Une recette cosmique simplissime

Ken Tapping, le 11 février 2015

Dans le ciel cette semaine…

  • Vénus brille au sud-ouest après le couchant; Mars est à proximité, mais est beaucoup moins lumineuse.
  • Jupiter domine le sud du firmament toute la nuit.
  • Saturne se lève vers 3 heures.
  • La Lune entrera dans son dernier quartier le 11.

Les objets célestes – étoiles, planètes, satellites, astéroïdes, comètes, météores et autres – forment une galerie très diversifiée. Les étoiles sont d’immenses sphères de gaz brûlants, de l’hydrogène surtout, qui produisent de l’énergie par des réactions de fusion nucléaire dans leur noyau. De plus petite taille, les planètes comptent sur l’étoile autour de laquelle elles gravitent pour recevoir chaleur et lumière. Elles se composent surtout de roche. Certaines sont dépourvues d’atmosphère, alors que d’autres sont enveloppées d’une couche de gaz épaisse et dense. Les lunes sont généralement de taille plus modeste et orbitent autour d’une planète. Ce sont habituellement des amas de glace et de roche, selon leur température, qui la plupart du temps, ne possèdent pas d’atmosphère, ou alors une couche très mince. Certains comme Titan font exception et baignent dans une atmosphère très dense. Les astéroïdes sont des agrégats de roche et de glace en orbite autour d’une étoile. Les comètes sont aussi des amas de glace sale de quelques kilomètres de diamètre qui passent le plus clair de leur existence aux confins de l’espace intersidéral, où les températures sont extrêmes, de sorte que les vapeurs, les substances organiques et la majorité des gaz qui les forment sont gelées de part en part. Parfois, suite à une collision, elles sont lancées sur une nouvelle orbite qui les amène plus près de leur étoile. Comme elles se réchauffent, leurs matériaux volatiles s’évaporent, les coiffant d’une magnifique traîne alors qu’elles se désintègrent lentement. Enfin, les météores sont des débris de comètes ou des reliquats de la formation du Système solaire qui s’embrasent en pénétrant dans l’atmosphère.

Curieux qu’une recette aussi simple – comportant un seul ingrédient – produise des résultats aussi variés. Tout repose sur la quantité de cet ingrédient universel disponible au départ, qui compose les nuages cosmiques. Ceux-ci renferment un mélange de gaz (surtout de l’hydrogène), de la roche, de la glace, des métaux et des substances chimiques. Le télescope spatial Hubble en a fait des photos magnifiques et saisissantes.

Il arrive qu’une perturbation vienne déstabiliser une partie du nuage qui commence alors à s’effondrer sous sa propre force gravitationnelle. Un disque en rotation comportant un noyau plus dense se forme. Parfois, c’est tout le nuage qui s’agrège.

Cela est toutefois rare en raison d’un principe fondamental : la loi de conservation du moment cinétique. C’est cette même loi qui explique qu’une patineuse qui effectue une vrille sur elle-même tourne de plus en plus vite lorsqu’elle ramène les bras contre son corps. Il est donc plus facile pour le nuage de donner naissance à une série de petits amas qui orbitent autour d’un plus gros.

Si l’amas central est suffisamment gros pour que sa température interne atteigne quelque dix millions de degrés, sous l’effet de la pression exercée par l’apport constant de nouveaux matériaux, la fusion nucléaire se déclenche et une nouvelle étoile naît. Si d’autres amas sont de taille suffisante, le nuage accouchera d’une étoile binaire ou de plusieurs étoiles. Les autres concrétions produiront d’autres types d’objets célestes. Ceux qui sont les plus proches de l’étoile verront leurs gaz s’évaporer et s’échapper en grande partie, laissant derrière un objet rocheux qui aura parfois conservé suffisamment de gaz pour avoir une atmosphère. Ce sont les planètes.

Les planètes sur des orbites plus éloignées, comme Jupiter, conservent une plus grande quantité de gaz et deviennent ainsi des géantes gazeuses. Les amas de moins de quelques centaines de kilomètres de diamètre n’exercent pas une force gravitationnelle suffisante pour retenir leur atmosphère, sauf s’ils sont très éloignés de leur étoile pour demeurer extrêmement froids. Un grand nombre de ces amas sont même trop petits pour que la gravité leur confère une forme sphérique. Ce sont les astéroïdes. Certains astéroïdes ou planétoïdes se forment à proximité d’une planète plus grosse et se mettent à graviter autour. Ce sont les lunes ou satellites. À la périphérie du disque stellaire originel, une grande quantité de fragments congelés forment une réserve naturelle de comètes.

Quantité de particules fines et grossières et de poussières n’entrent cependant jamais dans la genèse de planètes. On les voit parfois luire dans la lumière du Soleil, comme une Voie lactée fantomatique. On appelle cette lueur la lumière zodiacale. En croisant notre atmosphère à des dizaines de kilomètres à la seconde, ces poussières se transforment en étoiles filantes ou plus justement en météores. En s’accumulant au sol, ces poussières contribuent au processus continu de formation des planètes.

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

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