Big Bang et au-delà : les origines astronomiques de l’univers – 2e partie

Dans notre billet précédent, nous avons discuté du Big Bang et de la formation des galaxies, des amas globulaires et des restes de supernovæ à l’aide d’images prises dans les observatoires du parc provincial Killarney.

Dans le billet d’aujourd’hui, nous allons explorer comment les étoiles naissent et commencent leur vie.

Les nébuleuses et la formation des étoiles

Notre galaxie, la Voie lactée, est l’une des trillions de galaxies qui contiennent des étoiles, du gaz, de la poussière et de la matière noire.

Dans et parmi les étoiles d’une galaxie, nous trouvons la nébuleuse.

La nébuleuse, qui vient du mot nébuleux (signifiant brumeux ou peu clair), est un terme utilisé par les astronomes pour décrire trois types d’objets :

  • les nébuleuses en émission
  • les nébuleuses par réflexion
  • les nébuleuses obscures

Les nébuleuses en émission

Si un nuage interstellaire de gaz et de poussière est chargé par une lumière stellaire proche et devient fluorescent comme une enseigne au néon, les astronomes le qualifient de nébuleuse en émission.

D’innombrables nébuleuses en émission sont visibles dans le ciel nocturne avec un équipement adéquat. Elles apparaissent souvent de couleur rougeâtre sur les photographies en raison de la longueur d’onde de la lumière produite par les atomes et les électrons chargés.

Les nébuleuses par réflexion

S’il y a beaucoup de poussière, mais pas assez de lumière stellaire pour charger le nuage de gaz et de poussière, nous verrons souvent la lumière réfléchie par cette poussière sous forme de lumière bleuâtre.

On appelle ce type de nébuleuses des nébuleuses par réflexion.

Les nébuleuses obscures

Lorsque les astronomes scrutent le lointain et observent ses nombreuses splendeurs, ils observent souvent ce qui semble être, à première vue, des régions obscures dans les zones éloignées.

Mais les astronomes ont étudié ces zones obscures et ont déterminé qu’il ne s’agissait pas d’une absence de matière en arrière-plan, mais plutôt de nuages de poussière interstellaire si épais qu’ils obscurcissent la lumière des objets les plus éloignés.

Nous le savons parce que nous pouvons passer de la lumière visible à la lumière infrarouge, qui n’est pas aussi affectée par la poussière, et voir les objets de fond avec moins d’obscurité.

La vie de phénix des étoiles

Si les premières étoiles se sont formées uniquement à partir d’hydrogène (voir le premier billet de cette série), leur mort, souvent destructrice, a enrichi leur environnement d’ondes de choc d’une supernova remplies d’hydrogène et de nombreux autres atomes, dont les suivants :

  • l’hélium
  • le carbone
  • l’oxygène
  • le magnésium
  • le sodium
  • le fer

Pour n’en citer que quelques-uns.

La plupart des nébuleuses que nous observons aujourd’hui contiennent une pléthore d’éléments atomiques, les débris des étoiles précédentes mélangés comme l’assaisonnement à un bouillon de soupe, parmi l’hydrogène gazeux omniprésent.

Certains de ces éléments atomiques se combinent pour former des nuages moléculaires, produisant un ensemble complexe et riche de substances chimiques que la prochaine génération d’étoiles pourra utiliser pour se former.

C’est cette « soupe » de matière qui donne naissance aux nébuleuses en émission, par réflexion et obscures que nous observons. On pense que notre Soleil s’est formé exactement de cette manière, lorsqu’une explosion de supernova proche a affecté les nébuleuses dont sont issus notre propre Soleil et notre système solaire.

L’image ci-dessous représente la nébuleuse Trifide, ainsi nommée en raison des trois lobes les plus grands, visibles par ceux qui l’ont découverte il y a des centaines d’années.

La nébuleuse en émission rougeâtre à l’arrière-plan semble être divisée en ces lobes par les lignes de nébuleuse obscure devant elle. Au-dessus de la nébuleuse en émission rouge se trouve une nébuleuse par réflexion qui brille en lumière bleue.

nébuleuse
Photo : M20, la « nébuleuse Trifide », imagée par un télescope de 0,25 mètre dans la coupole Waasa Debaabing du complexe de l’observatoire de Killarney

La compression de nuages de gaz et de poussière installées, comme la nébuleuse Trifide, par l’onde de choc d’une supernova (plus d’informations sur la nébuleuse Veil), ou la collision aléatoire avec d’autres nuages interstellaires, crée des tourbillons de gaz qui commencent à se condenser entre eux.

Création d’une proto-étoile

À mesure que la masse de ces boules de gaz en condensation augmente, leur attraction gravitationnelle s’accroît et elles commencent à attirer davantage de matière. Cette boucle de rétroaction positive se poursuit jusqu’à ce que la boule de gaz devienne massive – une proto-étoile.

La grande masse d’une proto-étoile tente constamment d’écraser son noyau, ce qui provoque des densités et des chaleurs considérables dans le noyau.

Cette accumulation de chaleur finit par dépasser les 10 millions de degrés, une température suffisamment élevée pour permettre la fusion nucléaire de l’hydrogène en hélium et… une étoile est née.

Le rayonnement extérieur généré par la fusion nucléaire est si important que, au moins pendant la majeure partie de sa vie, l’étoile est capable de repousser la force écrasante de la gravité.

Photo : M8, la « nébuleuse du Lagon », imagée par un réfracteur de 0,13 mètre dans la coupole Kchi Waasa Debaabing du complexe de l’observatoire du parc provincial Killarney

Dans l’image ci-dessus de la nébuleuse du Lagon, remarquez le grand nombre d’étoiles brillantes juste à gauche du centre. Ce sont des étoiles nouvellement formées qui naissent dans leur pouponnière stellaire de gaz et de poussière.

Les étoiles sœurs partent seules en voyage

Les étoiles nouvellement formées produisent une énorme pression de radiation qui pousse le cocon nébulaire de gaz qui les entoure.

Cette pression constante est si intense qu’avec le temps, elle peut repousser complètement le gaz de la nébuleuse, ne laissant que peu de traces de leurs magnifiques maisons natales.

Ce qui reste, c’est un amas ouvert (libre) d’étoiles.

amas du canard sauvage
Photo : M11, « l’amas du Canard Sauvage », imagée par un réfracteur de 0,25 mètre dans la coupole Waasa Debaabing du complexe de l’observatoire du parc provincial Killarney

L’amas ouvert du Canard Sauvage (illustré ci-dessus) est l’un des amas ouverts les plus riches du ciel, composé d’un millier d’étoiles.

La plupart des amas contiennent entre quelques dizaines et quelques centaines d’étoiles. Le Soleil s’est formé de cette manière, mais il s’est depuis longtemps éloigné de ses étoiles sœurs, ce qui lui a permis d’entamer l’étape suivante de son voyage : l’utilisation des restes de gaz et de poussière pour former notre système solaire.

Vous voulez continuer à lire?

Pour poursuivre l’histoire des origines astronomiques de l’univers, voici les autres billets allant du Big Bang à nos parcs provinciaux et au-delà :

Remarque : À moins d’indication contraire, toutes les images astronomiques utilisées dans cette série ont été prises à l’aide de l’équipement de l’un de nos deux observatoires au parc provincial Killarney; Waasa Debaabing, « voir loin (à vue d’œil) » et Kchi waasa Debaabing, « voir très loin (à perte de vue) ».