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De
l'étoile au trou noir
L'étoile,
et le Soleil en est une, est une usine de transformation de l'hydrogène. Elle a
créé tout ce que nous avons. Grâce à la nucléosynthèse, nous lui devons la
vie.
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nouveau sur "rechercher". La recherche s'incrémentera sur le 2ième mot et ainsi de
suite. Essayez avec étoile.
§9-7 -
mise à jour du 29/05/00 : trou noir
§9-4 - mise à jour du 5/10/00 : magnetar.
§10 - mise à jour du 4/3/01 : densité des étoiles denses.
§2
- d°
-
: naissance
§3
- d°
-
: objets Herbig - Haro
§1 -
mise à jour du 13/10/04: premières étoiles
- Premières
étoiles
Selon une équipe de recherche menée par l'université
de Jason Tumlinson à Chicago, les résultats du satellite de la Nasa
WMAP, suggèrent que les toutes premières étoiles, qui se sont formées
très tôt dans l'histoire de l'univers, étaient plus petites que les géantes
massives, mais néanmoins plus grandes que les étoiles typiques
de notre univers actuel.

Credit:
National Science Foundation and NASA
http://www.spaceflightnow.com/news/n0406/07firststars/
Jason
Tumlinson,
scientifique en astronomie et astrophysique de l'université de Chicago,
a déclaré qu'ils étaient parvenus à réconcilier dans une théorie simple, les
deux indicateurs essentiels et très différents, de la nature des premières étoiles.
Tumlinson présenta la théorie à la société astronomique américaine
lors d'une conférence à Denver, début juin 2004. Aparna Venkatesan
et J. Michael Shull de l'université du Colorado sont les co-auteurs.
Aucun télescope actuel n'est assez puissant pour voir les
premières étoiles, mais les astronomes peuvent deviner leur existence
en se basant sur les indices qu'elles ont laissé derrière elles. En 2001
et 2002, le satellite de la Nasa WMAP (Wilkinson Microwave Anistropy
Probe) a regardé la plus vieille lumière de l'univers, résidu du Big
bang, le fond diffus cosmologique. Il a trouvé sous forme de gaz ionisé
(chargé électriquement) flottant entre les galaxies, l'indice tant
convoité. WMAP montra que ce gaz intergalactique fut ionisé environ
200 millions d'années après le Big bang par des étoiles très
massives, avec en gros 200 à 500 masses solaires et plus massives que
celles que nous voyons n'importe où aujourd'hui. Elles furent
extrêmement efficaces pour produire une radiation ionisante. Ainsi les
chercheurs en déduisent que les premières étoiles devaient être
assez massives pour produire cette ionisation.
Mais les plus vieilles étoiles de la Voie Lactée que les astronomes
peuvent voir dans le ciel d'aujourd'hui , sont âgées d'environ 13
milliards d'années. Selon
Venkatesan, membre du National Science
Foundation à Colorado et Ph.D. Alumna de l'université 2000 de Chicago,
elles furent formées juste après les premières étoiles en raison du gaz
et des éléments lourds qui furent répandus dans l'espace lors de
l'explosion des premières étoiles en supernovaæ.
Le rapport des éléments lourds observés dans la deuxième génération
d'étoiles ne pouvant pas avoir été produit par les étoiles les plus massives liées aux études de
WMAP pose un problème. C'est en contradiction avec le résultat
précédent. Son équipe a mis
en accord les résultats en formulant une
théorie montrant comment les étoiles de 20 à 100 masses solaires
seraient, ensembles, suffisamment vastes pour satisfaire les résultats de WMAP
et produire les éléments
lourds détectés dans les très vieilles étoiles par les télescopes
terrestres. Ils ont déclaré que pour la production précoce d'éléments
lourds, étoiles massives ne signifie pas extrêmement massives.
Cette théorie correspond bien avec ce que les astronomes connaissent sur la façon dont les étoiles des diverses masses
se forment dans la galaxie. Il y a beaucoup d'étoiles de très petites masses
comme le Soleil, et lorsque la masse s'accroît, la quantité diminue. Il y a
très peu d'étoiles massives d'une centaine de masses solaires dans la Galaxie.
En accord avec la théorie, ces étoiles massives sont beaucoup plus nombreuses
dans la première génération.
En
conclusion, Aparna Venkatesan
a déclaré que la durée du maintien des conditions pour former les premières étoiles
dans le fond diffus cosmologique et comment ces objets pourront être détectés à l'avenir,
restent un problème à résoudre. Elle rajoute que prévoir
la manière dont les premières étoiles ont affecté leur environnement et si
elles ressemblaient aux étoiles de notre Voie Lactée est une information critique
utile à la planification des futurs télescopes et instruments et en interprétant
leurs données.
http://origins.colorado.edu/~tumlinso/fs.html
UNIVERSITY OF CHICAGO
-
Sa
naissance
Il était courant
de parler de la naissance d'une étoile à partir de considération théorique: l'amorçage
d'une rétroaction de condensation à l'intérieur d'un grand nuage de gaz et de
poussière. Cet amorçage pouvait être créé par l'explosion d'une
supernova ou bien la naissance d'une autre étoile, à proximité,
provoquant une onde de choc, puis, le déséquilibre au sein du nuage. Cette
onde de choc pouvant être à l'origine d'un effet domino expliquant la
naissance des étoiles par "grappe".
Par contre, il n'y
avait pas de modèles pour expliquer les événements au moment de l'allumage
des réactions thermonucléaires et de leur entretien.
Une équipe européenne
sous la conduite Mohammed Heydari-Malayeri de l'observatoire de Paris, s'est
attaquée au problème avec le concours du télescope spatial Hubble. La région
dite N 159, du grand Nuage de Magellan, fertiles en étoiles massives, fut la cible des investigations. Cette région est aussi appelée le
chaudron cosmique.
L'étude mit en
évidence l'allumage cataclysmique de l'étoile, à l'image du moteur à
explosion. Il intervient lors de la contraction très rapide que l'on peut
considérer comme un emballement. Il peut s'écouler des milliers d'années
avant qu'une partie importante de la matière d'une jeune étoile soit réduite
à la taille du Système solaire. Mais des centaines d'années suffisent pour
que son diamètre atteigne de dizaines de milliers de km. Puis tout s'accélère
en quelques semaines, voire quelques jours. La densité et la températures
augmentent. Une transformation se produit à la
suite de réactions thermonucléaires dans divers éléments. Une surchauffe
entraîne des températures de plus en plus élevées et la dislocation de l'objet.
Mais la gravitation reprend ses droits et
la contraction recommence. C'est une longue phase d'instabilité, semblables à des
spasmes, jusqu'à ce que la variation du volume de l'étoile ne soit plus trop
importante. Les réactions
thermonucléaires s'accommodent alors d'une température moyenne. Mais avant
d'en arriver là, des manifestations diverses vont se produire avec éjection de
matière de l'étoile en formation. Ce mécanisme prend naissance pour conserver
le moment cinétique lors de la phase de contraction. Des protubérances s'élèvent
à des mois ou années-lumière de l'étoile, contre quelques secondes-lumière
pour le Soleil. Lorsque la matière concernée retombe sur l'étoile, elle
retrouve l'objet dans un autre état. Finalement il faut voir dans la
consolidation d'une étoile, une suite d'événements s'étendant sur de très longues
durées.
Objets
Herbig - Haro
Ces objets
sont appelés Herbig - Haro en l'honneur des 2 astronomes George Herbig et
Guillermo Haro qui les ont étudiés durant les années 50.
L'objet
Herbig - Haro HH32 (ci-dessous) est un excellent exemple pour illustrer l'éjection de
matière des jeunes étoiles en formation. Cet objet est situé à 960 al de la
Terre dans la constellation de l'Aigle et il est un peu plus âgé que la nébuleuse de Hubble. Le vent en
provenance de l'étoile brillante a déjà dégagé beaucoup de poussières de
la région centrale, permettant de la distinguer. Beaucoup d'étoiles, comme
celle-ci, sont entourées de disques de gaz et de poussières, attirés
gravitationnellement et qui entourent la
nébuleuse. La matière s'y déplace en
spiralant vers le centre pour former par accrétion un
système planétaire et
son étoile en accroissant sa masse. Pour conserver le moment cinétique de
l'ensemble, une fraction du gaz est éjecté perpendiculairement au disque à la
vitesse d'environ 400 km/s, formant 2 jets opposés.
Les jets percutent la matière
environnante en produisant une importante onde de choc qui chauffe le gaz
ambiant en provoquant un rayonnement qui se traduit par une lumière verte pour
les atomes d'hydrogène, bleue pour les ions de soufre et quelques autres atomes
et ions, parfois rouge, sur le gaz environnant l'étoile. Le jet
bleu en haut de
l'image ci-contre s'étend à plus de 0,2 al (1,9.1012 km) et
il est pointé presque vers nous, tandis que l'autre jet, en bas, s'étire du
côté opposé de l'étoile. Il est peu visible car il est obscurci par les
poussières entourant l'étoile et aussi il y a moins de matière expulsée. Il
mesure 40" arc sur le fond du ciel, soit 12 000 UA (unité astronomique =
distance Terre-Soleil) de l'étoile centrale.
caractéristiques de cet
objet:
ascension droite:
19h20mn33s13
déclinaison : + 11° 01'
20" 09
magnitude visuelle de l'étoile centrale: 17,5
l'image fait 1'6 mn d'arc en vertical
inclinaison des jets sur le fond de ciel: 70°
longueur totale des jets : 0,54 al
retour à M82
-
Au début était l' hydrogène. Mais alors, d'où viennent les autres éléments? Tout
simplement des étoiles.
Ce
sont d'immenses usines de transformation.
Nous avons vu comment passer de l'hydrogène à
l'hélium. La lutte incessante entre la force intérieure et la force
de gravitation, oblige l'étoile à lutter toute sa vie pour
éviter son écrasement par la gravitation. Pour cela sa température interne augmente
sans cesse en entraînant des modifications des éléments qui la composent.
Ces éléments
deviennent de plus en plus lourds. A priori, un noyau ne
devrait pas changer de nature en absorbant un neutron. Mais il devient de plus en plus
lourd et de ce fait, instable. En présence de nickel 60
( 28
p + 32 n ) absorbant un neutron, il devient du nickel 61 ( 28 p + 33 n ) et il devient
plus lourd, donc instable. Continuons avec 1 neutron de plus pour le nickel 63
( 28 p + 35
n ), l'instabilité va l'emporter.
Au bout de 85 ans, le nickel 63 à 1 chance sur 2 de devenir du
cuivre 63 ( 29 p + 34 n ).
Un neutron s'est transformé en proton
avec émission d'un électron et d' un
anti-neutrino:
c'est la radio-activité
Bêta.
Le mouvement se poursuit. En absorbant un neutron, ce cuivre devient du cuivre 64 ( 29 p +
35 n ) instable, qui va se transformer en zinc 64 ( 30 p + 34 n ). Les gros noyaux sont en
effet fabriqués au prix d'une énergie qu'ils emmagasinent. Il existe pour chaque
élément plusieurs formes de noyaux, qui représentent autant d'isotopes,
chacun pouvant gravir son propre escalier. Le temps d'arrêt sur chaque marche dépend des
nombres magiques dont est constitué le noyau:
2 - 8
- 20 - 28 - 50 - 82 - 126
retour
à galaxie
, soleil
La radio-activité
alpha
Les
gros noyaux s'allègent en éjectant des noyaux d'hélium et en produisant un rayonnement
appelé radio-activité alpha. Elle est productrice d'énergie, qui permet à l'étoile de
puiser, dans ses éléments les plus lourds, les ressources d'une activité du 3ième
âge, quel que soit le sort des autres processus. Cela peut durer très longtemps, des
millions, voire des milliards d'années. Au-delà, cette période diminue : plus un noyau
est gros, plus il est promis à une instabilité importante, entraînant une explosion
donnant naissance à une supernova (voir ci-dessous), tel que celle observée
le 23 fev 1987 à 7h36, qui va
ensemencer l'univers de tous ces éléments. Nous sommes tous issus des étoiles.
retour
au Soleil
-
-
Nous
pouvons, dans de bonnes conditions, contempler 4000 étoiles à l'il nu, dans
un l'hémisphère, avec une excellente vue. Cela signifie que nous voyons jusqu'à la
magnitude 6.
La
magnitude est une échelle permettant de classer l'éclat des
étoiles. Plus ce chiffre est élevé, plus l'éclat est faible, et plus ce chiffre
est faible, plus l'astre est lumineux. La magnitude 0 étant la
référence, elle correspond à l'étoile Véga. Pour des luminosités plus
importantes, on utilise des nombres négatifs. Ainsi, le Soleil à une magnitude
de - 26, la Pleine Lune de - 14, Vénus de - 4,4 et l'étoile Polaire de + 2,2.
Entre 2 magnitudes l'écart est de 2.5
(2,5mag) . Une étoile de mag
4 est 2,5 fois plus lumineuse qu'une étoile de mag 5. L'étoile la plus brillante de mag
-1,5 (Sirius) est 1 000 fois plus lumineuse que celles de mag 6 limite de l'observation à
l'il nu pour un observateur ayant une excellente vision.
A titre d'exemple, voici le nombre d'étoiles visibles pour chaque grandeur:
1ière
grandeur : 21
2ième
grandeur : 50
3ième
grandeur : 150
4ième
grandeur : 450
5ième
grandeur : 1 350
6ième
grandeur : 4 000
Plus
la magnitude augmente, plus le nombre d'étoiles à observer s'accroît.
Le
Télescope Spatial ( Hubble ) observe jusqu'à la
magnitude 29, soit une luminosité de
140 milliards de fois inférieure à Véga et des milliards d'étoiles à observer.
Couleur
Les étoiles sont aussi caractérisées par leur couleur, qui
dépend de leur température, ainsi:
Bételgeuse
( à 520 al, dans la constellation d' Orion et dont le diamètre est de 600 fois celui du
Soleil ) et Aldébaran (à 68 al, dans la constellation du Taureau ) sont de
couleur
rouge.
Capella (
à 45 al, dans le cocher) et le Soleil sont de
couleur
jaune.
Sirius (
à 8,5 al, dans le Grand Chien ) et Véga ( à 26,5 al, dans la Lyre ) sont de
couleur
blanche.
L'épi de
la Vierge (Spica) est de couleur
bleu.
-
La seule méthode pour obtenir des informations sur l'atmosphère
des étoiles est l'analyse de leur spectre. Chaque étoile est classée suivant son
spectre, qui, tout comme sa couleur, dépend de sa température:
O
|
les plus chaudes
Hélium ionisé (He II)
T > 25000 °K
étoiles bleues
|
NAINES BLANCHES
Couleur bleu blanc
T = 7 500 à 30 000°K
|
B
|
les raies d' hélium dominent
Helium neutre
11000 à 25000 °K
étoiles bleu-blanc
|
A
|
les raies d' hydrogène dominent
7500 a 11000 °K
étoiles blanches
|
F
|
les raies métalliques sont importantes.
Hydrogène plus faible
qu'en A et beaucoup de Calcium ionisé
6000 a 7500 °K
étoiles jaune-blanc
|
Couleur jaune
T = 5 000 à 7 500 ° K
|
G
|
Calcium
ionisé Ca II H et K
5000 à 6000 °K
étoiles semblables au Soleil.
|
K
|
Raies métalliques dominent
3500 a 5000 °K
étoiles orange-jaune
|
Couleur rouge
T = <3 500à 5 000 ° K
|
M
|
Oxyde de titane TiO
< 3500 K
étoiles rouges
|
|
C
|
molécules carbonnées
C2 CN CH et absence d'oxyde de titane.
étoiles carbonées
|
< 3 500
° K
|
S
|
Oxyde de zirconium ZrO
< 3500 K
|
Couleur bizarre
|
Plus
une étoile est massive, plus elle est lumineuse et plus elle consume rapidement son
hydrogène (relation masse-luminosité). Mais le temps
passe et ainsi les réserves d'hydrogène diminuent.
TYPE
|
MASSE SOLAIRE
|
Durée
de vie
(années)
|
Luminosité comparée au Soleil
|
O
|
32
|
1.106
|
6 000 000
|
B
|
15
|
10.106
|
6 000
|
9
|
21.106
|
1 000
|
6
|
100.106
|
600
|
A
|
3
|
500.106
|
60
|
2
|
1.109
|
20
|
F
|
1,75
|
2.109
|
6
|
G
|
1
|
10.109
|
1
|
K
|
0,8
|
20.109
|
0,4
|
M
|
0,26
|
200.109
|
0,001
|
retour à Voie
lactée
-
C'est
Ptolémée qui, le premier, a fait un classement de 1 à 6, en l'an 137. Aujourd'hui, les
étoiles sont classées dans un ordre défini en 1901 par l'observatoire de Harvard:
O - B - A - F - G - K - M - S
Un
moyen mnémotechnique permet de se souvenir de cet ordre:
O Be A Fine
Girl, Kiss Me
Sir
Mais
la diversité a obligé de créer des sous-classes pour
rendre compte des différences. Ainsi 10 sous-classes, de 0 à 10, furent adjointes aux 7
classes. Ce qui donne par exemple: A0 - B5 - M9 et donc, une étoile appartenant à la
classe B9 sera proche de celle de la classe A0.
-
L'accroissement de la pression interne, due à la
gravitation,
est responsable de l'élévation de
température de son cur, entraînant inéluctablement la modification du noyau
des atomes. La matière se transforme et à la fin de sa vie, l'étoile va évoluer en
fonction de sa masse de départ. La masse du Soleil étant
prise en référence, l'étoile, dont la masse de départ est:
< 0,5 Soleil, terminera en une naine blanche.
entre 0,5 et 2 Soleil, sera une géante rouge, puis une naine blanche.
entre 1,2 et 3,5 Soleil sera un
pulsar
ou un magnétar.
pour 3,5 Soleil et plus, sera un
trou noir .
Au
cours de son évolution, il y a transformation de:
l'hydrogène en hélium, par une température de
20 millions °K ,
entraînant la phase géante rouge. Le soleil s'étendra jusqu'à l'orbite de Mars.
de l'hélium en carbone et oxygène par une température de
100 millions
de ° K, entraînant la phase super géante rouge.
de
carbone en néon, sodium, magnésium par une température de
500
millions de ° K.
d'oxygène en silicium, phosphore et soufre par une température de
1
milliard de ° K.
lorsque le
fer est atteint, un emballement se produit.
Alors
à partir de là, les événements s'accélèrent. En quelques heures, l'étoile ne peut
plus contenir les forces qui vont la faire exploser. Lors de
l'explosion, il y a création d'éléments très lourds. C'est la supernova, identique à
celle qui fut détectée en février 1987 et qui est toujours observée.
De la naine
blanche au trou
noir
<0,5 masse solaire
Ce
genre d'étoile ne connaîtra que la phase de combustion de l'hydrogène, sa masse étant
insuffisante pour que la gravitation permette les réactions de fusion de l'hélium. Elle
terminera sa vie sous forme de naine
blanche ( densité = 1.106 , à titre de comparaison, celle de la Terre est de 5,5).
Sa durée de vie est de plusieurs dizaines de milliards d'années.
Entre 0,5 et 2 masses solaire
Après épuisement de l'hydrogène, la gravitation permet la fusion des noyaux
d'hydrogène en hélium. L'hélium, plus lourd, tombe au cur de l'étoile et
repousse l'hydrogène vers les couches extérieures. L'étoile se dilate et devient une
géante rouge. Sa surface augmente et sa température diminue,
d'où sa couleur rouge. Son diamètre s'accroît de 200 à 400 fois. C'est ainsi que le
Soleil dépassera l'orbite de Mars, dans 5 milliards d'années. La Terre sera à
l'intérieur du Soleil.
Le
noyau étant à ce moment partiellement dégénéré, une réaction brutale se produit: le
flash d' hélium.

|
Après la
combustion de l'hélium, elle deviendra une naine
blanche, en passant par la phase Nébuleuse Planétaire (NGC 7027 ci-dessous et
l'anneau de la Lyre: M57
ci-contre ). Le soleil s'effondrera pour atteindre le volume de la Terre. Actuellement le
Soleil peut contenir 1 300 000 Terre. Il est à noter, que
dans une nébuleuse planétaire, l'étoile, qui est ce point minuscule au
centre de l'immense couronne de gaz, expulse sa matière à la vitesse de 3 000 km/s.
|
A 2300 al de nous,
M57 (Lyre) - Diamètre 1 al - L'étoile est au centre et sa surface est
à 120 000°K.
- Bleu: hélium
- vert: oxygène,
- rouge: azote.
|
Entre 1,2 et 3,5 masses
solaires

Eta Carinea
|
ngc 7027
|

SN 1987A
|
Après les phases décrites ci-dessus, les transformations se poursuivent jusqu'au fer,
puis une explosion en supernova,
éjecte 80 % de sa masse sur des milliers de milliards de km ( la dimension des lobes d'Eta Carinea
est de 4 000 milliards de km chacun). La variation d'éclat est considérable. La
supernova dans le nuage de Magellan (SN1987A), en fut une démonstration éclatante. Tous
les métaux lourds sont fabriqués à cet instant. Ils sont ensemencés
alors dans l'espace. Pour en
savoir plus voir § 5.
-
Etoile
à neutron, Pulsar, Magnetar
Au
sein de l'étoile, ensuite, subsiste un noyau compact de neutrons et elle se met à
tourner follement sur elle - même.
Elle est devenue une
étoile à neutrons,
résidu de supernova. Lorsque la gravité est trop forte pour que la naine
blanche puisse y résister, les neutrons sont poussés à l' intérieur du noyau et les
protons se convertissent en neutrons.
Comme ceux-ci ne se repoussent pas entre eux, une énorme quantité tient
dans un très petit volume. Mais tout comme l'électron, le neutron obéit au principe de l'exclusion selon lequel
chacun doit occuper, seul, une cellule élémentaire. Lorsque toutes les cellules sont
remplies, les neutrons sont complètement dégénérés et ils exercent une pression
capable de stopper l'effondrement. La Voie Lactée doit contenir de 100
millions à un milliard de ces astres très denses ayant quelques km de
diamètre.
La
densité ( 1.1012 ) est tel qu'une puce aurait la masse de 1000
locomotives (des centaines de millions de tonnes par cm³) et la température s'élève alors 10 millions de degrés.
L'effondrement diminue le diamètre de l'étoile mais, pour conserver le
moment cinétique, la gravitation impose à l'étoile de tourner plus vite. L'étoile
tourne alors très vite sur elle-même ( des dizaines de tour par seconde pouvant aller
jusqu'à 1000 tours/s). Le pulsar PSR 1913 + 16
envoie des impulsions très régulières toutes les 59,029995271
millisecondes. Ce sont des horloges très précises. Leur vitesse de
rotation crée un champ magnétique
intense qui arrose l'espace. Capté sur Terre, le signal, très stable, sert d'horloge.
C'est le pulsar. Appelé ainsi, car sa rotation fait balayer
l'espace par le faisceau de son champ magnétique, donnant ainsi, à un observateur
terrestre, l'impression que le signal reçu, est pulsé . Lors de sa découverte, la
régularité de ce signal pulsé, donna l'idée à certain, que cela aurait pu être émis
par des intelligences extraterrestres. Actuellement 600 sont répertoriés.
Ils sont détectés par le puissant rayonnement radio qu'ils
émettent.
Lorsqu'une étoile à neutron vieillit et dans la phase finale de sa vie,
elle cesse de pulser et devient indécelable, sauf par le rayonnement X du
gaz interstellaire qui est attiré par gravitation. Le satellite
germano-américain, ROSAT (Röntgen Satellite) a été lancé pour les
détecter.
Mais le pulsar peut devenir un astre caractérisé par le champ magnétique
intense (1.1015 Gauss) qu'il émet, d'où son nom: Magnetar.

Cette vue
d'artiste représente les lignes du champ magnétique issues de la
surface du magnetar et les nuages de plasma autour de l'étoile.
C'est le cœur d'étoiles géantes
effondrées, après avoir explosées en supernovae. 4 ont été découverts
à ce jour: 0525-66 (4 mars 1979), SGR
1900 +14, puis SGR 1806 - 20 (1986) et
enfin SGR 1627- 41 (5 juin 1998). C'est un astre
très dense: 1,4 fois la masse du Soleil contenue dans une boule dont le
rayon n'excède pas 10 km. 1 goutte de cette matière pèse des milliers de
tonnes. Sa température peut atteindre le milliard de degrés. Selon Chryssa Kouveliotou (NASA) il tourne très vite sur
lui-même (comme les pulsars) mais peut ralentir très vite (3,5 ms par an).
C'est énorme sachant qu'il peut faire de 1 à plusieurs
centaines de tours par seconde.
Dans le magnetar, comme dans toutes les étoiles à
neutron, la matière, dont il est constitué, est un fluide extrêmement
dense, une soupe de neutrons contenue par des couches extérieures solidifiées formant
une croûte de fer de 1 km d'épaisseur. Le champ magnétique, contenu à
l'intérieur de sa coquille de métal, est tellement intense qu'il crée des
contraintes entraînant des fissures dans la carapace. Deux étapes
apparaissent alors. Tout d'abord, pendant une centaine d'années, une petite
région serait concernée, relâchant ainsi une petite quantité d'énergie
et des rayons X de faible intensité. Son énergie se dissipe lentement dans
l'espace sous forme d'ondes électromagnétiques. Au-delà de cette durée,
sous l'énorme pression interne des neutrons et du champ magnétique intense,
se créraient de violentes ondes de choc faisant voler en éclats la carapace de fer
en libérant une énergie considérable,
gamma. La pression interne baisse alors et la carapace
se reforme en attendant la prochaine explosion. Le premier fut découvert le
5 mars 1979. C'est ce phénomène qui fut détecté dans la constellation
de l'Aigle, le 27 août 1998 par
les satellites en orbite autour du Soleil, permettant une bonne
triangulation pour un repérage précis. SGR 1900+14 (Soft
Gamma Repeater) a engendré
un champ magnétique
8.1020
fois supérieur au champ magnétique
terrestre (0,6 Gauss), avec éjection de rayons X et gamma. Après une course de 20 000
ans, ils frappèrent la Terre. L'ionosphère fut
balayée en quelques minutes, elle perdit 20 km d'épaisseur . L'ionosphère
commence à 80 km d'altitude. Dans la journée, le rayonnement solaire
arrache des électrons aux atomes. Ils deviennent des ions. D'où son nom.
La nuit, en l'absence de rayonnement, les atomes se reconstituent.

SGR 1900+14 -
observé
par le satellite italo-hollandais Beppo-Sax pendant sa phase calme en 1997
et en septembre 1998 après une éruption.
Credit: Chryssa Kouveliotou, USRA, and Peter Woods, UAH.
Positions
relatives des sondes au moment de l'onde choc le 27 août 1998.
retour
au Système
solaire
, M1
, IC418 , extinction (magnetar)
-
Voici un résumé
succinct.
Pour ceux qui veulent approfondir, suivre le
lien.
Les supernovae se produisent lorsque les étoiles ont utilisé tout leur combustible nucléaire et
que la pression interne ne compense plus la pression externe de la gravitation. L'étoile
s'effondre sous le poids. La matière, dans le noyau central, est écrasée par une force
qui accroît la densité de plus en plus. La température atteint le milliard de degrés.
Dans ces conditions extrêmes, les réactions nucléaires produisent un renversement de
situation en repoussant dans un dernier sursaut, l'effondrement. Un choc thermonucléaire
se produit à travers la nouvelle expansion, en fusionnant les éléments légers en
éléments lourds et en produisant une violente explosion extrêmement brillante.
Il y
a des années, dans notre Galaxie, la coquille de matière éjectée par une supernova
forma une bulle de plusieurs millions de degrés que l'on baptisa "restes de
supernova". Cassiopée A
fut le principal exemple. Le gaz chaud va s'étendre et produire un rayonnement X
pendant des milliers d'années.
Importance de la supernova
L'étude des restes de l'explosion d'une étoile ou d'une supernova, est essentielle pour
la compréhension de l'origine de la vie sur Terre. Le nuage de gaz et de poussières qui
s'est effondré pour former la Terre, le Soleil et les autres planètes, était composé
principalement d'hydrogène et d'hélium avec une petite quantité d'éléments lourds tel
le carbone, l'azote, l'oxygène et le fer qui sont nécessaires à l'élaboration de la
vie. Ils ont étaient fabriqués dans les profondeurs des étoiles massives. C'est lors
d'une violente explosion qu'ils sont éjectés à travers l'espace et les plus lourds sont
même fabriqués pendant les conditions extrêmes régnant lors de l'explosion, lorsque la
température dépasse le milliards de degrés. Les supernovae sont créatrices d'un flash
qui renouvelle l'espace. Elles sèment les gaz interstellaires avec les éléments lourds
qui sont chauffés avec l'énergie de leur radiation, les excite avec la force du souffle
et créent ainsi de nouvelles étoiles.
Au - delà de 3,5 masses
solaires, le trou noir.
Les neutrons ne peuvent plus résister, plus rien ne peut stopper la contraction. Ainsi,
la densité augmente et la vitesse d'évasion dépasse celle de la lumière. Pour
mémoire, il faut atteindre la vitesse de 11,2 km/s pour quitter le domaine
terrestre,
pour quitter le Soleil, la vitesse d'évasion est de 618 km/s, et pour quitter une telle
étoile , il faut que la vitesse d'évasion soit supérieure à 300 000 km/s. Les photons
sont prisonniers de ce monstre; ils ne peuvent pas le quitter. Nous ne pourrons pas
recevoir la lumière en provenance de cet astre. Nous aurons l'impression qu'il y a un
trou, d'où son nom: le trou noir. Ce corps d'un diamètre de
10 km, possède une masse équivalente au Soleil. Sa densité est affolante:
1 cm³ =
½
milliard de tonnes.
Attention,
la densité est liée au rayon et varie selon la relation 1/R2. Ici, nous avons affaire à un rayon de 10 km,
mais pour un trou noir dont le rayon serait celui d'une galaxie, la densité
serait inférieure à celle de l'eau (voir § 8).
Pour en savoir plus,
mais réservé aux matheux:
http://scienceworld.wolfram.com/physics/topics/BlackHoles.html
Particularité du trou noir
Pour
un observateur extérieur, un vaisseau spatial semblerait ralentir pour se figer à la
limite du rayon critique, alors qu'il l'aurait franchi. C'est dû au fait que la dernière
image mettra un temps infini pour lui parvenir.
Chandra
a découvert des vents à 1 million de km/h.
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Le centre de la
galaxie NGC 3783, vu en rayonnement X, par le télescope X (USA)
Chandra. Ces longues lignes représentent un spectre en moyenne
énergie (bas gauche vers haut droite) et haute énergie (haut
gauche vers bas droite)
|
Chandra,
le télescope X de la NASA, a examiné l' environnement agité d'un
gigantesque trou noir dans la galaxie active NGC 3783 et mesuré les effets
spectaculaires de l'intense rayonnement produit par la matière avant
qu'elle ne plonge dans le trou noir. Le rayonnement chauffe le gaz qui
l'entoure et l'éloigne, à la vitesse de 300 km/s, de l'écrasante
étreinte de la gravité du trou noir. Ainsi a pu être sondé, en
rayonnement X, la puissance extrême de ce flot de gaz et sa constitution.
Ce vent contient de l'oxygène, du néon, du magnésium, du silicium, du
soufre, de l'argon et du fer. Il entoure presque complètement le trou noir.
L'horizon du trou noir est de 100 fois celui du Soleil, mais il produit plus
de rayonnement qu'un milliard de soleil. La matière est aspirée presque à
la vitesse de la lumière. Une partie du rayonnement est absorbée par
le gaz qui l'entoure. Les électrons sont accélérés d'un état de basse
vers un état de haute énergie et certains sont arrachés de leurs atomes.
Le gaz est chauffé jusqu'à 100 000 °K ou plus et expulsé du trou noir.
doc NASA - 26 mai 2000
Hypernova
Un
phénomène exceptionnel s' est produit le 23 janvier 1999, dans la Couronne boréale. Un
flash, d'une intensité inouïe, fut perçu par les observatoires de la Terre entière.
Une explosion, qui dura 2mn à peine et en provenance du fond des âges ( 10 milliards
d'années-lumière ) , bouleverse la communauté scientifique. Elle correspond à
l'explosion de plusieurs Soleil en un temps très court, dégageant ainsi, une énergie
considérable: 1.1047 joules. Ce sursaut gamma serait peut-être dû à la fusion de 2
étoiles à neutrons ou l'effondrement d'une hyper étoile de plus de 10 masses solaires,
sur un trou noir. Pour l'instant, les scientifiques sont perplexes. Certains pensent que
même si la lumière de ce cataclysme fut amplifiée par une galaxie (effet de lentille
gravitationnelle), elle n'en reste pas aussi inattendue qu' exceptionnelle.
Petit rappel
La densité (liée au rayon, voir § 8) pour :
le Soleil :
1,4
la Terre :
5,5
la Naine blanche : 1.106
le Pulsar :
1.1014
le petit trou noir :
4.1014
Avec
ce trou noir, nous sommes en présence d'un astre dont le diamètre est de 10 km et la masse, celle du
Soleil. De ce fait la force d'attraction
est énorme. Ainsi, au bout d'une seconde, un objet parcourt la distance Terre-Uranus (
2,6 milliards de km ). Sa vitesse serait très nettement supérieure à la vitesse de la
lumière. Mais ceci est impossible, car rien ne peut aller plus vite
que la lumière.
C'est un problème d'énergie comme l'a si bien démontré Einstein avec sa
célèbre formule:
-
Densité
d'une étoile dense
La plupart
des étoiles sont trop lointaines pour pouvoir mesurer directement leur
diamètre. Plusieurs méthodes furent utilisées, mais la plus célèbre se
base sur l'analyse du spectre, de la luminosité et de la température qui
sont intimement liées à leur surface, donc par leur rayon.
Pour
les étoiles très denses, telles les naines blanches une méthode fut
utilisée, mais elle n'est pas utilisable pour les étoiles ordinaires. Cela
consiste à observer le décalage, vers le rouge, des raies spectrales l.
Elles sont si denses que les raies subissent un décalage gravitationnel.
Par rapport à la position habituelle dans le spectre, chaque raie subit un
décalage:
l
= la
longueur d'onde habituelle de la raie.
M = la masse de l'étoile en kg.
R = le rayon en mètres
G = la constante de gravitation
(6,6873.10-11.m3.
kg-1. s-2)
c = la vitesse de la lumière (3. 108 m/s)
Ainsi il est possible de
déterminer
la masse d'une naine blanche, lorsqu'on parvient à mesurer son rayon à
partir de sa luminosité. Les résultats obtenus montrent, qu'en général
leur masse est comprise entre 0,5 et 1,4 fois la masse du Soleil.
M = Rc2/G
V = 4/3 p R3
densité = Masse/Volume
La densité
varie en 1/R2 .
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Un
trou noir galactique a une densité inférieure à l'eau.
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retour à marées
gravitationnelles
Univers
Système
solaire sommaire
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