principale est que son éclat varie de manière périodique de 0,1 à 2 magnitudes (la magnitude est l’éclat apparent d’une étoile) selon une période fixe comprise entre 1 et 100 jours. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle les céphéides sont également appelées « étoiles variables », le terme céphéide provenant de la première d'entre elles découverte dans la constellation de Céphée.

   Au centre de l’image ci-dessus resplendit l’extraordinaire RS Puppi (constellation de la Poupe, hémisphère sud) trônant au centre d’une immense nébuleuse par réflexion. Dix fois plus massive que le Soleil, elle est 15 000 fois plus lumineuse. RS Puppi est une céphéide variant de façon totalement régulière sur une période de 40 jours. Ces changements de nébulosité si constants permettent par certaines méthodes (mesure du retard et de la taille angulaire de la nébuleuse) de déterminer exactement la distance de l’étoile : ici, 6 500 années-lumière avec une marge d’erreur de moins de 90 années-lumière, c’est-à-dire très faible.

   C’est avec des céphéides comme celle-ci que les scientifiques ont pu déterminer les distances de l’univers (par la relation période-luminosité de Leawitt), et notamment la place de la Voie lactée dans le grand concert des galaxies.

Image : la céphéide RS Puppi (crédit-photo : Crédit : NASA, ESA, Hubble Heritage Team)

(photo : RS Puppi cepheides)

AMAS GLOBULAIRE 47 TUCANAE (NGC 104)

    L’objet que l’on peut voir sur l’image ci-dessus est un amas globulaire. Ce type de structure est celui d’un amas stellaire très dense, contenant typiquement plusieurs centaines de milliers d'étoiles. Celles-ci sont généralement des géantes rouges mais certains de ces amas contiennent des géantes bleues (les traînards bleus) qui sont des étoiles nouvellement formées, probablement par fusion d’étoiles plus anciennes sous la pression des forces gravitationnelles générées par la proximité de notre galaxie.

   Les amas globulaires, au nombre d’environ 150 à 200 autour de la Voie lactée, sont très anciens car ils ont été formés à peu près en même temps que notre galaxie, il y a environ 13 milliards d’années, peu de temps après le Big bang.

  L’amas 47 Tucanae (ou 47 Tuc) de la photo est un superbe objet astronomique visible dans l’hémisphère sud, en regard de la constellation du Toucan et à proximité de la petite galaxie satellite, le Petit Nuage de Magellan. Situé à 13 000 années-lumière de nous, sa proximité avec le Petit Nuage n’est bien sûr qu’apparente, celui-ci se situant bien au-delà, à environ 210 000 années-lumière. 147 Tuc, très dense, contient plusieurs millions d’étoiles s’étalant sur moins de 120 années-lumière : pour un éventuel habitant d’un système stellaire local, les nuits doivent être particulièrement brillantes…

   Le cœur de 47 Tuc est spécialement étincelant, marqué à sa périphérie par de nombreuses géantes rouges qui confèrent à l’ensemble un éclat jaunâtre.

Image : crédit & copyright: Ivan Eder (NASA)

DES FANTÔMES DANS L’ESPACE

   Si nos grands anciens avaient possédé les instruments de notre époque et qu’ils aient alors regardé en direction de Cassiopée, ils auraient été effrayés de découvrir dans les cieux des formes étranges, tels ces fantômes comme sortis du néant (voir photo ci-dessus). Il s’agit en fait des nuages IC 63 (à droite) et IC 59 (à gauche).

   Ils ne sont éloignés de nous que de 600 années-lumière ce qui est peu à l’échelle du cosmos (mais immense à l’échelle humaine puisqu’il faudrait, dans le meilleur des cas, plus de 3000 ans pour se rendre sur place à partir de la Terre). C’est la géante bleue Gamma Cassiopae, cataloguée en tant qu’étoile variable irrégulière, qui éclaire la scène.

   Le nuage de gauche apparaît en bleu en raison de la poussière réfléchie par les étoiles environnantes tandis que le nuage de gauche, de teinte rouge, témoigne de l’action ultraviolette de Gamma Cassiopae, plus proche puisque à moins de quatre années-lumière de lui. L’ensemble étoile et nuages fantomatiques s’étend sur environ 10 années-lumière.

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Crédit -image : Ken Crawford (Rancho Del Sol Obs.)

ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

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mise à jour : 27 mars 2023

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

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

Retour sur les galaxies

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

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

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

Les galaxies primordiales

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

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

Évolution des galaxies

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

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

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

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

Les amas de galaxies

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

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

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

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

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

Le Groupe Local

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

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

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

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

Un Univers immense et structuré que nous commençons seulement à appréhender

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

Sources :

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

* Wikipedia France : fr.wikipedia.org/

* Encyclopaedia Universalis

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

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

* le superamas Laniakea in www.astronomes.com/

Images :

* superamas Laniakae (sources : cosmovisions.com)

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

* galaxie primordiale (sources : dailygalaxy.com)

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

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

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

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

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

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

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mise à jour 27 mars 2023

   Dans quelque direction que l’on observe, l’Univers se compose de milliards de galaxies renfermant chacune des milliards d’étoiles. Ces galaxies sont organisées en petits groupes si éloignés les uns des autres que, la gravitation ne pouvant jouer sur de telles distances, c’est l’expansion de l’Univers qui les fait s’éloigner d’autant plus vite qu’ils sont plus lointains. En revanche, dans chacun des groupes qui peuvent contenir de quelques dizaines de galaxies à plusieurs centaines, la gravitation reprend ses droits et ces gigantesques masses stellaires se rapprochent inexorablement les unes des autres pour, à terme, ne devoir plus former qu’une seule galaxie géante par groupe. La Voie lactée fait partie d’un ensemble appelé groupe local qui contient une quarantaine de galaxies et elle en est la deuxième en taille, juste derrière sa voisine la grande galaxie d’Andromède : cette dernière est sa sœur jumelle avec laquelle elle fusionnera dans 4 à 5 milliards d’années. Essayons de faire plus ample connaissance avec notre galaxie, cette Voie lactée que les puristes appellent simplement « la Galaxie » (avec un G majuscule)…

La Voie lactée est une galaxie comme les autres

   Quelle est donc, chantée par Nougaro, cette « Voie lactée, voie clarté, où les pas ne pèsent pas » ? Eh bien jusqu’à il y a peu (les années 1920), c’était tout l’Univers connu et les plus illustres des scientifiques de l’époque n’imaginaient pas que l’Univers réel était encore bien plus immense, s’étendant très au-delà. Pour le comprendre, il faudra attendre les travaux de Edwin Hubble qui, du coup, remit la Voie lactée en perspective en définissant réellement ce qu’elle est : une galaxie comme les autres.

   Par une nuit particulièrement obscure, c’est-à-dire sans lune et loin des lumières artificielles des hommes, la Voie lactée

apparaît, au milieu des étoiles, comme une bande claire s’appuyant sur deux points de l’horizon : il s’agit bien de notre galaxie mais vue par la tranche depuis l’un de ses bords, notre Soleil étant relativement excentré. Les Anciens qui ne comprenaient pas la nature réelle de ces images avaient trouvé des réponses dans la mythologie. Galaxie vient du grec (galactos = lait) tandis que les Romains évoquaient une « via lacta » : pour certains, il s’agissait du lait que Hercule avait fait jaillir du sein de Junon, épouse et sœur de Jupiter, alors que pour d’autres, la trace lactescente provenait du sillage de flammes laissé par le char du Soleil conduit par Phaéton, son fils, lorsque celui-ci en perdit le contrôle. Poétique sans doute mais fort loin de la réalité : on pardonne aisément car les moyens techniques étaient limités.

   La Galaxie est une spirale barrée (on le sait depuis 1991), c’est du moins ce que nous a appris le télescope spatial Spitzer en 2005. Elle se compose d’un noyau central en forme de barre prolongé par un grand disque d’étoiles et de poussière présentant des bras spiraux et entouré par un halo.

le centre galactique

   C’est un gros renflement appelé bulbe essentiellement composé de vieilles étoiles rouges dites de « population II » ce qui signifie qu’elles sont très anciennes, datant des débuts de la Galaxie, il y a 12 ou 13 milliards d’années. En raison de nuages de poussière compacts, ce centre est difficile à observer mais on sait qu’il est également occupé par un gigantesque trou noir (comme d’ailleurs la plupart des galaxies) actuellement en repos (voir : Sagittarius A, le trou noir central de la Galaxie).

   La barre centrale est d’une longueur voisine de 27 000 années-lumière et elle est entourée d’une sorte d’anneau qui contient la

plus grande partie de l’hydrogène de la Galaxie : c’est grâce à lui que se forment les nouvelles étoiles et il n’est donc pas étonnant que cet endroit en soit une vraie pouponnière. D’ailleurs, un observateur situé quelque part dans la galaxie d’Andromède verrait cet endroit comme le plus brillant de toute notre galaxie…

le disque

est une structure relativement plate entourant le centre et il renferme quatre bras spiraux plutôt évasés. Il est évidemment difficile d’observer de l’intérieur une construction dont on fait partie mais on a pu estimer sans trop d’erreur son épaisseur à 2500 années-lumière et son diamètre à environ 70 000 années-lumière, en sachant que du gaz prolonge l’ensemble pour un diamètre total de 100 000 années-lumière, voire plus. 

Et notre étoile ? Le soleil se trouve à environ 27 000 années-lumière du centre, relativement excentré donc, dans un endroit

appelé le bras d’Orion (voir : place du Soleil dans la Galaxie). Il s’agit d’une distance considérable qu’il faut constamment souligner tant les chiffres sont difficiles à appréhender. Rappelons que la plus proche étoile du Soleil est la naine rouge alpha du Centaure et qu’elle est située à 4,4 années-lumière ce qui veut dire que l’engin le plus performant que pourrait créer l’Homme mettrait, d’après les spécialistes, une dizaine d’années pour l’atteindre (à une vitesse d’à peu près la moitié de celle de la lumière). Avec ce moyen de transport (qui n’existe pas encore), il faudrait donc plus de 50 000 ans pour atteindre le centre galactique et 50 000 ans, c’est la durée qui nous sépare de la fin du paléolithique moyen, soit 10 000 ans avant l’Aurignacien qui vit apparaître des hommes aux caractéristiques modernes  !

les bras spiraux

   Difficiles à observer en raison de la position du Soleil, on a longtemps pensé qu’il y en avait quatre principaux partant du centre galactique (bras de Persée, bras de la Règle et du Cygne, bras Écu-Croix et bras Sagittaire-Carène). Il existe aussi deux bras plus courts dits mineurs dont l’un est important pour nous puisqu’il contient le Soleil : c’est le bras d’Orion (notre étoile se trouve sur son bord intérieur) qui est peut-être une branche du bras de Persée mais on n’en est pas encore totalement sûr.

   Toutefois, en 2008, le télescope Spitzer a quelque peu rebattu les cartes en démontrant que la Galaxie n’a probablement que deux grands bras spiraux (Persée et Écu), les deux autres étant relégués au rang de bras secondaires, l’ensemble formant une structure au fond plus conforme à celle d’une galaxie barrée. Nouveau changement il y a quelques mois : la Voie lactée retrouve ses quatre bras après un comptage approfondi de certaines catégories d’étoiles… En réalité, les deux opinions sont probablement exactes et complémentaires : les deux bras reconnus par Spitzer sont ceux qui contiennent la majorité des étoiles tandis que les deux autres sont plus riches en gaz. On en saura plus avec le satellite Gaïa lancé récemment…

le halo

   C’est la région de l’espace qui entoure les galaxies spirales et donc la Voie lactée. On y rencontre évidemment bien moins d’étoiles que dans le disque ou le bulbe et, de plus, ces étoiles

anciennes, toutes de catégorie II, ont des mouvements parfois étranges, des orbites rétrogrades ou fortement inclinées, voire totalement irrégulières. Certaines des naines rouges actuellement à proximité du Soleil (Groombridge 1830 à 29,7 années-lumière, Kapteyn à 12,8 années-lumière) sont suspectées de faire partie de ces étoiles du halo, de passage en quelque sorte dans le disque galactique qu’elles traversent de part en part…

   D’où viennent alors ces étoiles qui semblent échapper aux règles communes ? Eh bien très certainement de petites galaxies satellites de la Voie lactée qui ont été « capturées » au fil du temps. C’est, par exemple, le cas de la galaxie naine du Sagittaire (située de l’autre côté du disque par rapport au Soleil et donc difficile à observer) dont la Voie lactée « a phagocyté » un certain nombre d’étoiles qu’elle « a regroupé » dans des amas globulaires (voir plus bas). Cette galaxie naine (mais c’est également vrai pour les autres) devrait passer, elle, à travers la disque de la Voie lactée dans environ 100 millions d’années et elle y perdra nombre de ses étoiles avant d’être à terme définitivement absorbée.

   On rencontre donc dans ce halo de nombreux amas globulaires (150 sont visibles et il doit en exister bien d’autres). Ces amas comprenant chacun plusieurs dizaines de milliers d’étoiles se sont pour la plupart vraisemblablement formés en même temps que la Galaxie (d’autres, comme on l’a vu, ont été arrachés à des galaxies satellites) et c’est la raison pour laquelle leurs étoiles sont vieilles. Le cas particulier d’amas globulaires contenant des étoiles bleues, donc jeunes, n’a pas remis en cause cette notion comme on peut le lire dans le sujet dédié : amas globulaires et traînards bleus.

   Et puis il y a la « matière noire » bien présente dans le halo et sur laquelle nous allons revenir.

La galaxie tourne sur elle-même de façon complexe

   Toutes les étoiles de la Galaxie sont animées d’un mouvement en

fait conjugué : mouvement d’ensemble, galactique, et mouvement propre à chacune. Ces mouvements sont évidemment complexes et il existe plusieurs moyens de les calculer ; l’un des principaux est le calcul de la parallaxe d’une étoile, c’est-à-dire l’angle sous lequel peut être vue depuis une étoile une longueur de référence (par exemple le rayon de la Terre pour les étoiles proches). On peut également avoir recours au calcul de la vitesse radiale d’une étoile par l’étude du déplacement de ses raies spectrales par effet Doppler. Quoi qu’il en soit, on peut ainsi mettre en évidence que l’ensemble de la Voie lactée est en rotation autour de son centre, tournant dans le sens des aiguilles d'une montre.

   Toutefois, comme écrit plus haut, il existe deux déplacements pour une étoile comme le Soleil : général avec l’ensemble de la Galaxie et propre à lui-même dans son environnement immédiat ; le Soleil fait le tour de la Galaxie en 226 millions d’années (ce qui veut dire qu’il en est à son vingtième) à la vitesse de 250 km/s mais sa vitesse propre par rapport aux étoiles voisines de référence est de 19,5 km/s en direction de la constellation d’Hercule…

   Il ne faudrait pas croire que la Voie lactée tourne à la façon d’un gigantesque disque solide (comme ceux de nos anciens tourne-disques) car, en effet, la répartition des étoiles n’est pas la même partout. Au centre, elles sont nombreuses et rapprochées et ont donc des interactions les unes avec les autres tandis que, en périphérie où elles sont plus rares, les étoiles interagissent moins. La rotation de la Voie lactée rappelle celle d’un solide au niveau du bulbe tandis qu’elle est beaucoup plus variable en périphérie du disque et des bras spiraux. De plus vient se surajouter la présence de la matière noire…

La matière noire du halo

   C’est à Fritz Zwicky que l’on doit pour la première fois l’évocation d’une mystérieuse « matière », invisible et indétectable, mais à l’influence très importante sur les galaxies. En effet, le scientifique suisse avait, dès les années 1930, observé une grande structure galactique située à environ 300 millions d’années-lumière de nous, l’amas de Coma. Il avait calculé que la vitesse de certaines galaxies de cet amas pouvait atteindre les 1000 km/s, une vitesse qui, normalement, aurait dû tout simplement les expulser de la structure. Mais, bien sûr, ce n’est pas le cas : ces galaxies restent soudées les unes aux autres comme par une force mystérieuse. Zwicly en fut alors certain : tout cela ne peut relever que de la gravitation ce qui sous-entend qu’il existe une matière non visible dont la masse intervient. Il refit ses calculs et arriva à la conclusion que cette masse invisible, baptisée « matière manquante », pèse 500 fois plus que toute la matière visible de l’amas… Bien entendu, on ricana à ces affirmations et la découverte de Zwicky fut enterrée durant 40 ans…

   Dans les années 1970, c’est une américaine, Vera Rubin (1928-2016), qui se mit au travail sur la question. Les télescopes étant devenus plus

performants, on pouvait de ce fait distinguer individuellement certaines étoiles de la galaxie d’Andromède M31 et, surprise, l’astrophysicienne s’aperçut que les étoiles en périphérie d’Andromède tournent aussi vite que celles de son centre ! Une seule explication est envisageable : en fait, c’est toute la galaxie qui est le centre et elle est entourée d’une « périphérie » composée d’une matière invisible appelée matière noire…

   Aujourd’hui, on sait que cette matière noire est présente en quantité importante dans toutes les galaxies et notamment dans le halo de la Voie lactée : la vitesse de rotation de celle-ci devrait diminuer à grande distance du noyau central mais ce n’est pas le cas. Exactement comme pour la galaxie d’Andromède. Il existerait bien une autre explication qui serait que la théorie de la gravitation, la Relativité générale, est fausse ; peu de scientifiques croient à cette dernière hypothèse, surtout à un moment où on vient de mettre en évidence, fin 2015, les ondes gravitationnelles prédites par Einstein dans sa théorie, il y a plus de cent ans  ! Les spéculations sur la matière noire vont bon train (voir le sujet : matière noire et énergie sombre) mais sans réelle avancée jusqu’à présent.

   Andromède contient certainement plus d’étoiles que notre galaxie et, de ce fait, on pourrait dire qu’elle est plus grosse qu’elle mais elle est également plus massive puisque, selon des calculs récents, elle contiendrait deux fois plus de matière noire que la Voie lactée. Pourquoi et de quoi est faite cette matière noire ? Jusqu’à ce jour le mystère reste total.

Le groupe local

   On disait en préambule que les milliards de galaxies de l’Univers étaient regroupés dans des structures comprenant quelques dizaines d’entre elles, appelées groupes pour moins de cent galaxies ou amas pour plus de cent. À une échelle encore supérieure, ces groupes ou amas sont d’ailleurs eux-mêmes associés dans des structures géantes dénommés superamas. La Voie lactée ne fait pas exception et le groupe auquel elle appartient est tout simplement baptisé groupe local, une structure rassemblant une trentaine ou une quarantaine de galaxies (en raison de la poussière et de la position du Soleil, certaines sont difficiles à mettre en évidence).

   D’un diamètre d’environ 10 millions d’années-lumière, le groupe local est dominé par deux galaxies géantes, Andromède, la plus grosse, et la Voie lactée. Ces deux entités se rapprochent l’une de l’autre à la vitesse de 130km/s (soit 468 000 km/h) mais, encore séparées par une distance de 2,5 millions d’années-lumière, leur rencontre ne se fera pas avant plusieurs milliards d’années : la date est encore incertaine et le satellite Gaïa, déjà cité, devrait nous en dire plus en permettant de calculer plus précisément la vitesse d’Andromède.

   Chacune de ces deux géantes possède son cortège de galaxies satellites. Pour la Voie lactée (qui en a déjà absorbé plusieurs), il s’agit surtout des deux nuages de Magellan, galaxies irrégulières respectivement à 157 000 années-lumière pour le Grand Nuage (50 milliards d’étoiles) et à 197 000 années-lumière pour le Petit (25 milliards d’étoiles). Preuve de l’influence gravitationnelle considérable de la Voie lactée, il existe deux appendices liant les nuages à celle-ci et cela même si l’on n’est pas tout à fait sûrs que les dits-nuages seront complètement attirés. Autre galaxie satellite de la Voie lactée, celle du Grand Chien (la plus proche, à 25 000 années-lumière), celle du Sagittaire, déjà évoquée, et quelques autres plus petites (Petite Ourse, Dragon, Fourneau, Lion, etc.).

   La galaxie d’Andromède, quant à elle, a pour satellite principal la

troisième (et dernière) galaxie spirale du groupe, la galaxie du Triangle M33 dont la masse est estimée à 60 milliards d’étoiles (ce qui en fait la troisième plus massive du groupe local) mais représente à peine plus de 5% de la masse d’Andromède estimée à 1 000 milliards d’étoiles. Un cortège d’autres galaxies elliptiques naines, voire irrégulières, entoure Andromède tandis que quelques galaxies de taille modeste paraissent indépendantes.

Et au delà ?

   Le groupe local fait partie d'un superamas composé d'une centaine d'amas de galaxies dont le plus volumineux est l'amas de la Vierge (qui donne son nom au superamas) au diamètre impressionnant de 100 millions d'années-lumière. Le superamas de la Vierge est lié à d'autres superamas tels celui du Centaure, celui de l'Hydre ou encore celui de Pavo indus, le tout aboutissant à un ensemble d'environ 100 000 galaxies appelé Laniakea. Ce nombre est à comparer à l'estimation totale du nombre de galaxies présentes dans l'univers observable (93 milliards d'années-lumière environ) qu'on estimait à environ 200 milliards : récemment le télescope spatial Hubble a permis de réévaluer ce nombre à 2000 milliards. Chaque galaxie contenant une moyenne de 200 à 300 milliards d'étoiles et probablement beaucoup plus de planètes, nous arrivons alors à des chiffres impossibles à intégrer par le cerveau humain !

La Voie lactée, combien d’étoiles ?

   On vient de dire que la taille de la galaxie d’Andromède était estimée à 1 000 milliards d’étoiles, que l’on pensait à 50 milliards pour le Grand Nuage de Magellan, 25 milliards pour le Petit Nuage mais que sait-on à propos de notre galaxie elle-même ?

   Comme il est toujours difficile d’observer quelque chose dont on fait partie, après bien des hésitations, les scientifiques sont à peu près tombés d’accord pour estimer le nombre d’étoiles dans la Voie lactée compris dans une fourchette de 200 à 400 milliards. En 1985, un grand projet de comptage des étoiles de notre galaxie a été lancé au sein de l’Observatoire de Besançon. Le résultat de cette étude qui aura duré 25 ans a été donné en 2009 : la Voie lactée renferme 170 milliards d’étoiles (à quelques milliards d’incertitude près). Le nombre est moins important que celui attendu mais ce qui a surtout marqué les esprits, c’est la répartition des étoiles par types. En effet, l’étude montre que les petites étoiles, celles qui ont les masses les plus faibles, sont largement majoritaires : plus de 60% du total sont des naines rouges, bien moins lumineuses que le Soleil ! Justement, à propos de lui qui est une naine jaune, est-il bien une étoile moyenne comme on le présente habituellement ? Eh bien non : notre Soleil fait partie d’un groupe minoritaire puisque des étoiles ayant sa luminosité représentent moins de 15 % (2,5 milliards d’individus) de l’ensemble. De la même façon, les étoiles très lumineuses, ces géantes bleues ou rouges que l’on évoque si souvent, sont, elles, ultra-minoritaires, quelques millions seulement. En fait, ce sont « les obscurs, les sans-grade » qui dominent. D’autant que sur les 170 milliards d’astres recensés, près d’un tiers sont des étoiles ratées (naines brunes) ou des étoiles mourantes ou ne brillant plus (faiblement) que par leurs restes (comme les naines blanches).

   Il n’empêche : 170 milliards, cela fait quand même beaucoup d’étoiles et si l’on songe que chacune d’entre elles est susceptible de posséder plusieurs planètes, le nombre de celles-ci devient alors gigantesque. D’après les spécialistes des planètes extrasolaires, 70% des jeunes étoiles sont entourées de planètes de « taille terrestre » et beaucoup pensent que, si presque toutes les étoiles possèdent des systèmes planétaires, on peut avancer le chiffre de mille milliards de planètes dans la Voie lactée. Un chiffre qui ne laisse aucun doute sur la présence parmi elles de planètes tout à fait semblables à la nôtre…

   La Voie lactée est vaste et donc peuplée de beaucoup d’étoiles. Comme pour toute galaxie, on doit y observer des supernovas (voir : novas et supernovas), étoiles géantes mourantes qui, l’espace de quelques jours, illuminent le ciel de leur incandescence

fugitive. L’estimation des astronomes est qu’un tel événement devrait se produire 2 à 3 fois par siècle. Pourtant, la dernière supernova observée dans la Voie lactée date d’avant l’invention de la lunette astronomique puisque c’est Kepler lui-même qui décrivit une supernova apparue dans la constellation d’Ophiucus en 1604. Il s’agit là probablement d’une curiosité statistique. Quoi qu’il en soit, la plus connue des supernovas est celle de 1054 qui est visible de nos jours sous la forme d’un rémanent, la nébuleuse du Crabe (bien qu’elle ait probablement été moins intense que celle de l’an 1006, cette dernière ayant été, avec le Soleil, la seule étoile à avoir jamais produit des ombres à la surface de la Terre).

Le gigantisme de la Voie lactée : une poussière à l’échelle de l’Univers

   S’il est un élément qu’il convient de rappeler lorsqu’on parle d’astronomie, ce sont les distances si importantes entre les objets de l’espace que, le plus souvent, le cerveau humain n’arrive pas à les concevoir. La sonde Voyager 1, par exemple, aura mis pas moins de 30 ans pour sortir du simple système solaire et, pourtant, elle file à la vitesse de 17 km/s  ! Comme on l’a déjà dit, c’est en dizaines d’années qu’il faut envisager un voyage jusqu’à la plus proche étoile voisine : on imagine volontiers ce que représente des voyages vers le centre de la Galaxie ! Sans évidemment parler des voyages intergalactiques, tout bonnement impossibles… Reste que, statistiquement, la Vie existe très certainement quelque part au sein de notre galaxie mais que le problème est de la rejoindre, à supposer que l’on sache où chercher… Distances complètement infranchissables au sein même de notre propre galaxie… qui représente, par rapport à l’immensité de l’Univers, moins qu’un grain de sable à la surface de la Terre : oui, l’Homme est bien petit dans cette Nature immense.

Sources :

1. Wikipedia France

2. Science et Vie.com

3. Encyclopaediae Britannica

4. planete.gaia.free.fr

5. www.cosmovision.com

6. www.astronomes.com

Images :

1. Voie lactée en Australie (sources : tuxboard.com)

2. Voie lactée (sources : Wikipedia.org)

3. schéma galaxie barrée (sources : jacques.rosu.perso.sfr.fr)

4. place du Soleil dans la Galaxie (sources : maxisciences.com)

5. structuration d'une galaxie spirale (sources : nrumiano.free.fr)

6. galaxie des chiens de chasse M51 (sources : flashespace.com)

7. Véra Rubin (sources : spaceanswers.com)

8. galaxies du groupe local (sources : fr.wikipedia.org)

9. galaxie d'Andromède M31 (sources : media4.obspm.fr)

10. nébuleuse du Crabe (sources : hubblesite.org)

(pour lire les légendes des illustrations, passer le curseur de la souris dessus)

Mots-clés : Andromède M31 - groupe local - Edwin Hubble - bras d'Orion - télescope spatial Spitzer -  amas globulaires - galaxies satellites naines - matière noire - Fred Zwicky - Véra Rubin - ondes gravitationnelles - nuages de Magellan - supernovas - nébuleuse du Crabe

 (les mots en gris  renvoient à des sites d'information complémentaires)

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4. novas et supernovas

5. Sagittarius A, le trou noir central de la Galaxie

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mise à jour : 19 mars 2023

   Au cours du temps, un certain nombre de billets parus dans la version Face Book du blog a concerné le petit robot Curiosity qui, encore aujourd’hui, continue à vaillamment arpenter le sol de la planète rouge. Je me propose d’afficher chronologiquement les principaux textes concernant la petite machine avant d’étudier cette dernière plus en détail et chercher à déterminer ce que l’on peut encore espérer d’elle..

BON ANNIVERSAIRE CURIOSITY ! (7 août 2013)

   Le 6 août 2012, à 5h31 UTC, le robot Curiosity de la NASA s'est posé dans le cratère Gale de la planète Mars, au terme d'un voyage de  près de neuf mois. Après avoir subi une panne de sa mémoire frappée par des rayons cosmiques, perdu du

temps avec des "dunes qui bougent" et affronté une tempête solaire, la courageuse petite machine s'est mise à creuser le sol martien... pour découvrir que ce dernier était parfaitement compatible avec l'apparition de la Vie... Compatible seulement parce que de Vie, pour le moment, il n'y en a aucun signe. Il faut dire que si Mars a renfermé de l'eau (indispensable au développement de la Vie telle que nous la connaissons), c'était il y a très très longtemps et probablement pendant une durée de temps insuffisante (Il a fallu près d'un milliard d'années pour que la Vie apparaisse sur Terre).

   Après avoir parcouru un peu plus de 1 km en un an, Curiosity va à présent accélérer la cadence pour atteindre et escalader le centre du cratère situé à environ 10 km de l'endroit où il se trouve. Rappelons-nous quand même que les ordres provenant de la Terre pour le faire bouger mettent, selon les positions respectives des deux planètes, entre 3 et 21 minutes pour lui parvenir : il est donc impossible de communiquer avec le robot en temps réel et tout doit être programmé. Ce qui rend encore plus extraordinaire l'exploit que représente cette mission !

Photo : NASA

DES NOUVELLES DE CURIOSITY (28 janvier 2014)

   Vous vous en souvenez peut-être, au mois d'août dernier, nous avions évoqué l'anniversaire du module martien Curiosity qui était alors en route vers le centre du cratère Gale où il s'était posé. Eh bien, son périple a continué.

   Un peu moins d'un mois après son atterrissage sur Mars, ses caméras avaient mis en évidence des espèces de galets aux formes arrondies et lisses qui ne pouvaient provenir que de l'ancien lit d'une rivière. Dès lors, c'était une certitude : Mars, jadis, avait abrité de l'eau et durant longtemps, probablement des millions d'années...

   Curiosity s'est ensuite dirigé vers une dépression dénommée par les scientifiques Yellowknife Bay où il a mis en évidence une zone de sédiments, très certainement le fond d'un ancien lac. Le robot est capable d'analyser les roches qui l'entourent en leur "tirant" dessus avec un laser : il ne lui suffit alors plus que d'analyser la lumière émise en retour pour connaître la

composition de ces roches. Qu'a-t-il donc trouvé par cette méthode ? Rien de moins que les éléments nécessaires à la vie (de type terrestre) : carbone, hydrogène, oxygène, azote, soufre et phosphore... On peut en déduire que Yellowknife Bay était, il y a environ 3 milliards d'années, un lac d'eau douce de 5 km de largeur pour une cinquantaine de km de longueur et que des rivières descendant des parois du cratère venaient régulièrement l'alimenter.

   Notre vaillant petit robot continua son analyse jusqu'à apporter la preuve que cette eau du passé était très peu salée, pas trop chaude et surtout non acide. Bref, une eau dans laquelle - comme ce fut le cas sur Terre - la Vie aurait (a ?) pu apparaître. Et qui sait si des bactéries...

   Bon, ensuite, cela ne s'est pas passé comme sur notre planète, probablement parce que l'eau martienne s'est (trop) rapidement évaporée, avant que la Vie ne puisse se développer. Il n'empêche, c'est la première fois que l'on met en évidence que des conditions nécessaires à l'apparition de la Vie ont existé sur une autre planète que la nôtre. Et c'est grâce à Curiosity qu'on en a la preuve...

   On lui souhaite donc de continuer à nous renseigner longtemps sur ces terres lointaines et, on l'espère, de nous fournir bientôt un nouveau bulletin d'information !

Photo : w3sh.com

CURIOSITY (suite) (12 septembre 2014)

   Le vaillant petit robot continue son périple martien. Il y a quelques jours, les scientifiques ont eu peur pour lui car on l'a cru un temps ensablé mais, heureusement, la petite machine a réussi à se désengager de ce terrain hostile. La voici à présent

au pied du mont Sharp (une montagne plus haute que le Mont Blanc puisque son sommet culmine à 5500 mètres), but de son voyage. Sa mission actuelle : étudier la base de la montagne (un endroit nommé "Pahrump Hills") et démontrer la nature hydratée des roches qu'y s'y trouvent, c'est à dire des roches formées en présence d'eau. Si son enquête est positive, ce sera la mise en évidence d'un élément fondamental : la présence d'eau dans un passé lointain de la planète et donc la possibilité que, à un moment de la vie de Mars, la Vie ait pu y exister ! Curiosity n'est plus qu'à 200 mètres de cet endroit qui sera atteint dans quelques jours.

   Le terrain à prospecter est théoriquement moins agressif que les zones rencontrées jusqu'à maintenant et c'est tant mieux : en effet, les roues du robot (pourtant fort résistantes) ont grandement souffert de sa traversée dans la zone précédente puisqu'elles sont à présent percées de multiples trous provoqués par les pierres acérées rencontrées lors de cette première partie du voyage.

   Ensuite, il lui faudra entreprendre l'ascension proprement dite de la montagne : Curiosity aura alors parcouru presque 10 km sur Mars (en environ 2 ans) mais il est toujours présent, preuve de sa ténacité et de son endurance !

photo : NASA

UN COUCHER DE SOLEIL TRÈS SPÉCIAL (18 mai 2015)

   La photo ci-dessus nous montre un coucher de soleil. Toutefois, en observant de près le cliché, on s'aperçoit qu'il n'est pas tout à fait comme on aurait pu s'y attendre : il reflète une certaine étrangeté...

   C'est que ce coucher de soleil a été pris depuis la planète Mars ! Vous vous souvenez de notre petit robot Curiosity que nous avions laissé au bas du mont Sharp, dans le cratère Gale ? Eh bien, il continue sa lente et patiente ascension... et ses diverses observations.

   Curiosity a pris cette photo d'un coucher de soleil martien le 15 avril dernier, fêtant alors son 956ème jour de présence sur Mars. On y observe que le Soleil y paraît plus petit que depuis laTerre ce qui est normal puisqu'il est 50% plus loin. Quant à la couleur bleue dominante sur le cliché, elle est probablement due à de la poussière en suspension qui diffracte la lumière : les spécialistes de la NASA nous disent en effet que la photo a été prise juste après une violente tempête, ce qui explique le phénomène. En temps normal, le ciel aurait dû être rouge-orangé...

   Je pense que Robert Bradbury, l'auteur des "chroniques martiennes", aurait aimé contempler cette image, lui qui inventa tout un univers martien à la seule force de son imagination.

Photo NASA

CURIOSITY TOUJOURS FIDÈLE (8 mai 2016)

    En juin 2015, à l'occasion de ses 1000 jours de présence sur Mars, nous avions évoqué le fidèle petit robot et sa longue quête sur la planète rouge... mais, depuis, où en est-il ?

   Eh bien, il poursuit vaillamment son bonhomme de chemin, en direction du mont Sharp (appelation NASA), également baptisé Aeolis Mons (par l'Union Astronomique Internationale) sa destination (qu'on peut apercevoir sur la photo à droite, en haut). Il est encore loin de son objectif mais on connait son opiniâtreté !

   En fait, la principale mission du petit robot est d'évaluer les chances d'apparition d'une vie martienne, notamment bactérienne, et c'est la raison pour laquelle, après avoir exploré

le plateau nommé Nautkluft (à gauche de la photo), un endroit tout particulièrement tourmenté, il se dirige à présent vers le Mont Aeolis à la base duquel le sol est censé renseigner les scientifiques sur la présence de traces d'eau et sur le temps qu'elle séjourna sur la planète rouge avant de s'évaporer.

   Toutefois, la marche de Curiosity sur le plateau Nautkluft n'a pas été sans dommages puisque les roues en aluminium de la petite machine sont particulièrement abimées et on ne sait pas vraiment s'il pourra continuer longtemps. Une chose est sûre : il a accompli jusqu'à présent toutes les tâches qui lui étaient assignées et les explorations actuelles (et à venir) sont un bonus dont même la NASA n'aurait pu rêver ! On lui souhaite donc bonne continuation...

photo : Curiosity en avril 2016 (crédits NASA)

ET OÙ EN EST CURIOSITY ? (24 septembre 2106)

   Que devient notre petit robot martien dont nous avons donné à plusieurs occasions des nouvelles ? Eh bien, il continue son exploration de Mars et vient d’adresser à la Terre des photos tout à fait spectaculaires sur le relief de cette planète si fantasmée par les écrivains de science-fiction.

   Il est, vous vous en souvenez peut-être, au pied d’une 

montagne, le mont Sharp (Ae

olis) et dans un méandre de massifs rocheux, de buttes pierreuses et de collines à sommets plats qui rappellent étrangement le Far-West américain…

   En fait, ces roches dures et pointues sont composées de grains de sable qui ont été agglomérés par les vents puis cimentés avant d’être érodés par d’autres mécanismes éoliens, d’où cet aspect acéré, pointu et pourtant lamellaire.

   Curiosity va bientôt quitter ces endroits tourmentés pour commencer l’ascension du Mont Sharp lui-même, toujours à la recherche de rochers qui se seraient formés en présence d’eau liquide…

   Cela fait déjà trois ans (presque quatre) que le robot de la NASA s’est posé sur la planète rouge et, durant tout ce temps,

il a parcouru plus de 14 km. Cela peut sembler peu à nos cerveaux de terriens mais c’est en réalité immense parce que c’est la première fois qu’une machine fabriquée par l’Homme explore de si lointains territoires, des terres jusque là forcément inconnues puisque hors de notre planète.

Images : récentes images de MARS par Curiosity (sources : NASA)

LES DUNES DE MARS (1er avril 2017)

   Il y a quelques mois, Curiosity, le petit robot courageux qui explore la planète rouge depuis des années, s'est intéressé aux dunes assez bizarres de cet endroit désolé. Ou plutôt les scientifiques qui guident le périple de Curiosity.

   Ceux-ci, en effet, avaient repéré une dune étrange appelée Namib, située dans le champ de sable et de poussières du cratère Gale dans lequel se promène la petite machine. C'était la première fois qu'on observait de près une dune de sable extra-terrestre. Vous allez me dire qu'une dune de sable est une dune de sable où qu'elle se trouve et qu'il n'y a pas de raison de découvrir des différences. Eh bien si : les crêtes des dunes martiennes sont bien particulières et séparées de trois mètres... exactement comme celles qui dorment sous nos océans...

   Les raisons ? Les scientifiques pensent d'abord à la gravité qui est bien plus faible que celle de la Terre (mais elle est très forte sous les océans terrestres). D'autres facteurs interviennent donc : notamment la vitesse et la pression des vents qui, sur Mars, sont très spéciaux. Sur l'image ci-dessus, on peut voir les crêtes dunaires assez obscures de Namib avec en arrière plan des roches couvertes de la poussière orange martienne habituelle (et une coulée de cailloux sur la droite).

   Curieusement, peu après avoir pris cette photo, Curiosity s'est mis en mode "sécurité", c'est à dire qu'il s'est volontairement déconnecté et est entré en sommeil durant trois mois avant de reprendre tranquillement son exploration du cratère Gale.

Image Crédit : NASA, JPL-Caltech, MSSS

SITUATION ACTUELLE DE CURIOSITY (juillet 2017)

   En 2017, Curiosity continue son exploration du cratère Gale ce qui, au passage, prouve l'incroyable longévité de cet outil (sur laquelle nous aurons l'occasion de revenir) : on trouvera ci-après une carte du théâtre d'opération du robot afin de saisir plus aisément son exploit.

   En ce moment (juillet 2017), Curiosity s'approche d'un endroit baptisé Vera Rubin Ridge (voir carte ci-après) dont les scientifiques souhaiteraient connaître la composition. Contrefort éloigné du mont Sharp (qui, je le rappelle, culmine à plus de 5 500 m d'altitude), il s'agit en réalité d'une sorte de mur que les experts de la NASA décrivent haut comme un immeuble de sept étages sur une longueur de 5,6 km et qui est composé de strates dont ils aimeraient savoir si elles ont été générées par les vents martiens ou par l'eau d'un ancien lac (il faut préciser que les observations faites plusieurs mois plus tôt sur le site dit des buttes de Murray iraient plutôt vers cette seconde hypothèse)

.

Comme le dit elle-même la NASA : "Durant l’année qui a suivi son atterrissage le 5 août 2012, Curiosity a réalisé son objectif principal en démontrant que, des milliards d’années auparavant, un lac martien offrait les conditions qui étaient favorables au développement d’une vie microbienne. Curiosity a depuis traversé une diversité d’environnements où à la fois l’eau et les vents ont laissé leurs empreintes. L’exploration à venir de la falaise Vera Rubin et des couches supérieures d’argile et de phosphates offrira l’opportunité d’en savoir encore plus sur l’histoire et l’habitabilité de la planète Mars à ses débuts ."

CURIOSITY, UN ROBOT TAILLÉ POUR L'EXPLORATION

   Lorsqu’on veut explorer une planète, il existe deux types d’explorateurs au sol : les atterrisseurs qui sont fixes et les rovers, mobiles, dont le rôle est longtemps resté modeste puisqu’ils se contentaient de valider sur le terrain les observations faites par les engins restés en orbite.

   De nombreuses sondes ont déjà été lancées vers Mars et certaines sont arrivées en bon état ; de ce fait, un grand nombre d’engins se trouve sur place (certains datant de l’ère soviétique), la plupart actuellement immobilisés en fin de mission (qui n’a parfois jamais commencé). Le plus gros des

représentants terrestres sur place est incontestablement Curiosity qui pèse 899 kg (alors que la sonde dans son ensemble avoisinait les 3,9 tonnes). Il est de plus bien équipé avec 10 instruments scientifiques majeurs (75 kg environ) lui permettant de rechercher la présence d’eau, d’analyser les roches et les minéraux et, bien sûr, de prendre des photos en haute définition.

   Le poids de Curiosity a posé un problème aux scientifiques pour l’atterrissage. En effet, l’engin était trop lourd pour être parachuté durant les dernières dizaines de mètres (un parachute freinera néanmoins le début de sa descente) et, de la même façon, il était impossible de se servir de coussins gonflables comme cela avait été choisi pour d’autres missions. Impossible non plus de se servir d’un étage porteur comprenant des moteurs fusées : cette solution est adaptée aux atterrisseurs fixes (comme les sondes Vikings) mais Curiosity, lui, devait pouvoir se dégager pour accomplir son exploration. On

eut donc recours à une descente propulsée et à un atterrissage grâce à un étage de descente, c’est-à-dire, une sorte de plateau garni de fusées de guidage mais susceptible de se séparer du rover en le déposant au dernier moment délicatement au moyen de trois puissants câbles. Cet étage devait assurer une dépose la plus douce possible puis repartir immédiatement afin d’aller s’écraser un peu plus loin. Un système compliqué à manœuvrer, surtout si l’on se souvient que la communication met plusieurs minutes entre Mars et la Terre (entre 8 et 48 minutes pour un aller-retour selon les positions des planètes l’une par rapport à l’autre). Quoi qu’il en soit, une fois le rover posé (et en principe immédiatement opérationnel), il ne suffisait plus que de s’assurer qu’il ne se trouvait pas en situation périlleuse (comme, par exemple, le sera la sonde Rosetta bien plus tard sur la comète Tchouri) grâce aux capteurs embarqués. Bien que Curiosity puisse escalader des pentes de 50° et que sa garde au sol soit de 60 cm, un grand nombre de vérifications fut effectué à ce stade : analyse du sol, qualité des télécommunications avec la Terre, déploiement du grand mât télescopique et de l’antenne… Curiosity ne fut autorisé à se déplacer qu’au bout de 7 jours.

ET L'AVENIR ?

   Il faut en convenir : Curiosity était fait pour durer. À l’origine, la mission qu’on lui avait confiée devait se prolonger une année martienne, c’est-à-dire 669 sols (jours solaires martiens) ce qui correspond à 687 jours solaires terrestres, soit un peu plus de 22 mois. Nous sommes en juillet 2017 - soit pratiquement cinq ans après son atterrissage sur Mars - et le robot semble toujours en très bonne forme : quel est son secret ?

   Il faut tout d’abord se féliciter de la qualité du matériel embarqué à bord de Curiosity mais aussi du fait que ses

concepteurs, prévoyants, avaient pratiquement doublé la plus grande partie de l’informatique et cela fut terriblement utile : dès le début de la mission, l’ordinateur principal de Curiosity fut neutralisé suite à un dysfonctionnement de sa mémoire flash endommagée par des rayons cosmiques. Et c’est l’ordinateur de secours qui prit le relais…

   Un deuxième point important est l’assiduité de l’équipe au sol. En effet, traditionnellement pour une mission de ce genre, la première année, les scientifiques restent « au contact » 24 h sur 24 avant de progressivement lever le pied les mois suivants : Curiosity est certainement un des atouts-maître de la NASA ce qui explique qu’il ne fut pas oublié.  Et que son activité reste primordiale pour l’agence américaine.

   Il est également important de signaler que les années passant, notre compréhension de l’écologie de la planète rouge est allée en grandissant ce qui n’a pu que profiter à Curiosity.

   Il reste tout de même que la longévité surprenante du petit robot est certainement principalement dû à son mode de propulsion : en effet, Curiosity dispose d’une énergie indépendante de la lumière et de l’ensoleillement, au contraire de la plupart de ses prédécesseurs, au premier rang desquels Opportunity, toujours actif par périodes mais vivant ses derniers moments en énergie. Afin d’échapper aux aléas des panneaux solaires (fragiles, ne fonctionnant que le jour et quasi inactifs durant l’hiver), la NASA a choisi pour Curiosity un générateur nucléaire, en l’occurrence un générateur thermoélectrique à radio-isotopes utilisant du plutonium enrichi. Du coup, Curiosity dispose de 2,7 kWh/j contre 0,8 kWh/j en moyenne pour Opportunity (beaucoup moins pour celui-ci aujourd’hui).

   Curiosity est une superbe petite machine dont la durée de vie est bien supérieure à celle prévue au début de l’expérience. On peut même penser, compte-tenu de sa source d’alimentation stable et durable, qu’il a encore bien des mois d’exploration devant lui. À la condition qu’il continue  à progresser avec

prudence. En réalité, l’informatique du robot ne lui permet pas de prendre des décisions majeures dans son exploration : c’est l’équipe sur Terre qui décide de tout et, bien entendu, puisque les communications entre la Terre et Mars mettent de nombreuses minutes, l’avancée est lente. Lente mais régulière. Et on peut penser que Curiosity nous réserve encore des informations capitales sur cette planète qui intéresse tellement les Terriens qu’ils ont presque décidé d’y envoyer une équipe humaine dans quelques années.

Sources :

1. Wikipedia France et en.wikipedia.org

2. Science et Vie.com

3. Encyclopaediae Britannica

4. https://www.astronomes.com

5. revue Ciel et Espace (https://www.cieletespace.fr/)

Informations complémentaires : Mars Science Laboratory (Wikipedia en français) - Curiosity par la NASA (en anglais avec de nombreuses illustrations) -

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mise à jour : 21 mars 2023

   De nouvelles étoiles naissent-elles régulièrement dans le cosmos ? Cette question peut paraître quelque peu puérile de nos jours mais il n’en fut pas toujours ainsi.  Il y a encore une soixantaine d’années une grande partie de la communauté scientifique pouvait en douter. Il faut dire que, historiquement, le débat sur l’éventuelle naissance d’étoiles dans l’univers opposait deux écoles. Certains astronomes étaient plutôt partisans de la « théorie du noyau originel » et d’une création stellaire active et continue tandis que les autres pariaient sur un cosmos invariable qui, certes, s’enrichissait de matière mais au sein d’un univers dont l’état était permanent et immuable, un univers dit « stationnaire ».

Deux théories parfaitement contraires

   Avec la publication par Albert Einstein de la théorie de la relativité générale, pour la première fois dans l’histoire de l’Humanité, la cosmologie s’affranchissait totalement des apriori religieux pour entrer de plain-pied dans le domaine scientifique. Dès les années 1930, le cosmologiste (et abbé) belge Georges Lemaître avait avancé l’hypothèse que l’origine de l’univers pouvait se trouver dans la désintégration d’un noyau originel très dense et très chaud. Il nomma son hypothèse « théorie de l’atome primitif ». Pour affirmer ses dires, il s’appuyait sur la mise en évidence en 1929 par Edwin Hubble de l’expansion de notre univers. Cette approche encore très rudimentaire fut affinée dans les années qui suivirent pour aboutir à ce que l’on appelle aujourd’hui la théorie du Big bang.

   Toutefois, une grande partie des scientifiques qui s’intéressaient à la question restait sceptique et pour proposer une alternative à cette théorie qu’il considérait comme ridicule, le grand astronome britannique Fred Hoyle proposa une explication totalement différente (pour ne pas dire opposée) : l’univers stationnaire. Dans cette approche, respectant à la

lettre la théorie de la relativité générale, Hoyle postule que l’univers obéit au principe cosmologique parfait, à savoir qu’il est homogène et isotrope ( ce qui veut dire que à grande échelle sa structure est toujours la même). En résumé, l’univers de Hoyle est identique à lui-même en tout endroit de l’espace et ce quelle que soit l’époque concernée. Reste le problème de l’expansion de l’univers qui dilue inéluctablement la matière avec le temps : cela suppose, explique l’astronome britannique, une création continue de matière au sein des étoiles de façon à conserver un équilibre parfait pour  un univers éternel et immuable. Évidemment, nul besoin ici de phase initiale chaude et dense… Hoyle en est tellement persuadé que, en 1949, dans une tribune radiophonique restée célèbre, pour se moquer de l’hypothèse concurrente de la sienne, il la baptise sarcastiquement de « Big bang »… une appellation ironique qui aura le succès que l’on sait  !

   Concernant les naissances de nouvelles étoiles, seule la théorie du Big bang consent à les envisager mais les instruments de l’époque ne permettent pas de les mettre en évidence.

   Ce n’est qu’en 1964 que, totalement par hasard, deux scientifiques, Penzias et Wilson, qui travaillaient sur une antenne expérimentale pour la compagnie téléphonique Bell,

mirent en évidence un bruit de fond continu et dans toutes les directions : ils venaient de découvrir les traces radio du fonds diffus cosmologique, c’est-à-dire le reliquat des tous premiers instants de l’Univers, le moment du début de son expansion. La conclusion est alors sans appel : l’univers n’est pas stationnaire mais a eu un point de départ, sommairement appelé Big bang. (voir le sujet « fonds diffus cosmologique » ici).

   Les années s’écoulant et le matériel devenant de plus en plus performant (télescope spatial Hubble et grands télescopes terriens à optique adaptative entre autres), il est aujourd’hui possible de repérer dans le ciel de notre galaxie les zones de création stellaire.

Formation d’une étoile

   Outre de très nombreuses étoiles, la Voie lactée est l’endroit où l’on peut rencontrer d’immenses bancs de poussière et de gaz. C’est à partir de certains de ces objets appelés en astronomie « nébuleuses » en raison de leurs contours imprécis que peuvent se former de nouvelles étoiles.

   Les nébuleuses galactiques sont essentiellement formées de gaz (99%) contre seulement 1% de poussière. Ce gaz est principalement de l’hydrogène moléculaire (c’est-à-dire dans un état où les atomes se sont associés pour former des molécules) occupant d’immenses espaces souvent compris entre 50 et 300 années-lumière. Cet hydrogène est alors à une température proche du zéro absolu pour une densité de 1000 molécules par centimètre cube. Ces nuages résistent à la forte gravité qui devrait les faire s’écrouler, notamment grâce à la force centrifuge (puisqu’ils tournent sur eux-mêmes) et au champ magnétique interstellaire.

   Toutefois, cette situation de relatif équilibre peut se rompre sous l’action de certains facteurs comme l’explosion d’une supernova voisine dont l’onde de choc de l’explosion peut déstabiliser le nuage moléculaire ou la traversée par ce nuage d’un endroit plus dense de la Galaxie où il subira une compression entraînant son effondrement gravitationnel.

   Quoi qu’il en soit, l’effondrement du nuage conduit à sa fragmentation avec l’apparition de blocs de plus en plus petits

tandis que la température s’élève progressivement. Cette fragmentation finit par s’arrêter lorsque les blocs de gaz sont tout petits ; toutefois chaque petit nuage de gaz continue de se contracter et de se réchauffer par conversion de son énergie gravitationnelle en énergie thermique. Le gaz devient de plus en plus opaque et ce qui, en réalité, est déjà une proto-étoile va voir sa lumière passer de l’infrarouge à la lumière visible.

   C’est au centre de l’étoile en formation que la température et la densité augmentent le plus et lorsque les dix millions de degrés sont atteints, les réactions nucléaires de fusion de l’hydrogène s’amorcent. La pression interne de l’étoile s’oppose aux forces gravitationnelles et un équilibre est finalement atteint avec l’arrêt de la contraction : l’étoile en est alors à un stade qu’on pourrait qualifier « d’adulte » et se trouve donc sur la séquence principale du diagramme de Hertzsprung- Russell (sur lequel nous reviendrons).

   En périphérie s’est formé un disque d’accrétion qui finit par s’estomper avec le temps mais non sans avoir éventuellement donné des planètes qui formeront avec l’étoile centrale un système stellaire.

   Toutes les étoiles ne naissent pas dans de grandes nébuleuses gazeuses puisque certaines voient le jour dans de petits nuages moléculaires de quelques années-lumière seulement mais les étoiles alors formées sont également petites.

   Ajoutons également que certaines étoiles géantes ont une vie (relativement) courte - quelques centaines de millions d’années - par opposition aux étoiles les plus nombreuses de notre Galaxie (et certainement de toutes les autres), les naines rouges, qui peuvent exister et briller durant des dizaines de milliards d’années. La formation d’une étoile est également variable (sans commune mesure néanmoins avec la durée de sa vie réelle) : par exemple, on estime que la durée de formation d’une naine jaune comme le Soleil est de l’ordre de quelques dizaines de millions d’années (pour une vie d’environ 10 milliards d’années) alors que, pour une étoile bien plus grosse, disons d’une dizaine de masses solaires, elle ne dépassera pas 100 000 ans.

Classification des étoiles : le diagramme de Hertzsprung-Russell (diagramme HR)

   Nous avons déjà à plusieurs reprises abordé l’origine et l’utilité de ce diagramme HR (comme par exemple dans ce sujet : la couleur des étoiles ) et nous rappellerons simplement qu’il s’agit d’une sorte de carte de la répartition des différentes étoiles en fonction de leur luminosité et de leur température effective, ce qui permet de les classer en différents groupes mais aussi d’objectiver leur évolution.

   La grande majorité des étoiles (environ 90%) se situe sur une ligne médiane appelée séquence principale allant de, en haut, à gauche du diagramme (chaud et très lumineux), jusqu’à, en bas, à droite (froid et peu lumineux). Outre le gros bataillon des étoiles de la séquence principale, on peut mettre en évidence trois autres groupes. Deux sont situés au dessus de cette séquence principale, celui des supergéantes, ultra-minoritaire, et celui des géantes qui sont en fait des étoiles en fin de vie (Lorsqu’il aura brûlé tout son hydrogène, notre Soleil passera par le stade de géante rouge et quittera donc la séquence principale sur laquelle il se trouve actuellement pour encore cinq à six milliards d’années). Le groupe situé en dessous de la séquence principale ne concerne pas réellement des étoiles puisque c’est celui des naines blanches qui sont le stade terminal des astres comme le Soleil, des cadavres stellaires, en somme, ne présentant plus de réactions nucléaires et s’éteignant peu à peu.

Les étoiles primordiales

   Signalons enfin des étoiles bien particulières qui n’existent plus de nos jours : les étoiles primordiales. Ce sont les toutes premières étoiles ayant existé dans l’univers. Si les étoiles des générations actuelles transforment bien  l’hydrogène en hélium tout au long de leurs vies, elles sont également riches en atomes lourds (fer, or, soufre, oxygène, etc.). Or, à l’évidence, les premières étoiles ne pouvaient pas posséder ces atomes puisque l’univers n’était composé que d’hydrogène et d’hélium. Ces étoiles du tout début étaient très certainement supermassives (certaines devaient atteindre 100 fois la taille du Soleil). Elles ont fabriqué les atomes lourds absents au début de l’univers et c’est en explosant dans des conditions cataclysmiques qu’elles ont pu ensemencer avec ces corps lourds les générations stellaires suivantes. Sans ce processus, la Vie n’aurait tout simplement pas été possible. On trouvera plus de détails sur cet intéressant groupe d’étoiles ici : « les étoiles primordiales ».

La nébuleuse d’Orion, une pouponnière d’étoiles

   Par une nuit sans Lune et sans lumière parasite, il est assez facile de distinguer, même avec de simples jumelles (voire à

l’œil nu), la nébuleuse d’Orion M42. Elle est ainsi appelée parce qu’elle se trouve au centre bas de la constellation d’Orion, une superbe constellation de l’hémisphère nord qui abrite deux étoiles fort célèbres : Bételgeuse et Rigel. La dite constellation représente une sorte de quadrilatère resserré en son centre où se trouvent trois étoiles : la ceinture d’Orion. Toutefois, il faut rappeler que ces objets (et les étoiles formant la constellation) n’ont rien en commun : leur « proximité » supposée n’est qu’une illusion d’optique quand on les observe depuis la Terre ; il ne s’agit donc que de repères pratiques sans réalité physique. La nébuleuse elle-même est située à 1350 années-lumière de nous. C’est un grand nuage de gaz s’étendant sur 33 années-lumière de large, connu et répertorié sous les sigles M42 (catalogue de Messier) ou NGC1976 (New General Catalog). Cette zone est une  véritable maternité d’étoiles, avec tellement d’astres présents qu’on la croirait illuminée de l’intérieur comme on peut le voir sur la photo ci-après :

   Sur cette photo, on peut distinguer l’association de la nébuleuse d’Orion M42 en rouge (couleur de l’hydrogène) et d’une nébuleuse bleue, située sur la gauche de M42, nommée  NGC1977, mais également appelée la nébuleuse de l’homme qui court.

   Le gros point bleu brillant se trouvant à droite, en bas de la tache rouge formée par M42 est la nébuleuse NGC1980. Cette dernière est en fait associée à un amas ouvert, c’est-à-dire un ensemble d’étoiles très jeunes et nées ensemble, encore liées entre elles par la gravitation : les étoiles de NGC1980 ont toutes moins de cinq millions d’années d’âge.

   À gauche de la nébuleuse bleue NGC1977, on aperçoit des étoiles bleues qui appartiennent à une autre nébuleuse NGC1981, également un amas ouvert mais plus ancien regroupant une cinquantaine d’étoiles approximativement âgées de 150 millions d’années.

   Concernant la nébuleuse d’Orion et sa voisine NGC1977, grâce à la technologie infrarouge qui explore les zones froides, on arrive à présent à objectiver les étoiles très jeunes cachées dans les épais nuages de gaz et de poussière. Ici, le gaz brillant de la constellation d’Orion baigne les nouvelles étoiles jeunes et chaudes situées à la frontière du nuage moléculaire géant. En plein centre de la nébuleuse se trouvent quatre étoiles bleues qui forment une espèce de trapèze : leur lumière est absorbée par les atomes de gaz qui la réémettent (d’où le terme de nébuleuse par émission) selon leur structure propre et donc dans des couleurs différentes, à savoir rouge pour l’hydrogène et l’azote, vert pour l’oxygène. Ce sont ces réémissions à grande distance qui trahissent la présence des nouvelles étoiles, autrement cachées en lumière visible.

   La nébuleuse d’Orion et sa voisine que nous voyons ici ne représentent qu’une toute petite partie d’un ensemble bien plus gros appelé le nuage (ou complexe) d’Orion. Celui-ci s’étend sur plus de 1500 années-lumière et sur une largeur de plusieurs centaines d’années-lumière  mais seule la nébuleuse d’Orion et ses environs immédiats sont accessibles facilement à l’observation sans instruments perfectionnés.

Les objets de Herbig-Haro

   Parfois, avec un peu de chance, les scientifiques peuvent repérer les étoiles naissantes grâce à un événement qui leur est propre : la présence d’un jet cosmique appelé « objet de Herbig-Haro » (objet HH) selon les noms de leurs découvreurs.

   Sur l’image ci-dessus et grâce au télescope spatial Hubble, nous nous trouvons à présent au cœur de la nébuleuse d’Orion et plus précisément dans la pouponnière stellaire d’Orion B. Masquée à la vue, la proto étoile centrale HH24, est environnée de poussière et de gaz froid sous la forme d'un disque d'accrétion en rotation. Lorsque le matériau du disque tombe vers le jeune objet stellaire, il s'échauffe. Des jets opposés se forment le long de l'axe de rotation du système. Perçant au travers du matériau interstellaire de la région, ces jets produisent une cascade d'ondes de chocs le long de leur parcours. L’image risque d’évoquer chez certains la forme d’un sabre-laser à lames antagonistes, cher à l’univers Star Wars de George Lucas, mais il s’agit bel et bien d’un phénomène trahissant la présence d’une toute jeune étoile en formation.

   Ces objets de Herbig-Haro sont souvent associés à un groupe particulier d’étoiles jeunes, les étoiles variables de type T Tauri (appelées ainsi d’après l’étoile princeps T Tauri).  Toujours situées auprès des nuages moléculaires, ces étoiles sont caractérisées par des variations brutales et imprévisibles de leur magnitude apparente, c’est-à-dire de leur luminosité : ces étoiles sont parmi les plus jeunes qu’il soit possible d’observer puisqu’elles sont âgées de moins de 10 millions d’années. En réalité, on peut avancer que les T Tauri sont dans un stade évolutif intermédiaire entre une proto-étoile et une étoile de faible masse appartenant à la séquence principale du diagramme HR. Il faudra attendre environ une centaine de millions d’années pour que ces toutes jeunes étoiles arrivent sur cette séquence principale. Preuve de leur jeunesse, elles sont encore très souvent entourées d’un disque d’accrétion et sont par ailleurs riches en lithium, un élément qui sera progressivement détruit au fur et à mesure de l’élévation de leur température centrale.

Jeunesse et vieillissement de l’univers

   Nous l’avons ici souvent répété : regarder dans le ciel, c’est regarder dans la passé. Regarder la lumière du Soleil, c’est déjà contempler ses rayons avec huit minutes de retard, un laps de temps évidemment négligeable à l’échelle du cosmos. Regarder d’autres galaxies, les observer dans le ciel lointain comme le fait le télescope spatial Hubble, c’est totalement autre chose. Chercher à percer les mystères d’une formation galactique située à plus de 10 milliards d’années-lumière, c’est interpréter une lumière qui a mis 10 milliards d’années à nous parvenir, ce qui veut dire qu’elle fut émise alors que le Soleil n’existait pas encore. Il est même possible que la galaxie dont nous cherchons alors à percer les caractéristiques n’existe plus. Ou en tout cas pas sous cette forme.

   Les scientifiques qui observent les galaxies lointaines savent bien qu’elles n’existent plus sous la forme de l’image qui leur parvient mais ils sont intéressés par autre chose : cette image si ancienne est le témoin d’un stade antérieur qui est probablement aussi celui par lequel passa notre propre galaxie, la Voie lactée. Or, qu’a-t-on observé lors que nos instruments nous l’ont permis ? Que jadis, dans ces galaxies lointaines, la création d’étoiles était bien plus importante que de nos jours dans la nôtre.

   En effet, dans notre galaxie, le nombre de naissances annuel d’étoiles est estimé à sept (oui, 7) ce qui est finalement assez peu pour une structure qui comprend environ 200 milliards d’étoiles (mais cela représente plus d’un million d’étoiles depuis l’apparition - récente - d’homo sapiens sur Terre). Ce chiffre reste compatible avec ce qu’on sait des galaxies spirales comme la nôtre.

   Lorsqu’on observe le ciel profond, on remarque que les galaxies de ce passé lointain créaient annuellement des étoiles par milliers ; il y avait même certaines galaxies appelées galaxies-monstres tant elle étaient productives. Est-ce à dire que, le temps passant, la matière première (gaz, nuage moléculaire) est devenue plus rare ?

   Un autre moyen pour notre galaxie de créer de nouvelles

étoiles serait d’absorber ses galaxies satellites et cela semble en cours car les forces gravitationnelles gigantesques en jeu finiront par la cannibalisation des nuages de Magellan, les deux galaxies satellites proches de la Voie lactée. Répétons une fois de plus que, l’espace étant tellement étendue et vide, cette absorption se fera sans que jamais une étoile n’en percute une autre. En revanche, les forces en présence dans les nuages de gaz provoqueront le regain de naissances que nous évoquions à l’instant…

   Et puis, dans environ trois milliards d’années, ce sera le choc fantastique entre notre galaxie et sa voisine M 31 Andromède qui, elle, abrite environ 1000 milliards d’étoiles. Toujours pas de chocs frontaux mais de gigantesques maternités stellaires. C’est prévu pour dans bien longtemps mais cela arrivera. Inéluctablement.

Sources :

1. www.herschel.fr

2. Wikipedia.org

3. www.astronomes.com

4. planete.gaia.free.fr

5. www.futura-sciences.com/sciences

6. www.astronoo.com/fr

7. www.linternaute.com/science

Images

1. nébuleuse de la Carène (source : wallpapercave.com)

2. ciel étoilé (source : suri.morkitu.org)

3. fonds diffus cosmologique (source : dailygeekshow.com)

4. formation stellaire (source : www.nrao.edu)

5. diagramme de Hertzsprung-Russell (source : lemomo2.pagesperso-orange.fr)

6. constellation d’Orion (source : Tony Hallas in www.astronoo.com)

7. nébuleuse d’Orion (source : www.stelvision.com)

8. objet de Herbig-Haro (source : NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA) /Hubble-Europe)

9. Voie lactée et nuages de Magellan (source : www.cypouz.com)

Mots-clés : univers stationnaire - relativité générale - George Lemaître - Edwin Hubble - Fred Hoyle - principe cosmologique - diagramme de Hertzsprung-Russel - objets de Herbig-Haro - étoiles T Tauri

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mise à jour : 23 mars 2023

     Il ne se passe pas un jour sans que les médias ne se fassent l’écho de la découverte d’une nouvelle planète extrasolaire si bien qu’on les compte à présent par milliers. Planètes géantes et gazeuses brûlantes d’être trop proches de leurs étoiles, planètes telluriques - c’est-à-dire rocheuses comme la Terre - parfois situées dans ce qu’on appelle la « zone d’habitabilité » de leur système stellaire, planètes tournant autour d’un système binaire à deux étoiles, voire même trois, planètes satellites d’obscures naines rouges ou, au contraire, de brillantes géantes bleues, bien d’autres encore, les scénarios sont multiples et, chaque fois, on se demande ce que pourraient être les cieux, notamment nocturnes, de ces endroits lointains… À défaut de les visiter un jour - ce qui semble bien improbable - on peut chercher à comprendre, voire imaginer ces étranges écosystèmes…

la Terre

     Mais évoquons d’abord la planète qui nous sert de référence. Pour la Terre, la nuit et le jour, on l’a compris depuis longtemps, sont la résultante de sa rotation qui présente alternativement la moitié de son globe au Soleil. De ce fait, le jour, lorsqu’il n’y a pas de nuages, l’observateur terrestre peut contempler un ciel d’une profonde couleur bleue produite par l’action de l’atmosphère sur la lumière solaire (sur les planètes sans atmosphère, la couleur du ciel est uniformément noire et les étoiles ne scintillent jamais). Le mouvement de rotation de notre planète entraîne également la production des vents, la répartition de la chaleur et de l’énergie sur la surface du globe, les courants marins, etc. Une Terre qui ne tournerait pas sur elle-même, serait une Terre morte…

     Depuis qu’elle est apparue il y a plusieurs centaines de millions d’années, la Vie, sous quelque forme qu’elle soit, a su s’adapter à ces variations cycliques au point que celles-ci ont été génétiquement intégrées par la plupart des espèces animales et végétales. Il existe, par exemple, une variété américaine de crabes qui change de couleur selon l’heure de la journée et le mouvement des marées qui les recouvre d’eau ou, au contraire, les abandonne sur le sable aux éventuels prédateurs : eh bien, on a pu constater que, expatriés à des centaines de km du bord de mer, dans des aquariums en plein désert, ces crabes continuent à changer de couleur en fonction des marées. Plus encore, ces variations de pigmentation suivent les variations saisonnières de l’océan.

     L’adaptation des animaux à l’alternance nuit-jour nous donne aussi une information insolite : le jour terrestre n’a

pas toujours été de 24 heures et la Terre ralentit. Imperceptiblement, mais elle ralentit. Il y a 500 millions d’années, le jour ne durait sur Terre que 21 heures (c’est l’étude des cercles de croissance des coraux fossiles qui nous l’apprend) et comme la révolution de notre planète autour du Soleil n’a, elle, pas changé, en ce temps-là l’année durait 417 jours… La Terre ralentit mais elle n’aura toutefois pas le temps de s’arrêter complètement car, dans environ 4,5 milliards d’années, le Soleil, en fin de vie et devenu une géante rouge, la détruira définitivement.

     Le Soleil se couche à l’ouest en projetant ses derniers feux et, quelques minutes plus tard, c’est la nuit noire. Noire, vraiment ? L’obscurité n’est en réalité jamais totale comme, d’ailleurs, à peu près partout dans l’Univers. Bien entendu, il y a notre satellite  qui reflète et renvoie la lumière du Soleil mais, même en son absence, il existe de nombreuses sources naturelles de lumière. On pense tout d’abord aux étoiles dont seulement quelques milliers sont accessibles à l’œil humain (à ce propos, comment se fait-il que nos nuits ne soient pas totalement envahies par les rayons des milliards de milliards d’étoiles qui peuplent l’Univers : l’explication de cette énigme dite « paradoxe d’Olbers » est donnée en fin d’article). Ensuite, il existe ce que l’on appelle la lumière zodiacale, une bande de lumière à la limite du perceptible pour nos yeux, même loin des lumières parasites, et qui correspond aux restes de l’ancien disque protosolaire vu par la tranche : ces minuscules fragments survivants renvoient la lumière solaire sur la face obscure de notre planète.  Évidemment, il s’agit d’une luminosité sourde, peu intense dans laquelle les instruments (et les conditions favorables) permettent même d’apercevoir l’image reflétée de notre étoile  ! Enfin, troisième source de lumière, la luminescence de l’air, elle aussi à la limite du perceptible ; cette luminosité provient de plusieurs mécanismes : la chimiluminescence (recomposition de certaines molécules cassées pendant la journée par le Soleil), l’excitation atmosphérique par les rayons cosmiques et, enfin, la recombinaison d’atomes ionisés par ce même Soleil le jour, un peu à la façon des aurores boréales.

     Cette nuit terrestre que l’Homme connaît depuis toujours et dont il aurait tendance à en faire le modèle universel n’est, bien sûr, qu’un cas particulier. Chaque planète, en fonction de sa taille, de sa composition et de sa place dans le cosmos possède une nuit bien à elle et, parfois, franchement étrange.

le système solaire

     Dans notre système, seule Mars pourrait à la rigueur nous rappeler nos nuits d’autant que l’alternance avec le jour y est voisine de la nôtre. Dotée d’une atmosphère ténue à base d’oxyde de carbone, un coucher de soleil sur Mars se fait dans les teintes rouge orangé mais avec, entouré de bleu et pointant sur l’horizon de l’ouest, un globe solaire d’une taille réduite de moitié par rapport à la Terre ce qui est bien normal compte-tenu de l’éloignement. Le robot de la NASA Curiosity qui arpente courageusement cet environnement hostile nous a fait cadeau de superbes clichés en la matière. La nuit, très froide, expose un ciel clouté d’or, fantastique point d’observation pour les scientifiques. Ce n’est pas par hasard que la planète suscite la majorité des projets d’exploration spatiale à venir…

     En revanche, il n’en va pas de même pour Vénus, la sœur jumelle de la Terre, pourtant de taille et de masse comparables. D’abord, cette planète est la seule du système solaire animée d’une rotation rétrograde, ce qui veut dire que là-bas le Soleil se couche à l’est. Pourquoi ? La meilleure hypothèse est celle d’un choc frontal il y a très longtemps avec un astre de la taille de la Lune, voire de Mars, qui l’aurait fait pivoter sur elle-même et tourner à l’envers de toutes les autres planètes (un sens de rotation hérité du nuage protosolaire). Mais , de toute façon, de la surface de Vénus, on ne voit jamais le Soleil… ni, bien entendu, les étoiles. En effet, l’atmosphère de cet astre est très épaisse (90 km) et essentiellement composée de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre. De ce fait, les rayons du Soleil, transformés en infrarouges par le sol, sont piégés par l’atmosphère et contribuent à élever la température globale. Et cette température est brûlante sur Vénus puisqu’elle atteint les 460°. Du coup, le sol est très chaud et rayonne comme un métal chauffé au rouge : un observateur y verrait en permanence une lumière rouge sombre, à peine éclaircie le jour par un Soleil invisible, et sous une atmosphère 92 fois plus dense que celle de notre planète. Un endroit guère sympathique.

     D’autres planètes telluriques du système solaire présentent des nuits extraordinaires : les satellites des géantes gazeuses. On imagine assez difficilement quel peut-être le ciel de Ganymède, un des nombreux satellites de Jupiter : on entrevoit un ciel étrange avec un soleil lointain mais l’énorme masse de la géante omniprésente, renvoyant une luminosité plus ou moins forte. Ganymède est le seul satellite du système solaire qui possède un champ magnétique : le télescope spatial Hubble a enregistré de gigantesques aurores boréales sur la planète ce qui, au demeurant, traduit l’existence d’une grande quantité d’eau salée, certainement souterraine (les scientifiques parlent d’un océan de 100 km de profondeur, enfoui sous 150 km de glace et de roches).

     Titan, lui, tourne autour de Saturne, la géante aux anneaux. C’est un satellite, certes, mais presque aussi grand que la Terre (son rayon fait les 4/5 de celui de notre planète). Il possède une atmosphère épaisse riche en azote, rappelant celle de la Terre primitive.

Titan présente toujours la même face à Saturne et il tourne autour d’elle en 16 jours ce qui veut dire qu’il est éclairé par le Soleil durant huit jours. Mais c’est un Soleil pâle car lointain et le jour de Titan doit être blafard. Par contre, la nuit y est certainement plus claire que sur Terre en raison des anneaux de sa planète-mère qui réfléchissent les rayons du Soleil en une sorte de lune bien plus puissante. Ces anneaux ne sont pas alignés avec le plan solaire et peuvent donc en certains cas continuer à recevoir de la lumière dans l’ombre de la planète géante. L’atmosphère étant épaisse, parfois on doit certainement discerner à travers elle comme des bandes lumineuses puis, mais rarement, par un trou dans les nuages, l’apparition quasi féérique d’un morceau d’anneau en une sorte d’autoroute de lumière.

     Le Soleil est une naine jaune de type spectral G2, de couleur blanche tirant légèrement sur le vert (G2 veut dire qu’il est un peu plus chaud que la moyenne des naines jaunes). Il existe de nombreux autres types d’étoiles, de (presque) toutes les couleurs et de toutes tailles : on imagine aisément les vues exotiques que l’on peut avoir à partir de leurs éventuelles planètes…

planètes extrasolaires et nuits extra-terrestres

     Éventuelles planètes ? Il est vrai que jusqu’à l’extrême fin du XXème siècle, si pour la majorité des spécialistes, il devait exister des planètes tournant autour d’étoiles autres que notre Soleil, la preuve n’en avait pas été apportée et on pouvait encore se poser la question. Aujourd’hui ce n’est plus le cas. Des milliers d’exoplanètes (3414 au 13 mai 2016) ont été découvertes par différentes méthodes (voir le sujet dédié) et, des exoplanètes il y en a beaucoup : les étoiles « solitaires » sont probablement assez rares et, la plupart du temps, ce sont des cortèges de planètes qui gravitent autour de leur astre central. Il y a donc certainement plus de planètes que d’étoiles et le nombre de ces dernières est déjà estimé entre 150 et 200 milliards rien que pour la Voie lactée… et il existe des milliards de galaxies comme elle  !

     Parmi les planètes identifiées à ce jour, certaines ne sont que des points dont la véritable nature nous est totalement inconnue alors que pour d’autres, plus proches ou mieux observables, nous en savons un peu plus. Essayons d’imaginer certaines d’entre elles.

. Isis (HD 189733b) : elle est située à 63 années-lumière de la Terre, dans la direction de la constellation du Petit Renard. C’est une géante gazeuse, un peu plus grosse que Jupiter, gravitant autour d’une étoile naine orange composant d’un système binaire puisque possédant une compagne, une naine rouge encore moins chaude qu’elle. Isis est ce que les spécialistes appellent un « Jupiter chaud », c’est-à-dire une planète de la taille de Jupiter mais située si près de son étoile que la face qu’elle lui présente de façon permanente est brûlée par elle (elle tourne autour de son étoile en un peu plus de… 2 jours). Il y fait chaud, très chaud (plus de 1300°) mais Isis possède une particularité : c’est une planète bleue, le télescope spatial Hubble nous l’a confirmé. Bleu azur pour être précis. Toutefois, rien à voir avec la Terre qui doit sa couleur bleu pâle à ses océans. Isis est bleue en raison de la présence de particules de silicate en suspension dans son atmosphère. Signalons à propos de celle-ci qu’elle s’évapore progressivement à cause de sa proximité avec l’étoile : à terme, Isis sera réduite à son seul noyau rocheux tout comme une planète tellurique de type terrestre et pour la différencier on la classera en planète « chthonienne » (dans la mythologie grecque, les divinité chthoniennes étaient des divinités infernales, souterraines, comme Hadès).

     On imagine donc une nuit perpétuelle seulement éclairée par les étoiles lorsque la planète se trouve du côté opposé aux deux astres de la binaire mais une nuit à la teinte vaguement rouge lorsqu’elle passe entre les deux puisque la naine rouge apparaîtra seule dans le ciel sous la forme d’un globe rougeâtre un peu plus large que la Lune. Sur la partie qui fait face à l’étoile principale, et bien que la naine orange appartienne à la classe des étoiles peu chaudes, Isis est un enfer inondé de chaleur et de lumière avec un immense globe orangé omniprésent. L’atmosphère d’Isis est brumeuse avec des pluies de verre probablement fort violentes d’autant que les vents y avoisinent les 7000 km/h  ! La Vie, en tout cas une vie comme la nôtre, y semble très peu probable…

. OGLE-2005-BLG-390L b : il s’agit de la première planète tellurique découverte en 2005. Elle a été surnommée « Hoth » en référence à la planète de la saga Star Wars dans «  l’Empire contre-attaque » : comme elle, il s’agit d’une super-Terre de glaces, peut-être même une planète-océan gelée, ici probablement en orbite autour d’une naine rouge. Grosse comme 5 fois la Terre (ce n’est donc pas une gazeuse), elle est distante d’environ 22 000 années-lumière, dans la direction de la constellation du

Scorpion. Elle tourne autour de son étoile en à peu près 10 ans mais à une distance d’elle qui, dans notre propre système, la placerait entre Mars et Jupiter… donc dans la zone d’habitabilité… dans le système solaire. Mais son étoile est une naine rouge qui n’envoie que le millième de chaleur et de lumière qu’enverrait le Soleil ; sa température en surface est donc de  - 220°. La planète est vieille (10 milliards d’années) et elle ne diffuse plus aucune chaleur. On peut donc imaginer une surface gelée qui n’est qu’une immense banquise où la nuit est perpétuelle puisque l’étoile rouge l’éclaire à peine. En revanche, plus proche du centre galactique, il est possible que ses cieux soient parsemés de myriades d’étoiles…

. HD 188753Ab : cette exoplanète a été baptisée «Tatooine » ici aussi par référence à celle imaginée dans la saga « Star Wars » car, comme dans le film, elle se situe dans un système à trois étoiles, dans la constellation du Cygne, à environ 150 années-lumière de nous. En effet, son étoile principale est une naine jaune comme le Soleil mais, fait étrange, un couple d’étoiles orangées tournent aussi autour de l’étoile centrale : il doit être particulièrement déstabilisant de voir se lever 3 soleils dont 2 plus sombres que le premier. On imagine les jeux de lumière et, suivant les mouvements et les éclipses des uns et des autres, les différentes nuances de nuits bien spéciales…

. PSR 1257+12b,c et d : l’étoile nommée Lich, située à 980 années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Vierge, est entourée de trois planètes (peut-être quatre) découvertes en 2005 mais c’est une étoile morte ! En effet, Lich est une étoile à neutrons (donc les restes d’une étoile géante) qui, de plus, tourne sur elle-même à la vitesse de 9650 tours par minute : il s’agit de ce que l’on appelle un pulsar. C’est d’ailleurs cette caractéristique qui a permis de mettre en évidence les planètes extrasolaires car la moindre perturbation autour d’un pulsar est facilement décelable. Les cieux de ces planètes doivent être étranges et peut-être même effrayants puisque leur soleil ne mesure que 10 km de diamètre et que ses émissions se font dans le domaine des ondes radio : sur les planètes, on ne peut donc pas le voir et on doit avoir l’impression d’être perdu au sein d’un Univers désolé.

. HD 69830 b, c et d : ce système stellaire, situé à 41 années-lumière du Soleil, dans la constellation de la Poupe, comprend une étoile naine orange, presque en fin de vie car âgée de 8 à 9 milliards d’années, entourée de trois planètes de la taille de notre planète Neptune ce qui, d’ailleurs, est la raison pour laquelle on a appelé ce trio le « trident de Neptune ». Bien que presque de la taille du Soleil, l’étoile orange est beaucoup plus vieille que lui et ne diffuse que un peu moins de la moitié de sa lumière. Des deux premières planètes, on suppose que, bien que telluriques, elles sont trop proches de leur étoile pour avoir de l’eau sous forme liquide à leur surface mais la troisième planète se trouve, elle, dans la zone d’habitabilité… Toutefois, sa masse est de 10 fois celle de la Terre et, s’il est plutôt probable qu’il s’agisse effectivement d’une planète rocheuse, elle est entourée d’une épaisse atmosphère… qui n’est probablement pas de l’oxygène… Encore des nuits bien noires en perspective  ! Il reste à préciser que, comme dans le système solaire, il existe dans ce système stellaire un anneau d’astéroïdes et de poussières qui entoure l’étoile mais un anneau bien plus épais (50 fois plus important). De ce fait, on peut se demander si des météorites ne viennent pas assez souvent s’écraser sur la planète, illuminant alors brièvement son ciel…

. Kepler-452-b : découverte dans la direction de la constellation du Cygne en juillet 2015 par le télescope spatial Kepler (d’où son appellation) et située à 1400 années-lumière de notre étoile, cette planète pourrait être une super-Terre…

En effet, la naine jaune centrale, similaire au Soleil avec un rayon de 10% supérieur, diffuse environ 20% de lumière en plus. L’étoile Kepler-452 est plus vieille que le Soleil puisque son âge est d’environ 6 milliards d’années. La planète qui nous intéresse ici est tellurique (les scientifiques en sont certains à 80%) et tourne autour de son étoile en 385 jours. Sa masse est cinq fois supérieure à celle de la Terre - donc susceptible d’abriter des phénomènes volcaniques, sources de chaleur locale - mais surtout, elle se situe dans la zone d’habitabilité du système stellaire. Cela, toutefois, ne suffit pas pour abriter la Vie car il faut également géologie et atmosphère favorables mais c’est un début. On peut néanmoins lui imaginer une atmosphère voisine de la nôtre (c’est ce qu’a fait la NASA lors de la présentation de sa découverte) et donc des nuits semblables aux nuits terriennes. La journée, en revanche, le climat doit être plutôt chaud… au point que certains scientifiques ont évoqué « l’évaporation de ses océans »… s’ils existent : un sort qui pourrait devenir celui de la Terre dans un ou deux milliards d’années…

Découvrir et observer de mieux en mieux des planètes extrasolaires…

     … c’est le futur proche de cette branche de l’astronomie. Avec l’amélioration constante de nos moyens d’observation - et l’apparition de nouveaux - il est certain que nous en saurons plus sur ces planètes lointaines, sur leur atmosphère, la présence ou non d’eau liquide, leur configuration géologique, etc. Par contre, il reste un problème pour le moment complètement insoluble : celui de savoir comment se rendre sur ces mondes lointains.

    En effet, lorsqu’on dit que l’Univers est immense et essentiellement composé de vide, le cerveau humain a du mal à en visualiser les conséquences et pourtant  ! La plus proche étoile de notre Soleil est Proxima du Centaure, située à « seulement » 4,22 années-lumière de nous. Elle fait partie d’un système à trois étoiles appelé alpha du Centaure comprenant, d’une part, une binaire associant une naine jaune un peu plus grosse et plus lumineuse que le Soleil et une naine orangée tournant l’une autour de l’autre en 80 ans environ et, d’autre part, Proxima, l’étoile la plus proche comme l’indique son nom, une naine rouge invisible à l’œil nu de la Terre et qui est indirectement associée au couple.

      La vitesse la plus rapide que pourrait atteindre un mobile de fabrication humaine est estimée par les spécialistes au tiers de la vitesse de la lumière et cela ne concerne que des objets de très petite taille : atteindre Proxima demanderait donc environ 12 à 13 ans avec une même durée pour un éventuel retour… pour un voyage probablement sans objet, Proxima étant peu propice à l’existence de planètes extrasolaires de type terrien. Quant à la récente découverte de la NASA, Kepler-452-b, il faudrait à des explorateurs venant de notre système solaire un peu plus de… 4 000 ans pour s’y rendre. On comprend donc que ces terres lointaines que nous venons d’évoquer sont pour l’instant hors de notre portée. Ce qui ne doit pas empêcher les scientifiques de perfectionner leurs instruments pour affiner leurs observations et faire progresser nos connaissances.

Nota : le paradoxe d’Olbers

      En 1823, l'astronome allemand Olbers posa une "colle" à ses contemporains : "Puisque, avança-t-il, le nombre des étoiles dans le ciel est infini, la nuit, leur lumière devrait nous parvenir de partout et il ne devrait pas y avoir d'espace noir mais uniquement de la luminosité dorée!"

     Formulée sous le nom de paradoxe d'Olbers ou de la nuit noire, cette étonnante remarque resta sans réponse jusqu'au XXème siècle... Bon, on sait aujourd'hui que le nombre des étoiles n'est pas vraiment infini mais quand même : rien que dans notre galaxie, la Voie lactée, il y a entre 200 et 400 milliards d'étoiles. Et que des galaxies dans l'Univers visible, il y en a des milliards, chacune renfermant autant de soleils que notre Voie lactée. Ça fait donc beaucoup de lumière ! Alors ?

     C'est grâce à la théorie de la relativité générale d'Einstein (1915) que l'on aura la réponse. Elle explique que l'Univers a un commencement (Big bang) et qu'il se dilate (expansion) : du coup, comme la vitesse de la lumière est finie (300 000 km/sec), celle des étoiles les plus lointaines n'a pas encore eu le temps de nous parvenir. Comme la puissance de leur lumière, de toute façon, décroit avec leur éloignement, nos nuits resteront donc plutôt noires.

     Il existe bien aussi un rayonnement de fond qui correspond au début de l'Univers (le rayonnement fossile ou fond diffus cosmologique) mais comme il s'éloigne de nous à grande vitesse (toujours l'expansion de l'Univers), il est victime de l'effet Doppler qui le rend invisible à nos yeux ! Heureusement, sinon, nos nuits seraient bien trop claires...

Sources :

1. Wikipedia France

2. Science et Vie.com

3. Encyclopaediae Britannica

4. voielactee.galaxie.free.fr

Images :

1. vue d'artiste d'une planète extrasolaire (sources : sciencesetavenir.fr)

2. la Terre jour et nuit (sources : fr.tubgit.com)

3. coucher de Soleil sur Mars (crédits : NASA)

4. vue d'artiste de la planète Titan (crédits : ledeblocnot.blogspot.com)    

5. vue d'artiste de la planète OGLE-2005 (sources : voielactee.galaxie.free.fr)  

6. vue d'artiste de la planète Kepler 452b (sources : 20minutes.fr)

7. vue d'artiste d'une planète aux trois soleils Gliese 667c (sources : citzenpost.fr)

Mots-clés : planète tellurique - géante gazeuse - lumière zodiacale - paradoxe d'Olbers - robot Curiosity - nuage protosolaire - champ magnétique - planètes extrasolaires - planète chthonienne - étoile à neutrons -

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