Astronomie-sciences

Description
L'origine du nom « Pléiades » provient de la mythologie grecque : les Pléiades sont sept sœurs, filles d'Atlas et de Pléioné : Astérope, Mérope (ou Dryope, ou Aéro), Électre, Maïa, Taygète, Célaéno (ou Sélène) et Alcyone.

On dénombre aujourd'hui environ 500 étoiles composant cet amas, dont une douzaine sont visibles à l'œil nu. Il s'étend sur 2°, soit l'équivalent de 4 fois le diamètre apparent de la Lune. Sa densité est donc relativement faible par rapport aux autres amas ouverts. L'âge de l'amas est estimé à 100 millions d'années, mais il ne devrait pas vivre longtemps puisqu'il devrait se séparer dans 250 millions d'années, en partie à cause de sa faible densité. Il s'agit bien ici de la vie de l'amas et non des étoiles le composant.

Les 9 étoiles les plus brillantes de l'amas tirent leur nom des 7 sœurs et leurs parents. Leurs magnitudes sont comprises entre 2,86 et 5,44, donc accessible à l'œil nu. Astérope a la particularité d'être une étoile double.


L'histoire de leur découverte
Les Pléaides sont connues depuis l'Antiquité, puisque la plus ancienne référence écrite de cet objet remonte au poète Hésiode (700 av. J.-C.). Une représentation picturale de cet amas se retrouve aussi sur le disque de Nebra daté du début de l'âge du bronze (1600 av. J.-C.). La « constellation » des Pléiades est également citée dans de nombreuses cultures et religions. À l'époque d'Hésiode, on croyait à son influence sur l'agriculture (un peu comme la Lune de nos jours). Elle apparaît également dans l'Odyssée d'Homère, ainsi qu'à trois reprises dans la Bible.

Le 4 mars 1769, Charles Messier ajoute cet amas à son catalogue astronomique. En 1846, l'astronome allemand Johann Heinrich von Mädler note que les étoiles n'ont pas de mouvement mesurable, l'une par rapport à l'autre. Il en déduit qu'elles forment le centre d'un système stellaire bien plus large dont Alcyone serait la plus près du centre. L'hypothèse fut réfutée par les autres astronomes. On retient cependant qu'elles se déplacent bien en groupe.

Les premières photos de l'amas révèlent un nuage de poussière autour des étoiles. Cette nébuleuse réfléchit la lumière de ces étoiles, situées à proximité ou à l'intérieur. La plus brillante partie est découverte le 19 octobre 1859 par Ernst Wilhelm Leberecht, autour de Mérope ; nébuleuse répertoriée en tant que NGC 1435. En 1875, une extension du nuage est découverte autour de Maïa et classée à NGC 1432. D'autres extensions sont observées autour d'Alcyone, Électre, Célaéno et Taygète en 1880. La structure complexe du nuage est finalement révélée par les frères Henry et Isaac Roberts entre 1885 et 1888.

Cette nébuleuse n'est pas un reste du nuage de poussière originel qui a donné naissance aux Pléiades. En effet, les deux objets n'ont pas la même vitesse apparente. L'amas aura croisé ce nuage sur son chemin.

Anecdote à propos des Pléiades : le nom japonais de l'amas est Subaru, qui signifie « unité ». En 1953, 5 firmes japonaises ont fusionnées pour former « Fuji Heavy Industries Ltd ». Ce nouveau groupe a adopté l'amas Subaru en tant que nom et logo de la marque de voiture bien connue.


Comment l'observer

Carte schématique du cielGrâce aux fortes magnitudes des étoiles le composant, cet amas est visible à l'œil nu dans le ciel d'automne. Il est situé dans la constellation du Taureau à proximité de l'axe formé par les étoiles : Sirius (Grand Chien) - Ceinture d'Orion (Orion) - Aldébaran (Taureau).

En plus d'être un bel objet, c'est aussi un excellent test d'acuité visuelle ! On distingue rapidement 5 étoiles, puis, au fur et à mesure que l'œil s'accommode, d'autres étoiles apparaissent. Ainsi, jusqu'à 10-11 étoiles sont visibles si les conditions météo sont bonnes.

Avec une paire de jumelles, ou un télescope avec un champ large, on obtiendra bien plus d'étoiles. C'est de cette manière que l'amas donnera le plus de satisfaction. Avec des télescopes plus puissants ou avec un champ plus étroit, seule une partie de l'amas sera visible.

La nébuleuse ne se dévoile véritablement qu'en photographie.

IMAGE : Barnard 68, un globule de Bok composé de gaz et de poussière situé à 410 années-lumière. Sa température est de 16 Kelvins, sa masse deux fois celle du Soleil, sa taille 12500 unités astronomiques. Les forces de gravité et de pression sont encore en équilibre, mais les observations montrent que le nuage risque à tout moment de s'effondrer sur lui-même pour donner naissance à une nouvelle étoile. Crédit : ESO/VLT

Il peut paraître étonnant que des ensembles aussi énormes que les nuages moléculaires géants puissent exister car la force de gravité devrait les faire s'effondrer sur eux-mêmes. En fait, plusieurs processus interviennent pour assurer une relative stabilité. D'abord, les étoiles proches réchauffent le gaz des nuages, ce qui se traduit par une agitation des molécules, donc par une force de pression interne qui peut résister à l'effondrement. Ensuite, le nuage n'est pas immobile mais tourne sur lui-même. Les molécules de gaz sont de ce fait soumises à une force centrifuge qui les empêche de tomber vers le centre du nuage. Enfin, le champ magnétique interstellaire est également à l'origine d'une force contribuant à la stabilité.

Cette situation ne dure cependant pas éternellement car certains facteurs peuvent rompre l'équilibre et déclencher un effondrement gravitationnel. Une première possibilité est le passage du nuage dans une zone de haute densité de matière. Notre Galaxie n'a pas une répartition de matière uniforme mais contient des zones plus denses que la moyenne. Lorsqu'un nuage moléculaire géant traverse une de ces zones, il subit une force de compression qui peut rompre l'équilibre et provoquer un effondrement gravitationnel. Une autre cause possible est l'explosion d'une supernova. Cet événement donne lieu à une formidable onde de choc qui compresse violemment les régions qu'elle traverse et peut donc provoquer l'effondrement gravitationnel d'un nuage moléculaire géant. C'est d'ailleurs ce scénario qui est retenu pour expliquer la formation du Soleil.

Fragmentation

Une fois la stabilité rompue, un nuage moléculaire géant ne va pas simplement se contracter. Il commence d'abord par se fragmenter en blocs de plus en plus petits. Ce processus fut étudié par le physicien britannique James Jeans qui montra au début du siècle qu'un nuage de gaz soumis aux exigences opposées de la force de gravitation et de la pression interne finit par se contracter si sa masse est supérieure à un certain seuil, appelé la masse de Jeans. Ce seuil est d'autant plus faible que le nuage est dense et d'autant plus grand que la température est élevée. Ainsi, un nuage dense se contractera plus facilement qu'un nuage ténu, et, pour une densité donnée, un nuage froid s'effondrera plus aisément qu'un nuage chaud. La masse de Jeans dicte la taille des nuages susceptibles de s'effondrer et ce sont les variations de cette masse critique avec la température et la densité qui déterminent le déroulement des événements après la rupture de l'équilibre.

A l'intérieur du nuage moléculaire géant dont l'équilibre vient d'être rompu, des blocs de la masse de Jeans deviennent indépendants de l'ensemble et commencent à se contracter. Au fur et à mesure de la compression, la densité s'accroît dans chacun de ces blocs, ce qui y fait baisser le seuil critique de Jeans. En conséquence, une nouvelle série de fragmentations commence et chacun des blocs se subdivise lui-même en nuages plus petits et plus denses. La masse de Jeans continue donc à baisser et ainsi de suite. Une succession de divisions se déroule qui donne naissance, à partir d'un nuage géant, à une grande quantité de fragments de plus en plus petits.

Le processus de fragmentation finit par s'arrêter. Jusqu'à présent, les nuages étaient transparents et le rayonnement pouvait donc s'échapper librement. C'est lui qui débarrassait le nuage de son surplus d'énergie. Mais à un certain moment, les blocs de gaz atteignent une densité suffisante pour devenir opaques et empêchent alors le rayonnement d'accomplir sa tâche d'élimination de l'excès d'énergie. Par conséquent, la température du nuage, qui était stable jusque là, commence à monter, ce qui se traduit par une augmentation de la masse de Jeans. Les nuages les plus petits, apparus quand le seuil critique était au plus bas, sont alors trop peu massifs pour se fragmenter et tout le processus s'arrête.

Naissance d'une étoile

Lorsque la fragmentation s'arrête, chaque petit nuage de gaz est devenu une protoétoile qui continue à se contracter et à s'échauffer en convertissant son énergie gravitationnelle en énergie thermique. Le rayonnement peut encore partiellement s'échapper. La température reste donc modérée et la lumière de l'étoile se situe dans l'infrarouge. Mais la contraction continue et le gaz devient finalement opaque. La température de la protoétoile atteint alors plusieurs milliers de kelvins et l'astre se met à briller dans le domaine visible. Comme ses dimensions sont encore énormes, la protoétoile est alors extrêmement brillante. A ce stage de sa vie, le protosoleil était par exemple 100 fois plus brillant que de nos jours.

Au centre de l'astre, la densité et la température augmentent de plus en plus. Arrive finalement le moment où la température centrale atteint 10 millions de degrés et où les réactions nucléaires de fusion de l'hydrogène se déclenchent. A ce moment, une énorme quantité d'énergie est produite qui donne naissance à une forte pression interne s'opposant à la force de gravité et stabilisant l'astre. La contraction s'arrête et c'est le début de la vie de l'étoile sur la séquence principale.

La durée de la formation d'une étoile est beaucoup plus courte que sa longévité sur la séquence principale. Elle dépend fortement de la masse de l'étoile considérée. Elle est ainsi de plusieurs dizaines de millions d'années pour une étoile comme le Soleil, mais de moins de 100 000 ans pour un astre de 10 masses solaires.

Notons encore, pour être complet, que toutes les étoiles ne naissent pas dans des nuages moléculaires géants. Certaines, parmi les moins massives, se forment à partir de nuages moléculaires plus petits, dont les dimensions peuvent descendre jusqu'à moins d'un parsec, appelés les globules de Bok.

IMAGE : Cette nébuleuse par réflexion s'appelle NGC 1999. Elle n'émet pas de lumière elle-même, mais reflète la lumière de l'étoile brillante en son sein. La tache noire devant NGC 1999 est un nuage froid de gaz et de poussière qui bloque la lumière de la nébuleuse et apparaît donc très sombre. Crédit : NASA/STScI

Les énormes étendues qui séparent les étoiles ne sont pas vides comme les astronomes l'ont longtemps pensé. Elles sont en fait remplies de ce que l'on appelle le milieu interstellaire, qui compte pour environ 10 pour cent de la masse totale de matière dans une galaxie, le reste se trouvant dans les étoiles. Ce milieu est essentiellement formé de gaz, mais aussi de poussières et de particules énergétiques, le tout étant immergé dans un champ magnétique. Il est en interaction permanente avec les étoiles qui y naissent, y vivent et y meurent. C'est également en son sein que se produisent les interactions chimiques qui donnent naissance à des molécules très complexes.

La présence de matière dans les espaces interstellaires, déjà suggérée par l'existence de zones sombres dans le ciel, fut clairement démontrée par Robert Trumpler dans les années 1930. Cet astronome américain s'intéressait à la distance de certains amas d'étoiles. En faisant l'hypothèse que tous les amas avaient la même luminosité intrinsèque et la même taille, il utilisait deux méthodes pour déterminer leur distance. L'une s'appuyait sur la mesure de leur diamètre angulaire, l'autre sur la détermination de leur luminosité apparente. Robert Trumpler se rendit compte que les deux méthodes donnaient des résultats similaires pour les amas proches, mais très différents pour les plus éloignés. Dans ce dernier cas, la luminosité apparente était nettement plus faible que ce que l'effet de distance pouvait justifier. La lumière qui nous provenait de ces amas éloignés était donc atténuée lors de son trajet, ce qui ne pouvait s'expliquer que par la présence dans des régions apparemment vides d'un milieu qui absorbait la lumière ou la diffusait.

Nous savons maintenant que ce phénomène, appelé l'extinction interstellaire, est dû à la présence de poussières qui diffusent la lumière. Une partie du rayonnement qui nous provient des amas et de tous les astres éloignés en général est déviée de sa trajectoire et perdue pour nos télescopes, ce qui explique que la luminosité apparente des objets les plus lointains est plus faible que prévue.

Un deuxième phénomène associé à la présence de matière entre les étoiles est le rougissement interstellaire. Celui-ci est dû au fait que la diffusion et l'extinction dépendent fortement de la longueur d'onde et sont plus marquées dans le bleu que dans le rouge. La forme générale du spectre d'une étoile est donc affectée par la poussière interstellaire. L'intensité dans le bleu diminue beaucoup, alors que l'intensité dans le rouge n'est que peu affectée. Pour un observateur terrestre, les étoiles apparaissent plus rouges qu'elles ne sont réellement.

Notons que le même phénomène est en jeu pour le Soleil. L'atmosphère terrestre diffuse plus la lumière solaire dans le bleu que dans le rouge. Lorsque notre étoile est basse sur l'horizon, sa lumière traverse une couche d'air très épaisse, ce qui explique son aspect rougeâtre. La lumière diffusée est quant à elle surtout bleue, ce qui donne à notre ciel sa couleur caractéristique.

Dans certaines conditions, la poussière interstellaire est directement observable. C'est le cas lorsqu'un nuage de poussière se trouve suffisamment proche d'une étoile et diffuse la lumière de celle-ci. Le nuage émet alors un rayonnement bleuâtre caractéristique et l'on parle d'une nébuleuse par réflexion.

Bien qu'elles soient responsables des effets les plus visibles du milieu interstellaire, les poussières ne représentent qu'environ un pour cent de sa masse. Leur nature précise a été déterminée en étudiant la façon dont elles diffusent la lumière des étoiles. Il a ainsi été mis en évidence qu'il s'agit surtout de petits grains solides dont les dimensions sont inférieures à un millionième de mètre. Ces grains sont composés essentiellement de carbone, d'oxygène, de silicium et de fer, et généralement entourés d'une fine enveloppe de glaces d'eau et d'ammoniac.

Les poussières ne se forment pas dans le milieu interstellaire lui-même car celui-ci est bien trop ténu pour que les rencontres de molécules y soient nombreuses. Les poussières se forment en fait dans le voisinage des étoiles en fin de vie, lorsque d'énormes quantités de matière sont éjectées, soit sous forme de vent stellaire, soit lors de l'explosion de supernovae. A bonne distance de l'étoile, la température est suffisamment basse pour que la matière éjectée se retrouve sous forme d'atomes. La densité y est également assez élevée pour que ces atomes puissent s'associer et donner naissance à des molécules complexes, puis à de minuscules grains de poussières. Ceux-ci continuent alors à s'éloigner de l'étoile et finissent par se diluer dans le milieu interstellaire.

N'est-ce pas magnifique ?!

Voila fini les vacances !
Bref continuont l'ASTRONOMIE !!
La photo montre la nébuleuse du tête de cheval ! Magnifique !