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11 mars 2007 7 11 /03 /mars /2007 13:13

 

Cette curiosité cosmique fut improprement appelée nébuleuse planétaire par les astronomes anciens dont les moyens d'investigation de faible puissance ne distinguaient du phénomène qu'une forme habituellement sphérique qu'ils assimilèrent à la forme d'une planète. Elle n'a, en fait, rien à voir avec une planète mais avec la fin de vie d'une étoile peu massive. Une suite d'événements au cours de cette fin de vie engendrent les effets spectaculaires qui ont fait la réputation du phénomène et dont on donnera quelques  beaux exemples ci-dessous.

Voici brièvement et simplement comment se déroulent les choses : Au centre de l'étoile, les réactions nucléaires de fusion ont brûlé les réserves d'hélium et, faute de combustible, vont s'arrêter. Manquant d'énergie, le centre de l'étoile va subir un effondrement gravitationnel qui va rendre possible la relance de la fusion dans la couche d'hélium périphérique au noyau, elle-même entourée d'une masse énorme d'hydrogène trop froide, quant à elle, pour participer à la fête. La structure du centre de l'étoile devenue plus complexe va connaître une existence agitée avec des spasmes périodiques qui vont éjecter dans l'espace les couches externes de l'étoile juqu'à lui faire perdre la plus grande partie de sa masse. Le noyau résiduel très énergétique va produire pendant des milliers d'années de puissants rayonnements qui vont exciter les couches de gaz éjectés dans l'espace et les faire réémettre à différentes longueurs d'onde et dans le spectre de la lumière visible. La nébuleuse sera observable tant que les nuages de gaz éjectés seront suffisamment denses pour émettre une lumière perceptible par nos instruments. C'est la forme globalement concentrique des couches de gaz éjectées qui donne au phénomène sa forme arrondie ou "patatoïde" habituelle. Voilà pour la description sommaire.

Voyons-en maintenant quelques superbes exemples :

 

 La nébuleuse NGC6543 surnommée "oeil de chat" fut la première à être découverte par les astronomes. Ell présente une structure complexe dans laquelle s'enchevêtrent différentes enveloppes de gaz plus ou moins concentriques, résultat des projections de gaz à grande vitesse lors des spasmes de fin de vie de l'étoile. Elle présente également deux excroîssances gazeuses diamètralement opposées à l'extrême périphérie, correspondant aux jets les plus anciens. L'âge estimé de la nébuleuse est de 1.000 ans. L'étoile résiduelle au centre est une naine blanche.

 

 Le télescope spatial HUBBLE nous montre ici le "last Hurrah" d'une étoile semblable à notre soleil terminant classiquement sa vie en projetant dans l'espace ses couches extérieures de gaz qui forment un cocon autour de l'étoile naine résiduelle (le minuscule point blanc au centre de l'image). La lumière UV émise par cette étoile illumine l'ensemble du cocon gazeux et le fait réémettre dans différentes longueurs d'onde dont celles du spectre visible. A remarquer la forme "lobée" de la nébuleuse par opposition à la forme "planétaire" habituellement rencontrée.

 

 Voici la plus fameuse des nébuleuses planétaires la "Ring Nebula" et son épaisse barrière légèrement ellipsoïde de couches de gaz éjectées il y a des milliers d'années par l'étoile mourante (le point blanc minuscule au centre de l'image) qui semble flotter dans une chaude brûme de gaz bleutée. Située à environ 2.000 LY (années-lumière) de la Terre dans la direction de la Constellation de la LYRE, cette nébuleuse assez ancienne possède un diamètre de l'ordre de 1 LY (soit 10.000 milliards de kms).

 

Voici maintenant la nébuleuse "Red Spider" (araignée rouge) dans la Constellation du SAGITTAIRE, à environ 3.000 LY de la Terre avec ses vagues énormes sculptées dans ses deux lobes. Son étoile, au centre, est l'une ds plus chaudes rencontrées à ce jour par les astronomes. Les formes de vagues ont été créées par les chocs supersoniques engendrés par la compression et le chauffage des nuages de gaz situés sur le front des lobes en rapide expansion. Sous l'effet de ces chocs, les atomes des gaz émettent de spectaculaires radiations dans le domaine du visible. 

 

 Autre curiosité, la "Eskimo Nebula" qui nous fournit la majestueuse image de fin de vie d'une étoile semblable à notre Soleil. Son nom vient de sa resemblance frappante avec un visage humain enfoui dans une parka fourrée. La zone périphérique de cette nébuleuse est tout-à-fait remarquable et semble constituée de comètes géantes fuyant radialement son noyau. Les têtes de ce pseudo-comètes sont pratiquement situées sur un cercle concentrique ayant l'étoile résiduelle pour centre, ce qui suggère une gigantesque éjection initiale lors du "commencement de la fin" de la vie de l'étoile. Le coeur de la nébuleuse, quant à lui, présente une structure complexe et très imbriquée, composée d'enveloppes et de filaments gazeux.

 

Enfin, l'une des plus surprenantes, la "Boomerang Nebula", nom impropre qui lui fut donnée lors des premières observations du phénomène dans les années 80 (avant le télescope spatial HUBBLE à qui nous devons cette image). L'observation beaucoup plus précise de nos jours, montre cette superbe image en forme de noeud papillon finement striée de filaments gazeux. Repérée dans la Constellation du CENTAURE, à environ 5.000 LY de la Terre cette nébuleuse présente deux caractéristiques exceptionnelles : La première, c'est sa température (-272 degrés Kelvin), à un degré près du froid absolu, plus froide que le rayonnement fossile issu du Big Bang ! ce qui en fait l'endroit le plus froid, connu à ce jour, de l'univers. Cette température extrême est due à l'énorme vitesse d'éjection des gaz dans l'espace environnant (à des vitesses de 500.000 kms/h, soit "seulement" 0.5 pour mille de la vitesse de la lumière !). La seconde caractéristique, c'est sa forme tout-à-fait inhabituelle et encore inexpliquée à ce jour. Les spécialistes avancent l'hypothèse de l'extrême jeunesse du phénomène qui n'aurait pas encore atteint ses formes définitives.

La fin de vie d'une étoile moyenne est un phénomène relativement courant dans l'Univers et il existe dans notre propre galaxie, la Voie Lactée, des milliers de nébuleuses de ce type. La finesse d'observation des télescopes actuels nous pemet d'en apprécier toute la beauté.

NB : Les images présentées ci-dessus sont issues du site public : http://www.spacetelescope.org/

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12 février 2007 1 12 /02 /février /2007 11:10

 

 La cosmologie semblant susciter l'intérêt des lecteurs de ce modeste blog, nous allons nous intéresser aujourd'hui à un phénomène extraordinaire qui, de tous temps, a étonné l'humanité et a été transcrit dans les annales les plus anciennes : Il s'agit de la Supernova, explosion cataclysmique d'une étoile massive en fin de vie, capable de produire, dans un court laps de temps de l'ordre de quelques semaines, autant d'énergie qu'une galaxie toute entière.

Celles qui ont été aperçues dans les temps anciens ont eu lieu naturellement dans notre voisinage cosmique immédiat, c'est-à-dire dans la Voie Lactée ou sa banlieue immédiate. Nos ancêtres n'avaient que leurs yeux (jusqu'à la lunette de Galilée) pour observer le ciel alors que nous disposons maintenant de télescopes spaciaux dans toutes les gammes de rayonnement et de fréquence.

Notons au passage que ces étoiles massives sources de Supernovae sont des bienfaitrices de l'humanité. Sans elles et en particulier sans celle qui explosa, il y a 4 ou 5 milliards d'années,  dans un bras spiral de notre galaxie et qui engendra notre système solaire, nous n'existerions pas et ne disposerions pas des métaux dits lourds (au-delà du fer) tels les métaux précieux, l'uranium, etc...

Nous allons nous intéresser tout particulièrement dans la suite de cet exposé à une célèbre Supernova qui apparut dans le ciel en 1054 sous la forme d'une nouvelle étoile brillante et surprit les astronomes chinois, arabes et même indiens (ceux d'Amérique du nord, les futurs "peaux-rouges" des westerns, sans doute moins primaires qu'on ne les a imaginés par la suite !) par un éclat qui était tel qu'elle fut visible en plein jour pendant plusieurs semaines. Aujourd'hui, à l'endroit exact indiqué par les chinois de l'époque dans leurs annales, on trouve les restes de cette Supernova sous la forme de la Nébuleuse du Crabe située à environ 5.000 années-lumière - voir ci-dessous l'image d'ensemble au télescope HUBBLE de cette nébuleuse et de son réseau complexe de filaments gracieux (dus au rayonnement des cendres incandescentes qu'ils contiennent) sur un fond bleuté d'hydrogène ionisé. Les autres couleurs visibles sont liées à l'ionisation d'autres atomes, en particulier le carbone et le soufre. A noter que les rayonnements hautement énergétiques (aussi appelés rayons cosmiques) produits par une Supernova assez proche de nous, peuvent frapper la Terre et entraîner des mutations de l'appareil génétique humain, animal ou végétal pour le meilleur et pour le pire ! Autre chose encore. Les effets de l'explosion initiale se poursuivent encore de nos jours (la taille de la nébuleuse croît de ...1000 kms/sec !!) et se poursuivront pendant des milliers d'années jusqu'à dispersion complète ou création de nouveaux effondrements gravitationnels dans les nuages de poussières rencontrés en chemin !

   

 

La puissance d'investigation du télescope HUBBLE a permis de pénétrer au coeur de la nébuleuse et d'y découvrir la paire d'étoiles à l'origine du phénomène - voir l'image ci-dessous - dont celle de gauche s'est transformée en PULSAR ou étoile à Neutrons (image suivante prise sous rayons X par le télescope CHANDRA). On ne poussera pas plus loin une description technique qui pourrait lasser certains de nos lecteurs peu au fait de ces choses.

 

 

 

Une autre Supernova célèbre fut celle de 1572, observée par un jeune astronome danois de 20 ans Tycho Brahe, devenu célèbre lui-même par la suite pour avoir remis en cause, à la lumière de son observation, l'autorité philosophique d'ARISTOTE et son dogme de la perpétuelle immuabilité des cieux !! L'astronome KEPLER, autre pourfendeur de dogmes, en observa une autre en 1604 et ces deux observations à 30 ans d'intervalle ouvrirent enfin les yeux des occidentaux et contribuèrent beaucoup au développement de l'astronomie.

La première mention d'une Supernova a été faite dans les annales chinoises (encore elles) en 185 avant J.C. Le phénomène n'est donc pas si rare puisqu'une dizaine de Supernovae ont été signalées en 2.000 ans. Avec les moyens modernes d'investigation, les découvertes se chiffrent aujourd'hui par milliers.

Une dernière anecdote, enfin. On raconte que les trois Rois Mages (en fait, de braves astronomes arabes. Il est vrai qu'à l'époque savoir lire dans le ciel vous donnait une autorité de devin et de savant à laquelle ne peuvent prétendre aujourd'hui nos braves techniciens syndiqués de la Recherche Publique) se seraient mis en route pour venir honorer la naissance de JESUS, guidés qu'ils furent par l'éclat d'une Supernova qui explosa bien opportunément à l'époque...et s'arrêta pile au-dessus de Bethléem ! (on a le goût du merveilleux ou on ne l'a pas, çà ne se discute pas !). L'histoire en est bien jolie mais force est de reconnaître que, là, nous ne sommes plus vraiment dans le domaine scientifique ! 

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5 février 2007 1 05 /02 /février /2007 13:53

 

 

L'astronomie est une science passionnante et la remise en service du téléscope spatial HUBBLE dans les années 2000 après correction de ses défauts de jeunesse a permis de découvrir de fantastiques spectacles dans notre environnement proche et lointain.

Aujourd'hui, on ne fera pas appel à HUBBLE mais au téléscope spatial SPITZER de la NASA et sa caméra IR embarquée pour découvrir une incroyable facétie cosmique sous l'apparence d'un "serpent galactique"!

Situons d'abord les choses. Ce "snake" se situe à environ 11.000 années-lumière (on emploiera le sigle LY pour light-year dans la suite de l'article) de la Terre dans la direction de la constellation du Sagittaire soit grosso-modo dans la direction du coeur de notre galaxie, la Voie Lactée (Milk Way pour les anglo-saxons). à peu-près au tiers de la distance Terre-coeur galaxie. Voilà pour le positionnement. Ces distances, à l'échelle cosmique, sont bien entendu ridiculement faibles. Notre galaxie-soeur ANDROMEDE est, elle, à 2,2 millions LY et quant aux autres .. Y penser donne le vertige !! A noter au passage que l'oeil perçant de HUBBLE arrive à discerner des galaxies n'ayant que quelques millions d'années d'existence (après le Big Bang) et donc éloignées de nous de quelques 14 miliiards LY ! Une pécadille ! Les images d'HUBBLE sont évidemment beaucoup plus précises dans notre environnement local (de 0 à quelques centaines de milliers LY). Mais revenons à notre sujet :

Notre serpent galactique es, en fait, constitué d'un nuage très dense de poussières, assez large pour contenir des douzaines de systèmes solaires ! Son ventre semble être le havre d'étoiles en formation (la densité d'un nuage de poussières et de gaz stellaires est la condition première de formation d'étoiles par suite d'effondrements gravitationnelles au sein du-dit nuage). A noter la présence, dans la partie droite de l'image et dans le prolongement de notre serpent d'un autre nuage dense que les astronomes soupconnent d'être le siège de formation d'étoiles massives. Sous le dit-nuage, on distingue des régions de plus faible densité qui sont chauffées et illuminées par le rayonnement Infra-rouge des étoiles qu'elles contiennent. Les zones marginales oranges et jaunes, quant à elles, corrspondent à de monstrueux développements de nouvelles étoiles. Sous le ventre de notre serpent galactique, on peut distinguer une étoile rouge dont la masse équivaut entre 20 et 50 fois celle de notre (bien petit) soleil ! Notons encore que les nombreuses étoiles bleues se situent entre nous et le serpent et constituent donc l'avant-plan de l'image. On terminera la description avec la jolie balle rouge dans la partie basse et gauche de l'image. Il s'agit des restes d'une Supernova qui explosa il y a quelques centaines de millions d'années et qui, aux dires des spécialistes, a été pour beaucoup dans la formation de notre serpent par l'effet des radiations et vents lors de sa fin de vie et du fantastique choc lors de son explosion.

Le téléscope SPITZER, grâce à ses capacités de détection dans l'IR, a pu générer cette image invisible aux télescopes optiques à cause de l'écran de poussières de la Voie Lactée. L'épaisseur des coeurs de nuages de poussières est, en effet, telle qu'un voyageur de l'espace, s'il trouvait le moyen de s'y transporter, ne verrait absolument rien, pas même une étoile au-dessus de sa tête !

Tout cele n'est-il point fabuleux !!

 

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