Suivre ce blog
Editer l'article Administration Créer mon blog
2 décembre 2011 5 02 /12 /décembre /2011 14:38

 

 

 Rigel-et-nebuleuse.jpg

 

 

 

 

 

 

     Les étoiles dites primordiales sont les toutes premières étoiles ayant jamais existé dans l’univers. Elles étaient sensiblement différentes de celles que nous observons aujourd’hui dans notre ciel : leur rôle fut majeur car elles permirent d’ensemencer les générations stellaires suivantes pour aboutir, entre autres, à l’apparition de la Vie sur la troisième planète d’un système stellaire périphérique de la Voie lactée, le nôtre (et peut-être même ailleurs). Il n’est pas inintéressant de revenir sur cette première génération d’étoiles afin d’essayer de comprendre comment tout a commencé. Nous avons déjà abordé dans ce blog plusieurs aspects de ces débuts fort anciens : pour de plus amples informations, des liens avec les articles spécifiques seront chaque fois précisés.

 

 

L’Univers primitif

 

     De nos jours, la théorie dite du Big bang (voir : Big Bang et origine de l’Univers) n’est plus réellement remise en question : il subsiste certes encore des inconnues (notamment les tout premiers instants de l’Univers) mais des preuves directes sont venues conforter le schéma logique, au premier rang desquelles la découverte du rayonnement fossile sur lequel nous reviendrons. Résumons sommairement l’affaire :

 

 

. Les premiers instants

 

     Ce qui est ennuyeux avec l’appellation « Big bang » (à l’origine une Big-Bang.jpgboutade), c’est qu’elle laisse supposer une sorte d’explosion gigantesque ce qui est totalement faux puisque, par définition, une explosion se produit dans l’espace et que de l’espace, il n’y en avait pas : celui-ci s’est créé au fur et à mesure de l’expansion du tout nouvel univers. Mais enfin, usage fait force de loi…

 

     Sans revenir sur les éléments détaillés dans le sujet concerné, rappelons que les atomes se sont formés environ trois minutes après le point de départ initial (que l’on peut aussi nommer « singularité » puisque la physique classique ne peut y avoir cours) et que c’étaient forcément des atomes simples (hydrogène ou hélium). Toutefois, la température du magma originel était si intense que les électrons (négatifs) ne pouvaient pas encore se lier aux noyaux atomiques (positifs). De la même manière, les photons lumineux ne pouvaient pas encore s’échapper, d’où l’obscurité totale. Il faudra attendre environ 380 000 ans pour que la matière refroidisse suffisamment et que la lumière commence à voyager.

 

 

. Le rayonnement primitif

 

     Vers 380 000 ans et environ 3000°, un énorme « flash » est émis : la trace résiduelle de cet évènement est le fonds diffus cosmologique découvert en 1964 par Penzias et Wilson (ce qui leur valut le prix Nobel de physique), une observation qui fit définitivement pencher la balance du côté de la théorie du Big bang (voir : fonds diffus cosmologique). Visible depuis la Terre dans toutes les directions, ce rayonnement fossile possède une caractéristique remarquable : il semble parfaitement homogène… du moins à première vue.

 

 

. Les premières galaxies

 

     Quand on l’étudie de près, ce rayonnement, on s’aperçoit qu’il présente de subtiles et infimes variations - des irrégularités nommées par lesfond-diffus-cosmologique.jpg spécialistes des « fluctuations » - et c’est tant mieux. Parce que ce sont elles qui expliquent l’organisation actuelle de la matière et la formation des premières galaxies. Il n’existe évidemment aucune certitude mais la théorie la plus en vogue est la suivante : à mesure que la matière jusque là réduite à un volume encore minuscule s’est refroidie, de la matière noire s’est condensée (voir : matière noire et énergie sombre) entraînant l’accumulation de gaz. Les infimes variations que nous venons d’évoquer ont attiré gaz et matière noire vers les endroits les plus denses (les « filaments cosmiques », voir : juste après le Big bang) d’où la naissance de conglomérats qui, secondairement, ont conduit à la formation des premières galaxies et des premières étoiles exclusivement composées d’hydrogène et d’hélium, des étoiles dites « primordiales ».

 

     A quel moment apparurent ces premières structures ? Lors de récentes observations de l’espace lointain, le télescope spatial Hubble a pu mettre en évidence la présence de galaxies très tôt dans l’histoire de l’Univers : environ 600 000 ans après le Big bang (Ce fut une surprise pour les astronomes qui pensaient à une apparition progressive vers 1 à 2 milliards d’années). La formation de notre Univers, on le sait à présent, date d’environ un peu moins de 14 milliards d’années et la constitution des premières étoiles vite regroupées en galaxies s’est donc faite très tôt.

 

 

Les étoiles du début

 

     Il est finalement plus facile de comprendre l’évolution des nuages primordiaux parce que ces derniers ne possèdent aucune chimie compliquée ; ils sont en effet composés d’hydrogène et d’hélium, donc sans atomes lourds ou molécules complexes et donc sans non plus de champs magnétiques : ce sont des structures simples. A cette époque (très) ancienne, les régions les plus denses formaient assez peu d’hydrogène moléculaire mais cela a suffi pour refroidir l’ensemble. On pense que, au début, seules des étoiles supermassives (souvent d’une masse cent fois plus importante – voire plus - que celle du Soleil) se sont formées : les étoiles primordiales.

 

     Or les étoiles géantes, on l’a déjà mentionné, ont une espérance de vie supernova-explosion.jpgtrès courte (voir : mort d’une étoile), peut-être un million d’années (à comparer avec la naine jaune qu’est notre Soleil dont la vie peut durer jusqu’à 10 milliards d’années). Leurs fins de vie sont cataclysmiques et les gigantesques explosions terminales de ces premières étoiles ont pu libérer dans l’espace nombre de corps jusque là absents (soufre, fer, oxygène, or, etc.). C’est cette particularité évolutive qui fait dire que les étoiles primordiales ont ensemencé l’Univers, permettant à celles qui leur ont succédé d’intégrer des matériaux nouveaux… des matériaux sans lesquels la Vie (telle qu’on la connaît) n’aurait pas pu apparaître.

 

 

Les plus anciennes étoiles de notre Galaxie

 

     Notre galaxie, la Voie lactée (également appelée « la Galaxie ») s’est formée il y a environ 12 à 13 milliards d’années à partir d’un gigantesque nuage de gaz. Douze à treize milliards d’années, c’est presque le début de l’Univers et, à défaut d’y trouver des étoiles primordiales déjà depuis longtemps éteintes, est-il possible d’y repérer des étoiles très anciennes, celles de la deuxième génération, qui succédèrent aux étoiles primordiales ? Et si oui, où faut-il chercher ?

 

     Rappelons tout d’abord la structure d’une galaxie, par exemple celle d’une galaxie spirale comme la nôtre (voir : les galaxies et place du Soleil dans la Galaxie). Le centre d’une galaxie est occupé par un bulbe composé d’étoiles certes anciennes mais riches en éléments lourds. Autour de ce centre, se trouve le disque galactique qui est, quant à lui, un lieu de formation de nouvelles étoiles car il s’y trouve beaucoup plus de gaz et de poussières. Au-delà du disque et de ses bras en spirales, un certain nombrevoie lactée panorama d’étoiles habitent ce que l’on appelle le « halo » galactique et c’est ce halo qui nous intéresse. Signalons au passage que nous ne voyons que la partie visible de ce halo mais qu’existe une région périphérique encore plus étendue composée de matière noire à la nature inconnue.

 

     C’est dans la zone visible du halo galactique que se trouvent les étoiles les plus anciennes dont la métallicité (les atomes secondairement acquis de plomb, de soufre, etc. déjà cités) est la plus faible car c’est là que se sont formés les premiers éléments galactiques. Effectivement, lorsque le gaz s’est rassemblé pour engendrer le disque galactique, certaines étoiles ont été repoussées en périphérie de l’ensemble et – point important – c’était les premières à avoir été ensemencées par les étoiles primordiales. Toutefois, la plupart de ces étoiles ont dû être de taille bien plus petite que celles de la première génération stellaire ce qui sous-entend qu’elles ont pu vivre plus longtemps… et qu’elles sont donc encore peut-être présentes et observables.

 

     Et c’est bien ce que rapportent les observations : on a ainsi découvert une étoile dont les quantités de fer sont 100 000 fois moindres que celles du Soleil. Très certainement une étoile de seconde génération. La découverte en revient à Elisabetta Caffau et son équipe de rechercheplus vielle étoile de la galaxie, const. Lion européenne (article paru dans la revue Nature en septembre 2011) grâce au VLT (Very Large Telescope européen, installé au Chili). Il s’agit d’un astre situé à 4000 années-lumière de nous, dans la constellation du Lion, et qui, d’après les données du VLT, est pratiquement composé uniquement d’hydrogène et d’hélium puisqu’il ne renferme que 0,00007% d’atomes lourds (contre 2% pour le Soleil). C’est probablement un des astres les plus âgés de la Galaxie, né 8 milliards d’années… avant le système solaire.

 

     Identifier de tels objets suppose aussi que des étoiles très massives ont dû exister à proximité, des astres depuis longtemps disparus. A contrario, quand on se rapproche du disque galactique, puisqu’il s’y forme encore des étoiles (environ 4 à 5 par an), on trouve très logiquement une proportion plus importante d’étoiles massives.

 

 

Les autres galaxies

 

     Depuis peu, on peut également observer des galaxies très lointaines (et donc très anciennes puisque, rappelons-le, plus on observe loin, plus on voit dans le passé). En 2010, le télescope spatial Hubble nous a ainsi gratifié d’une très intéressante photographie de galaxies fort anciennes (à plus degalaxies-premieres-Hubble-2010.jpg 13 milliards d’années-lumière, soit presque le début de l’Univers). On y distingue de plus petites galaxies que celles d’aujourd’hui, ces structures possédant des populations d’étoiles très bleues ou, dit autrement, d’étoiles jeunes très primitives et déficitaires en éléments lourds : des étoiles primordiales ou, à tout le moins, de seconde génération. Voilà qui conforte encore plus l’image d’un Univers en expansion créé à partir d’une singularité initiale extraordinairement petite.

 

 

Un Univers en expansion

 

     Notre Univers est immense : des milliards de galaxies renfermant chacune des centaines de milliards d’étoiles… On sait depuis quelques années que cet univers s’étend sans cesse, créant l’espace au fur et à mesure et, plus encore, que cette expansion s’accélère. On le sait en effet depuis Hubble (l’astronome, pas le télescope spatial) : les galaxies s’éloignent les unes des autres et ce d’autant plus vite qu’elles sont éloignées de la nôtre. Il n’existe qu’une exception à cette règle universelle : les groupes locaux, c'est-à-dire des galaxies suffisamment proches les unes des autres (tout est relatif) pour que ce soit la gravité qui règle leurs mouvements ; c’est par exemple, le cas de notre Voie lactée et de la trentaine de galaxies qui lui sont proches, comme celle d’Andromède M31 avec laquelle elle fusionnera dans quelques milliards d’années. Il s’agit là d’exceptions dite locales puisque, à terme, ces groupes de galaxies voisines ne finiront plus par former qu’une seule et même entité… s’éloignant de toutes les autres.

 

     L’univers continuera-t-il son expansion ? La réponse est pour l’instant inaccessible. Il est possible que cette fuite vers l’immensité soit sans fin et que ce formidable déploiement de l’espace aboutisse à un vide incommensurable peuplé de quelques ilôts de matière qui finiront par s’effilocher dans le néant. A l’inverse, on peut imaginer que cette expansion cessera à l’arrivée d’un point d’équilibre encore inconnu pour s’inverser dans une contraction qui ramènera la matière à son point d’origine (les cosmologistes ont baptisé cette éventualité du nom de Big crunch). Certains avancent même l’idée d’une sorte « d’effet de balancier » de l’Univers s’étendant sur des dizaines de milliards d’années en une sorte de pulsation perpétuelle.

 

     Les lois de la physique étant immuables, le seul moyen d’approcher une réponse crédible est l’étude de notre passé galactique, notamment celle de ses premiers instants. Il reste tant de mystères à découvrir (matière noire, énergie sombre, singularité initiale, etc.) que l’observation, encore et toujours, du cosmos est pour l’Homme le seul moyen de satisfaire sa curiosité. Simple curiosité, toutefois, car la durée de ces phénomènes dépasse totalement son espérance de vie, même en terme de civilisations ou d’espèce…

 

 


Images

 

1. Rigel et la nébuleuse de la Tête de Sorcière

(sources : http://fredofenua.blogspot.com/2008_10_01_archive.html)

2. vue d'artiste du Big bang (sources : paleodico.wifeo.com)

3. carte du fonds diffus cosmologique (sources : cougst.free.fr)

4. vue d'artiste d'une explosion de supernova (sources : dreamstime.com)

5. Voie lactée (sources : http://fr.wikipedia.org)

6. plus vieille étoile de la Voie lactée (sources : http://ciel.science-et-vie.com)

7. plus anciennes galaxies photographiées par le télescope spatial Hubble

(sources : hubblesite.org/newscenter)

 (Pour lire les légendes des illustrations, passer le pointeur de la souris dessus)

 

 

Mots-clés : Big bang - rayonnement fossile - singularité initiale - photons - satellite COBE - télescope spatial Hubble (site en anglais) - étoiles supermassives - naine jaune - Voie lactée - halo galactique - accélération de l'expansion - groupe galactique local - Big crunch

les mots en blanc renvoient à des sites d'informations complémentaires

 

 

Sujets apparentés sur le blog

 

    
1. juste après le Big bang

 

2. les premières galaxies

 

3. Big bang et origine de l'Univers

 

4. les galaxies

 

5. matière noire et énergie sombre

 

6. fonds diffus cosmologique 


7. mort d'une étoile

 

8. HD 140283, retour sur les étoiles primordiales

 

  


 

Dernier sommaire général du blog : cliquer ICI

  

 

l'actualité du blog se trouve sur FACEBOOK


 mise à jour : 17 juillet 2013

Partager cet article

Published by cepheides - dans astronomie
commenter cet article

commentaires

bisounours5 01/05/2012 20:47

Bonjour ! C'est pour vous remercier pour tous les articles que vous publiez dans ce blog. Je suis passionnée de Physique et vos articles m'ont permis d'assimiler de nouvelles connaissances dans ce
domaine.

cepheides 02/05/2012 14:37



Grand merci pour vos encouragements !



tiot 05/12/2011 16:36

salut
je viens relire un peu
bonne soirée

durdan 03/12/2011 20:30

j'ai oublié une question (une...c'est peu dire)qu'est-ce qui est postulat chez Einstein ? c ?

cepheides 04/12/2011 18:31



J'avoue ne pas bien saisir votre question : dîtes m'en plus...



durdan 03/12/2011 20:27

Bonsoir
justement...concernant la relativité ,puisque certains phénomènes ont été vérifiés ,pourquoi ne dit-on pas "les lois de la relativité" ?pourquoi lois de Newton alors qu'i s'agirait d'une théorie ?
et Kepler ? lois ou ...?

cepheides 04/12/2011 18:30



Eh bien, c'est l'usage qui veut ça : on devrait dire les lois de la relativité générale ou les lois de la mécanique quantique (puisqu'il s'agit à chaque fois de
formules mathématiques prédictives confirmées par l'observation ou l'expérience). De la même façon, il me semble impropre de parler de la "théorie de l'Evolution" : on devrait plutôt dire - et
beaucoup commencent à le faire - les lois de l'Evolution... Cela n'empêche effectivement nullement de revenir sur certaines lois (voir celles de Newton), de les compléter, préciser, approfondir,
etc. tandis qu'une théorie reste... théorique. Ce qui n'est plus le cas pour les exemples cités.



tiot 02/12/2011 23:45

salut
je ne savais pas qu'il y avait eu des étoiles qui ne ressemblaient pas à celles d'aujourd'hui et qui ont permis la naissance des autres
bonne soirée

durdan 02/12/2011 20:50

je n'ai pas tout lu, je repasserai
Mais j'ai vu que les lois de la physique sont immuables .Or l'histoire des neutrinos en excès de vitesse (puni par la Loi ?) et le fait que l'on ne connaît pas toute la physique...je pense ,posent
problème

cepheides 03/12/2011 17:35



Bonjour durdan et merci pour votre visite. Lorsque j'avance que les lois de la physique sont "immuables", je veux dire que se sont les mêmes qui prévalent d'un bout
à l'autre de l'Univers, ce que nombre d'observations et expériences ont confirmé au fil des années (par exemple, la confirmation par l'observation de phénomènes prévus théoriquement par la
relativité générale). Toutefois, cela ne veut pas dire que nous connaissons toutes ces lois et il en reste certainement à découvrir. Concernant l'exemple que vous choisissez (les neutrinos), je
reste tout à fait dubitatif et attends confirmation par d'autres équipes scientifiques.. Mais, même si cet exemple était prouvé, cela voudrait simplement dire qu'il nous faudrait revoir nos
théories physiques puisque nous aurions la preuve qu'elles sont inadaptées. Ce qui n'enlèverait rien à l'universalité de la physique qu'il faudrait alors compléter autrement.



Présentation

  • : Le blog de cepheides
  • Le blog de cepheides
  • : discussions sur la science (astronomie, paléontologie, médecine, éthologie, etc.) à partir d'articles personnels.
  • Contact

dépôt légal

copyrightfrance-logo17

Recherche

traduire le blog

drapeau-anglais.png
drapeau-allemand.png

.

.

.

 POUR REVENIR À LA PAGE D'ACCUEIL : CLIQUER SUR LE TITRE "LE BLOG DE CEPHEIDES" EN HAUT DE LA PAGE 

 

Visiteurs depuis la création du blog (2008) :

Visiteurs actuellement sur le blog :

 

 

Sommaire général du blog : cliquer ICI

 

du même auteur

"Viralité" (roman)

cliquer ICI

 

"petites tranches de vie médicale"

(souvenirs de médecine)

cliquer ICI

 

"la mort et autres voyages"

(recueil de nouvelles)

cliquer ICI

Articles Récents

  • DE L'ASTRONOMIE : la ceinture de Kuiper et ses mystères
    Si d’aventure on le leur demandait, je crois que beaucoup de nos contemporains ne sauraient pas réellement situer la ceinture de Kuiper dans l’espace, pourtant tout le monde – ou à peu près – sait en réalité ce qu’elle est puisqu’il s’agit de la périphérie...
  • DE L'ÉVOLUTION : l'intelligence animale collective
    radeau de survie d'une colonie de fourmis de feu (Solenopsis invicta) Dans un précédent sujet, nous avons cherché à évaluer l’intelligence des animaux en tant qu’individus représentatifs de leur espèce (voir sujets apparentés en fin d'article). Il existe...
  • DE L'ÉVOLUTION : la Terre boule de neige
    Lorsqu’on pense aux débuts de notre planète, on imagine facilement une sorte de boule de feu où s’entrechoquent volcans éruptifs et mers de lave en fusion, le tout constellé de continuelles chutes de météorites venant rajouter de la confusion et des flammes....
  • DE L'ÉVOLUTION : la grande extinction du Permien
    Au cours des temps géologiques, il y eut pour la Vie sur Terre cinq grandes extinctions de masse , la plus importante d'entre elle s'étant produite il y a environ 250 millions d'années (MA), à une époque appelée par les scientifiques le Permien , époque...
  • DE LA MÉDECINE : la mémoire
    Il y a de cela fort longtemps – mais le souvenir est encore bien présent en moi – un jour, je ne sais pourquoi, nous eûmes avec le professeur d’anglais de notre classe de cinquième une discussion passionnante sur ce qu’était la mémoire. Du moins sur ce...
  • DE L'ASTRONOMIE : sursauts gamma
    Le jour de Noël 2010, le satellite Swift - qui observe le cosmos depuis 6 ans à la recherche de ces énormes émissions de lumière que l’on appelle des sursauts gamma – détecte une énorme bouffée de photons (particules de lumière) dans la direction de la...
  • DE L'ASTRONOMIE : la formation des planètes
    Dans le domaine de la science, il est incontestablement peu de certitudes définitives. Toutefois, depuis des années, la communauté scientifique était tombée à peu près d’accord sur la façon dont se forment les planètes dans un système stellaire mais il...
  • DE L'ÉVOLUTION : spéciations et évolution des espèces
    Les premières cellules vivantes qui apparurent il y a plusieurs milliards d’années se sont progressivement complexifiées, organisées et diversifiées au fil du temps au point, aujourd’hui, de décliner leurs lointains descendants en des millions d’espèces...
  • DE L'ASTRONOMIE : le télescope spatial Hubble
    Les grands télescopes d’observation de l’Univers existent depuis assez longtemps puisqu’ils ont commencé à apporter leurs lots de découvertes dès 1904 avec celui du Mont Wilson, aux USA : ce premier grand télescope permit notamment à l’astronome Edwin...
  • DE L'ÉVOLUTION : le voyage du Beagle et ses conséquences
    Le 27 décembre 1831, en fin de matinée, un trois-mâts transformé de la classe Cherokee, d’une capacité de 240 tonneaux et armé de six canons, quitta le port de Devonport, un quartier de Plymouth, en Grande-Bretagne, pour sa deuxième mission en tant que...

Catégories