Le blog de cepheides

Publié le 9 Avril 2022 par Céphéides

Publié dans : #astronomie

DE L'ASTRONOMIE : ciel lointain (12)

Voici quelques courts articles parus sur le site Facebook du blog

VESTIGES GALACTIQUES

La galaxie qui se trouve au centre de l’image ci-dessus et qui est strictement observée par la tranche s’appelle la galaxie de l’Écharde (NGC 5907), dite aussi galaxie de la lame de couteau (pour sa forme aiguisée). Découverte par William Herschel en 1788, elle est située à 43 millions d’années-lumière, en regard de la constellation du Dragon.

Ce qui la rend un peu particulière, c’est la présence de vastes courants stellaires qui paraissent l’encercler : ces formes arquées s’éloignent jusqu’à plus de 150 000 années-lumière de la galaxie et sont à l’évidence le fruit de forces gravitationnelles. Mais d’où viennent ces étranges rubans qui dessinent ces circonvolutions tout autour de la galaxie de l’Écharde ?

Il s’agit des restes d’une galaxie naine, en fait les débris de celle-ci, qui fut désagrégée puis absorbée par la galaxie principale il y a plus de 4 milliards d’années : il ne reste donc plus de l’ancienne galaxie satellite qu’une image fantomatique…

Ce cliché rare de la galaxie de l’Écharde montre une fois de plus ce que nous savons déjà : les galaxies se forment et grossissent par absorption de galaxies plus petites jusqu’à ce que ne restent plus dans le groupe galactique que deux (ou trois) géantes qui finiront par fusionner pour n’en former plus qu’une : ce qui arrivera dans environ cinq milliards d’années à notre Voie lactée associée à la galaxie d’Andromède.

Crédit image : R Jay Gabany (Blackbird Observatory), Nouveau-Mexique (USA)

GALAXIE À NOYAU POLAIRE

Découverte par William Herschel en 1784 et située à environ 40 millions d’années-lumière de nous, en regard de l’extrémité de la constellation des Poissons, NGC 660 affiche une apparence assez particulière comme on peut le voir sur l’image ci-après. Ce type de galaxies plutôt rare est appelé « à anneau polaire » parce qu’un anneau formé de gaz et d’étoiles tourne autour de ses pôles à la perpendiculaire du plan galactique principal ce qui donne à l’ensemble une forme de croix.

Comme précédemment avec la galaxie de l’Écharde et ses reliquats fantomatiques, on pense que c’est également une capture de matière qui est responsable de cette curieuse image, matière provenant ici d’une galaxie phagocytée par NGC 660. Des forces de gravitation gigantesques expliquent les nombreuses pouponnières d’étoiles rosées répandues tout au long de l’anneau (en fait plus grand que le disque lui-même et mesurant pas moins de 50 000 années-lumière).

Un autre fait intéressant est à noter avec ce type de galaxies : on peut tenter d’apprécier les influences gravitationnelles respectives de la matière noire qui entoure à la fois le plan principal et l’anneau en calculant les vitesses de rotation spécifiques des deux immenses formations stellaires.

Image : crédit & copyright : CHART32 Team; Traitement - Johannes Schedler

(ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U).

HH24, NAISSANCE D’UNE ÉTOILE

La photo ci-dessus, prise par le télescope spatial Hubble, pointe un objet de Herbig-Haro (ici HH24), c’est-à-dire une nébulosité en rapport avec la naissance d’une étoile. Situé à environ 1300 années-lumière de nous, HH 24 se trouve dans le nuage moléculaire d’Orion, une nébuleuse sombre de la ceinture d’Orion.

L’étoile naissante (ou proto-étoile) n’est pas visible car cachée par un nuage de poussière et de gaz qui se comporte comme un disque d’accrétion en rotation : lorsque cette matière tombe sur la proto-étoile, celle-ci s’échauffe et d’immenses jets opposés apparaissent tout au long de l’axe de rotation de l’ensemble.

On peut alors distinguer deux traits de feu qui traversent l’ensemble de la matière interstellaire proche en induisant une infinité d’ondes de choc. Vu de Hubble, on se croirait dans un décor de science-fiction…

Crédit Image : NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA)/Hubble-Europe

ÉTOILES ET NÉBULEUSES DE POUSSIÈRE

en regard de la constellation de la Couronne australe

À environ 500 années-lumière de nous se trouve le bord nord d’une petite constellation de l’hémisphère sud nommée la Couronne australe, un endroit qui est une pouponnière d’étoiles. Toutefois, ces nouvelles étoiles ne sont pas directement observables parce que leur lumière est bloquée par de vastes nuages de poussière.

Ce sont les nébuleuses par réflexion qu’elles provoquent - immenses nuages de lumière bleue observables sur la photo - qui les révèlent : ces nouvelles étoiles ne sont pas encore assez chaudes pour ioniser le nuage de poussière (et induire des nébuleuses par émission) mais suffisamment quand même pour disperser la lumière et rendre la poussière visible.

Sur la gauche de l’image, on peut observer une petite nébuleuse jaune en émission et en réflexion (NGC 6729) qui entoure une jeune étoile variable, R Coronae Australis. Regardons encore un peu plus bas pour apercevoir de jeunes étoiles en formation dans leur cocon de poussière qui font jaillir des objets de Herbig-Haro (HH) comme ceux que nous évoquions précédemment.

Il y a soixante ans, une partie des scientifiques doutait de la réalité de la création continue d’étoiles. Son chef de file était le brillant astronome anglais Fred Hoyle qui croyait à un « état stationnaire » de l’Univers : il alla jusqu’à se moquer de ses adversaires en qualifiant, lors d’une émission radiophonique restée célèbre, leur théorie de « Big bang », appellation qui eut le succès que l’on sait. Le télescope spatial Hubble, par le simple cliché que nous venons d’étudier, aurait immédiatement convaincu Fred Hoyle de son erreur et mis tout le monde d’accord.

Crédit image : Eric Coles et Martin Pugh

ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

LES TROUS NOIRS DES GALAXIES EN FUSION

Sur l’image ci-dessus, on peut observer deux galaxies en train de fusionner, l’ensemble étant nommé ARP 299. Les scientifiques se sont servis des satellites NuSTAR et Chandra (rayons X) ainsi que du télescope spatial Hubble (lumière visible) pour étudier ce que pouvaient bien devenir les trous noirs respectifs des dites galaxies.

Ces deux galaxies sont en collision, donc en rivalité gravitationnelle depuis plusieurs millions d’années et leurs trous noirs ne sont pas encore entrés en contact direct.

Les observations montrent un fait intéressant : seul un des deux trous noirs fait son chemin vers l’autre (galaxie de gauche) : il traverse d’immenses zones de gaz et de poussière, émettant en conséquence des rayons X qui sont l’expression de l’absorption de matière (halo bleu, vert et rouge selon l’intensité de l’activité).

Pour ce qui concerne la galaxie de droite, il existe aussi un rayonnement d’énergie mais uniquement produit à l’extérieur de l’horizon du trou noir.

Lorsque la fusion des deux galaxies sera complète dans environ un milliard d’années, il ne subsistera qu’une seule galaxie dont le centre sera occupé par un trou noir supermassif. Il ne restera plus à cette galaxie - si cela est possible - que de fusionner avec une autre galaxie de son propre groupe local et ainsi de suite jusqu’à ce qu’il ne demeure plus qu’une seule galaxie géante. Le même processus est enclenché dans notre groupe local de galaxies avec la fusion programmée dans quatre à cinq milliards d’années de notre Voie lactée avec sa voisine, la galaxie géante Andromède (M31).

Crédit photo : NASA, JPL-Caltech, GSFC, Hubble, NuSTAR

LA NÉBULEUSE D’ORION, POUPONNIÈRE D’ÉTOILES

La nébuleuse d’Orion est un grand nuage de gaz s’étendant sur 33 années-lumière de large, connu et répertorié sous les sigles M42 (catalogue de Messier) ou NGC 1976 (New General Catalog) et qu’on peut voir en plein centre de la constellation d’Orion (d’où son nom). Cette zone est une véritable maternité d’étoiles, avec tellement d’astres présents qu’on la croirait illuminée de l’intérieur comme on peut le voir sur la photo ci-dessus.

On peut y distinguer l’association de la nébuleuse d’Orion M42 en rouge (couleur de l’hydrogène) et d’une nébuleuse bleue, située sur la gauche de M42, nommée NGC 1977, mais également appelée la nébuleuse de l’Homme qui court.

Le gros point bleu brillant se trouvant à droite, en bas de la tache rouge formée par M 42, est la nébuleuse NGC 1980. Cette dernière est en fait associée à un amas ouvert, c’est-à-dire un ensemble d’étoiles très jeunes et nées ensemble, encore liées entre elles par la gravitation : les étoiles de NGC 1980 ont toutes moins de cinq millions d’années d’âge.

À gauche de la nébuleuse bleue NGC 1977, on aperçoit des étoiles bleues qui appartiennent à une autre nébuleuse NGC 1981, également un amas ouvert mais plus ancien regroupant une cinquantaine d’étoiles approximativement âgées de 150 millions d’années.

Concernant la nébuleuse d’Orion et sa voisine NGC 1977, grâce à la technologie infrarouge qui explore les zones froides, on arrive à présent à objectiver les étoiles très jeunes cachées dans les épais nuages de gaz et de poussière. Ici, le gaz brillant de la constellation d’Orion baigne les nouvelles étoiles jeunes et chaudes situées à la frontière du nuage moléculaire géant. En plein centre de la nébuleuse, se trouvent quatre étoiles bleues qui forment une espèce de trapèze : leur lumière est absorbée par les atomes de gaz qui la réémettent (d’où le terme de nébuleuse par émission) selon leur structure propre et donc dans des couleurs différentes, à savoir rouge pour l’hydrogène et l’azote, vert pour l’oxygène. Ce sont ces réémissions à grande distance qui trahissent la présence des nouvelles étoiles, autrement cachées en lumière visible.

Crédit & Copyright: Tony Hallas

GALAXIE SPIRALE COTONNEUSE NGC 4414 ET MATIÉRE NOIRE

Un tiers des galaxies spirales appartient au groupe dit des galaxies spirales cotonneuses. En quoi une spirale cotonneuse est-elle différente d’une spirale plus classique comme notre Voie lactée ? Eh bien, chez une cotonneuse, les bras spiraux n’existent pas de façon individuelle ou bien sont irréguliers ou discontinus. (voir l’image ci-dessus de la galaxie cotonneuse NGC 4414 par le télescope spatial Hubble). Ces objets font partie des galaxies spirales irrégulières.

La spirale cotonneuse NGC 4414 est située approximativement à 62 millions d’années-lumière de nous, en regard de la constellation de la Chevelure de Bérénice et elle est d’une taille d’environ moitié moindre que celle de la Voie lactée. Ce qu’il est particulièrement intéressant de noter, c’est que les étoiles situées près du bord (visible) de la galaxie tournent beaucoup plus vite que ne le voudrait la seule présence de la matière visible : il faut donc un autre intervenant pour expliquer cette étrangeté et c’est bien sûr la présence d’une importante quantité de matière noire qui vient à l’esprit.

Depuis les années 1930, les scientifiques se sont en effet acharnés à calculer les vitesses de rotation des étoiles dans les galaxies et ils ont pu constater que cette vitesse ne diminue pas comme elle devrait au fur et à mesure que l’on s’éloigne du centre galactique : il existe donc un halo invisible entourant la galaxie qui, au total, est bien plus grosse que ce que l’on voit (ou croit voir). Cette matière noire ne pouvant en aucun cas se trouver dans le disque galactique lui-même (le mouvement des étoiles en montrerait les signes indirects), ce sont ces halos (prolongeant celui visible de la galaxie ou, parfois, perpendiculaire à lui) qui sont les objets de toutes les recherches.

Le galaxies spirales cotonneuses, par leur compacité apparente, sont un moyen différent d’apprécier la distribution des deux matières visible et noire.

Crédit : NASA, ESA, W. Freedman (U. Chicago) et al., & the Hubble Heritage Team (AURA/STScI), SDSS; Traitement: Judy Schmidt

RS PUPPI, VRAIE CÉPHÉIDE DANS LA VOIE LACTÉE

Une céphéide est une étoile géante ou supergéante de couleur jaune dont la masse représente entre 4 à 15 fois celle du Soleil tandis qu'elle est de 100 à 300 000 fois plus lumineuse que lui. Sa caractéristique principale est que son éclat varie de manière périodique de 0,1 à 2 magnitudes (la magnitude est l’éclat apparent d’une étoile) selon une période fixe comprise entre 1 et 100 jours. C'est d'ailleurs la raison pour laquelle les céphéides sont également appelées « étoiles variables », le terme céphéide provenant de la première d'entre elles découverte dans la constellation de Céphée.

Au centre de l’image ci-dessus resplendit l’extraordinaire RS Puppi (constellation de la Poupe, hémisphère sud) trônant au centre d’une immense nébuleuse par réflexion. Dix fois plus massive que le Soleil, elle est 15 000 fois plus lumineuse. RS Puppi est une céphéide variant de façon totalement régulière sur une période de 40 jours. Ces changements de nébulosité si constants permettent par certaines méthodes (mesure du retard et de la taille angulaire de la nébuleuse) de déterminer exactement la distance de l’étoile : ici, 6 500 années-lumière avec une marge d’erreur de moins de 90 années-lumière, c’est-à-dire très faible.

C’est avec des céphéides comme celle-ci que les scientifiques ont pu déterminer les distances de l’univers (par la relation période-luminosité de Leawitt), et notamment la place de la Voie lactée dans le grand concert des galaxies.

Image : la céphéide RS Puppi (crédit-photo : Crédit : NASA, ESA, Hubble Heritage Team)

(photo : RS Puppi cepheides)

AMAS GLOBULAIRE 47 TUCANAE (NGC 104)

L’objet que l’on peut voir sur l’image ci-dessus est un amas globulaire. Ce type de structure est celui d’un amas stellaire très dense, contenant typiquement plusieurs centaines de milliers d'étoiles. Celles-ci sont généralement des géantes rouges mais certains de ces amas contiennent des géantes bleues (les traînards bleus) qui sont des étoiles nouvellement formées, probablement par fusion d’étoiles plus anciennes sous la pression des forces gravitationnelles générées par la proximité de notre galaxie.

Les amas globulaires, au nombre d’environ 150 à 200 autour de la Voie lactée, sont très anciens car ils ont été formés à peu près en même temps que notre galaxie, il y a environ 13 milliards d’années, peu de temps après le Big bang.

L’amas 47 Tucanae (ou 47 Tuc) de la photo est un superbe objet astronomique visible dans l’hémisphère sud, en regard de la constellation du Toucan et à proximité de la petite galaxie satellite, le Petit Nuage de Magellan. Situé à 13 000 années-lumière de nous, sa proximité avec le Petit Nuage n’est bien sûr qu’apparente, celui-ci se situant bien au-delà, à environ 210 000 années-lumière. 147 Tuc, très dense, contient plusieurs millions d’étoiles s’étalant sur moins de 120 années-lumière : pour un éventuel habitant d’un système stellaire local, les nuits doivent être particulièrement brillantes…

Le cœur de 47 Tuc est spécialement étincelant, marqué à sa périphérie par de nombreuses géantes rouges qui confèrent à l’ensemble un éclat jaunâtre.

Image : crédit & copyright: Ivan Eder (NASA)

DES FANTÔMES DANS L’ESPACE

Si nos grands anciens avaient possédé les instruments de notre époque et qu’ils aient alors regardé en direction de Cassiopée, ils auraient été effrayés de découvrir dans les cieux des formes étranges, tels ces fantômes comme sortis du néant (voir photo ci-dessus). Il s’agit en fait des nuages IC 63 (à droite) et IC 59 (à gauche).

Ils ne sont éloignés de nous que de 600 années-lumière ce qui est peu à l’échelle du cosmos (mais immense à l’échelle humaine puisqu’il faudrait, dans le meilleur des cas, plus de 3000 ans pour se rendre sur place à partir de la Terre). C’est la géante bleue Gamma Cassiopae, cataloguée en tant qu’étoile variable irrégulière, qui éclaire la scène.

Le nuage de gauche apparaît en bleu en raison de la poussière réfléchie par les étoiles environnantes tandis que le nuage de gauche, de teinte rouge, témoigne de l’action ultraviolette de Gamma Cassiopae, plus proche puisque à moins de quatre années-lumière de lui. L’ensemble étoile et nuages fantomatiques s’étend sur environ 10 années-lumière.

Crédit -image : Ken Crawford (Rancho Del Sol Obs.)

ASD de NASA / GSFC & Michigan Tech. U.

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