La sonde spatiale Pioneer 10 a été lancée le 3 mars 1972. Après un voyage à travers notre système solaire, il est entré dans l'espace profond, sur une trajectoire qui le conduira à Aldebaran, une étoile située dans la constellation du Taureau. Que rencontrera Pioneer 10 au cours de son voyage de deux millions d'années à travers l'espace interstellaire ? Le néant? Éviter? Noirceur totale ?
En réalité, le grand vide qui existe entre le Soleil et Aldébaran n'est pas du tout vide. Il est rempli de poussière et de gaz, ce que les astronomes appellent matière interstellaire. Parfois, cette matière interstellaire est collectée de telle manière qu'elle est visible pour les observateurs terrestres, soit comme un nuage rougeoyant, soit comme une silhouette sombre sur un fond plus clair. Ces nuages sont des nébuleuses. Un seul tel nuage est une nébuleuse, qui signifie en latin « brume » ou « nuage ».
Jusqu'au 20ème siècle, les astronomes ont utilisé le terme nébuleuse pour décrire tout éclat, objet semblable à un nuage observé depuis la Terre. Les télescopes de l'époque ont révélé très peu de détails sur ces objets, mais les astronomes pouvaient voir assez pour savoir que ces nébuleuses se présentaient sous différentes formes. Certains ont été appelés nébuleuses spirales ; d'autres ont été appelés nébuleuses elliptiques . Puis, dans les années 1920, L'astronome américain Edwin Powell Hubble, en utilisant le télescope le plus puissant de son époque, découvert que de nombreux objets que l'on croyait vagues, les nuages indistincts étaient en fait des galaxies. Spécifiquement, il a observé que la nébuleuse spirale d'Andromède était en fait une galaxie spirale.
Aujourd'hui, les astronomes savent que les galaxies et les nébuleuses sont des objets uniques avec des caractéristiques différentes. Pourtant, cette distinction à elle seule ne suffit pas à expliquer pleinement ce que sont les nébuleuses et comment elles fonctionnent. Cet article ira au-delà de la définition fondamentale pour fournir un aperçu plus complet des nébuleuses - ce qu'elles sont, de quoi ils sont faits, où ils se trouvent et ce qu'ils font. Notre première étape est de comprendre la place d'une nébuleuse dans le grand dessein de l'univers.
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Pour comprendre la place des nébuleuses dans l'univers, il est utile de penser comme un astronome. Les astronomes donnent un sens à l'univers en l'organisant en une série de niveaux « emboîtés ». Nébuleuses, qui sont d'énormes objets à part entière, occupent un niveau au milieu de cette hiérarchie. Voici la séquence :les superamas forment le niveau supérieur, suivi de grappes, galactique, nébuleuses, systèmes stellaires, étoiles, planètes et lunes. Regardons brièvement chacun, en utilisant l'illustration ci-dessous comme guide.
Finalement, à un niveau de la hiérarchie cosmique difficile à montrer à notre échelle, on a planètes et lunes -- de simples taches comparées à des nébuleuses. Astéroïdes, comètes et météoroïdes sont encore plus petits, allant des petites lunes aux gros rochers.
Maintenant que nous avons une échelle avec laquelle travailler, examinons plus en détail les différents types de nébuleuses.
Les astronomes classent généralement les nébuleuses en deux grandes catégories - brillant et foncé . Les nébuleuses brillantes sont suffisamment proches des étoiles proches pour qu'elles brillent, bien que la méthode par laquelle ils produisent cette lueur dépend de deux facteurs. Le premier est la proximité d'une nébuleuse avec l'étoile, et la seconde est la température de l'étoile. Quand une nébuleuse est très proche d'une étoile chaude, il peut absorber de grandes quantités de rayonnement ultraviolet. Cela chauffe le gaz à environ 10, 000 Kelvin (9, 726 degrés Celsius ou 17, 540 degrés Fahrenheit). À des températures aussi extrêmes, l'hydrogène gazeux devient excité et brille d'une lumière fluorescente. Les astronomes qualifient ce type de nébuleuse de nébuleuse en émission . La Grande Nébuleuse d'Orion (M42) est une nébuleuse en émission classique.
Parfois, une nébuleuse est plus éloignée d'une étoile ou l'étoile n'est pas aussi chaude. Dans ce cas, la poussière du nuage nébulaire réfléchit la lumière, un peu comme l'argent terni reflétant la lumière des bougies. La plupart des nébuleuses par réflexion prennent une couleur bleuâtre car les particules diffusent préférentiellement la lumière bleue. Quelques, cependant, reflètent fortement la lumière de l'étoile qui les éclaire. L'amas d'étoiles des Pléiades en Taureau contient plusieurs nébuleuses réfléchissantes.
Les nébuleuses sombres ne sont pas assez proches des étoiles pour être illuminées. Ils ne sont visibles que lorsque quelque chose
plus brillant -- un amas d'étoiles, par exemple -- fournit une toile de fond. Parfois, des nébuleuses sombres apparaissent sous forme de ruelles, des ruelles ou des globules au sein de nébuleuses lumineuses. La nébuleuse Trifide est une nébuleuse à émission rouge brillant qui semble être divisée en trois régions par des allées de poussière sombre. La nébuleuse de la Tête de Cheval dans Orion est aussi une nébuleuse sombre, tout comme la grande bande sombre qui divise la Voie lactée en deux sur toute sa longueur.
Avec l'aimable autorisation de la NASA et du STScI
La nébuleuse de la Tête de Cheval est une nébuleuse sombre située dans Orion. Il n'est visible que parce qu'il se trouve au-dessus d'un fond plus clair.
En plus d'être classées soit en clair soit en sombre, les nébuleuses reçoivent aussi des noms. Charles Messier, un astronome français, a commencé à cataloguer des objets non-étoiles au 18ème siècle. Au lieu d'utiliser des noms, il a utilisé des chiffres. Le premier objet qu'il a répertorié était la nébuleuse du Crabe en Taureau, qu'il désigna Messier-1, ou M-1. Il a désigné la nébuleuse de l'Anneau M-57. Galaxies a également fait sa liste. La galaxie d'Andromède, le 31e objet qu'il a enregistré, est devenu M-31. Dans le 19ème siècle, les astronomes amateurs ont donné des noms communs à presque tous les objets Messier, en fonction de leur apparence. C'est ainsi que des noms tels que la nébuleuse de l'haltère, la nébuleuse de la tête de cheval et la nébuleuse de la chouette sont entrées dans le lexique astronomique. Quelques nébuleuses, comme la nébuleuse d'Orion, ont été nommés d'après la constellation dont ils semblent faire partie.
Peu de noms, cependant, allusion au rôle vital que jouent les nébuleuses dans le cosmos. Sur la page suivante, nous apprendrons que les nébuleuses font plus que briller joliment dans le ciel nocturne.
Le schéma de classement décrit ci-dessus, bien qu'utile, semble impliquer qu'une nébuleuse est constante et immuable, existant dans un état pour toujours. Ce n'est pas le cas. Les différentes nébuleuses lumineuses et sombres représentent en fait différentes étapes de l'évolution stellaire. Examinons ce processus évolutif pour comprendre comment les nébuleuses agissent comme un berceau de formation d'étoiles.
Dark Nebulae :les graines sont plantées
Nous savons déjà que les nébuleuses sont des nuages de faible densité. On sait aussi, intuitivement, que les étoiles sont des objets très denses. Si une nébuleuse doit servir de berceau aux étoiles, puis ses matériaux de base - les particules de poussière et l'hydrogène et l'hélium gazeux - doivent être rassemblés et comprimés en une "boule" de matière relativement petite. Comme il s'avère, ce processus de condensation se produit dans diverses régions à travers les nébuleuses sombres ( nébuleuses par réflexion , également, qui ne sont en réalité que des nébuleuses sombres qui reflètent la lumière des étoiles proches).
La gravité est la force qui entraîne la condensation. Comme une boule de poussière et de gaz se contracte sous sa propre gravité, il commence à rétrécir et son noyau commence à s'effondrer de plus en plus vite. Cela provoque l'échauffement et la rotation du noyau. À ce stade, le matériau condensé est appelé un Protoétoile . Une nébuleuse peut avoir plusieurs protoétoiles, dont chacun est destiné à être un système stellaire individuel.
Certaines protoétoiles ont moins de masse que notre soleil. Elles sont si petites qu'elles ne peuvent pas initier les réactions thermonucléaires si typiques des étoiles. Même encore, ces objets peuvent briller faiblement parce que la force de gravité les fait continuer à rétrécir, qui libère de l'énergie dans le processus. Les astronomes étiquettent ces objets naines brunes pour décrire leur petite taille et leur puissance de sortie relativement insignifiante.
Les autres protostars sont plus grosses, beaucoup plus massive que notre propre soleil. Ces grandes protoétoiles continuent de se contracter, mais au lieu de produire de la chaleur par la seule contraction, ils commencent à convertir l'hydrogène en hélium dans un processus connu sous le nom de fusion thermonucléaire . À ce point, la phase de protoétoile est terminée et une véritable étoile commence à se former. Autour, il y a un nuage tourbillonnant de poussière et de gaz résiduels - le matériau même qui peut se construire, sur des milliards d'années, un système de planètes et de lunes.
Nébuleuses d'émission :une étoile est née
Quand une protoétoile devient un objet auto-irradiant, alimenté par ses propres réactions thermonucléaires, il devient une vraie star. Si c'est assez massif, une étoile peut ioniser la matière nébulaire, produisant une zone de fluorescence autour d'elle. La nébuleuse noire, maintenant brillant, devient une nébuleuse en émission.
Une seule nébuleuse à émission peut être remplie de nombreuses étoiles nouveau-nées. Un bon exemple est la nébuleuse du cône, dans Monoceros la Licorne, une zone de formation active d'étoiles. La nébuleuse du Cône fait partie d'un énorme nuage d'hydrogène gazeux qui abrite de nombreuses étoiles flambant neuves, dont la luminosité varie considérablement car beaucoup sont encore enveloppés de nuages et de poussière. L'étoile la plus brillante associée à la nébuleuse du Cône est S Monocerotos.
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La nébuleuse du Cône n'est en fait qu'une petite partie d'un nuage nébulaire beaucoup plus grand.
Les nébuleuses peuvent également marquer le site de la disparition d'une étoile. Sur la page suivante, nous allons voir comment cela peut arriver.
Il existe deux types de nébuleuses lumineuses qui sont associées, pas avec la naissance des étoiles, mais avec la mort des étoiles. Les premiers d'entre eux sont nébuleuses planétaires , ainsi appelés parce que ce sont des objets ronds qui ressemblent à des planètes. Une nébuleuse planétaire est l'atmosphère extérieure détachée d'une étoile géante rouge, qui est l'une des dernières étapes du cycle de vie d'une étoile de taille moyenne. C'est ainsi que naissent les nébuleuses planétaires :
Un bon exemple de nébuleuse planétaire est la nébuleuse des Esquimaux, qui est situé à environ 5, 000 années-lumière de la Terre dans la constellation des Gémeaux. Découvert par William Herschel en 1787, la nébuleuse tire son nom parce que, vu à travers des télescopes au sol, il ressemble à un visage entouré d'une parka en fourrure. La parka est en fait un anneau de matière s'échappant d'un centre, étoile mourante.
Si une étoile est assez massive, il ne meurt pas comme une géante rouge, mais comme une supernova. UNE supernova se produit lorsqu'une étoile explose et projette la majeure partie de sa matière dans l'espace. Lorsqu'une supernova implique un binaire, ou système deux étoiles, c'est connu comme un Supernova de type 1 . Lorsqu'une supernova implique une étoile solitaire, c'est connu comme un Supernova de type 2 .
Dans les supernovas de type 1, une étoile dans le système binaire est une naine blanche, une étoile mourante qui a consommé presque tout son hydrogène. La naine blanche tire de la matière des couches externes de son étoile compagne. Ce matériau brûle dans les régions extérieures du nain, faisant chauffer son noyau à des températures extrêmes. Comme la naine blanche est consommée dans une réaction d'emballement, ça explose, expulsant ses restes dans un vaste nuage - une nébuleuse. En moyenne, une supernova de type 1 se produit dans une galaxie une fois tous les 140 ans [source :Ronan].
Les supernovas de type 2 se produisent plus fréquemment, peut-être une fois tous les 91 ans dans une galaxie [source :Ronan]. Dans une supernova de type 2, une seule étoile subit un effondrement soudain. Le noyau d'une telle étoile devient massivement dense - une boule de neutrons serrée. Alors que le reste de la matière de l'étoile tombe sous son propre poids, il frappe le noyau avec une telle force qu'il "rebondit" vers l'extérieur dans une magnifique explosion. Cette explosion forme une nébuleuse visible qui peut être observée facilement depuis la Terre.
La supernova de type 2 la mieux étudiée est la nébuleuse du crabe, découvert en 1054 après JC par des astronomes chinois et arabes, qui croyaient regarder une nouvelle étoile. L'"étoile" s'éclaircit pendant plusieurs semaines et, d'ici juillet, peut être observé pendant 23 jours, même pendant la journée. Il est resté visible à l'œil nu pendant environ deux ans. La supernova SN1987A, dans le Grand Nuage de Magellan, est une autre supernova de type 2 qui a explosé en 1987. Sa nébuleuse s'est étendue au diamètre de l'orbite terrestre autour du Soleil -- 300 millions de kilomètres -- en seulement 10 heures [source :Ronan].
Vous pourriez penser que de telles découvertes sont rares, mais comme nous le verrons dans la section suivante, les astronomes continuent de découvrir de nouvelles nébuleuses et de découvrir de nouvelles choses sur les nébuleuses qui ont été étudiées pendant des années.
Avec l'aimable autorisation de la NASA et du STScI
La nébuleuse du Crabe est un vestige de supernova de type 2 dans la constellation du Taureau.
Les scientifiques continuent d'élargir leur compréhension des nébuleuses, même étudiées depuis longtemps. La plupart de ces progrès sont dus aux améliorations apportées aux télescopes et à d'autres technologies d'observation. Le télescope Hubble a révélé de nombreux détails sur les nébuleuses. En 2005, le télescope spatial a capturé la vue la plus détaillée de la nébuleuse du Crabe dans l'une des plus grandes images jamais assemblées par l'observatoire. Et en 2006, le télescope Spitzer (lancé en 2003 sous le nom de télescope spatial infrarouge) a collecté des données inédites sur la nébuleuse d'Orion.
L'œil infrarouge de Spitzer en a trouvé 2, 300 disques de matériau formant des planètes qui étaient soit trop petits soit trop éloignés pour être vus par la plupart des télescopes traditionnels balayant Orion dans le domaine visible du spectre électromagnétique. Spitzer a également révélé environ 200 "bébés" étoiles qui n'avaient pas encore développé de disques planétaires [source :NASA Jet Propulsion Laboratory].
Ce sont les merveilles que les sondes spatiales telles que Pioneer 10 peuvent rencontrer lors de leur voyage à travers la galaxie. Explorateurs de l'espace, cependant, peut ne jamais profiter d'un aperçu de première main des nébuleuses. Orion, l'usine stellaire la plus proche de notre planète natale, se trouve à environ 1, 450 années-lumière de la Terre.
Pour en savoir plus sur les nébuleuses, astronomie et sujets connexes, jetez un oeil aux liens sur la page suivante.
La découverte de disques formant des planètes dans la nébuleuse d'Orion a d'énormes implications. Plus que jamais, les astronomes pensent qu'un autre système stellaire comme notre système solaire peut contenir une planète analogue à la Terre - une planète qui a juste les bonnes conditions pour soutenir la vie telle que nous la connaissons. En février 2008, les astronomes ont peut-être même trouvé un système, situé 5, 000 années-lumière à travers la galaxie, ça pourrait être un candidat. Le système contient une étoile rougeâtre environ la moitié de la masse de notre soleil, ainsi que deux planètes géantes gazeuses qui ressemblent à Jupiter et à Saturne. Bien que les astronomes n'aient pas pu observer d'analogue de la Terre, ils croient qu'il pourrait exister dans une orbite intérieure beaucoup plus proche de l'étoile. Et de tels systèmes stellaires ne sont pas rares. Il peut y en avoir des centaines, des milliers ou des millions de tels systèmes se sont répandus dans les confins du cosmos. [source :Le New York Times]
Publié à l'origine :18 juin 2008
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