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    Citédoc 1 : Les étoiles  
    Cité des Sciences et de l'Industrie - citédoc 1 - 2003-12-01      
    repères  
    le système solaire
Le système solaire est une infime partie de l'Univers dans laquelle nous vivons. Né il y a 4,6 milliards d'années, il est alors une nébuleuse de gaz et de poussières. Au centre, est apparu le Soleil, notre étoile. Ailleurs, les gaz et les poussières ont formé en se regroupant des comètes, des météorites, des astéroïdes et des planètes. Le Soleil est une étoile jaune autour de laquelle gravitent neuf planètes principales, dont la Terre est une des plus proches.
 
    notre galaxie
C'est un vaste ensemble de 200 milliards d'étoiles qui sont autant de soleils. Elle a la forme d'une galette renflée au centre. La lumière met 100'000 ans à la traverser tant ses dimensions sont importantes. Dans les directions où elle s'étend le plus loin, elle forme, dans le ciel, la Voie lactée. Toutes les étoiles visibles à l'oeil nu font partie de notre galaxie. L'Univers contient des milliards de galaxies. Elles sont si éloignées que, depuis la Terre, l'oeil humain n'y perçoit que les trois plus proches sous forme de taches floues. On ne peut y observer une étoile que lorsqu'elle explose en supernova* (comme en 1987 dans le Grand Nuage de Magellan).
 
    la force gravitationnelle
La gravitation régit l'équilibre à l'intérieur des galaxies, la formation, l'évolution des étoiles et le mouvement de tous les corps célestes, des galaxies aux astéroïdes. Sur Terre, c'est elle qui explique la chute des corps et les marées. La gravitation dépend de la masse et de la distance qui sépare les corps plus les masses des objets sont grandes, plus l'attraction est forte; plus la distance qui sépare les corps augmente, plus l'attraction diminue.
 
    les outils de l'astronome
Les hommes observent les astres, leur position et leur mouvement, depuis l'Antiquité. Les outils d'exploration de l'Univers se sont perfectionnés et de nouveaux sont apparus. La lunette au XVIIe siècle, puis le télescope. Au milieu du XIXe siècle, la photographie et la spectrographie rendent possible la détection du déplacement des étoiles et l'évaluation des distances des étoiles les plus proches. L'analyse de la lumière fournit des renseignements sur la nature des objets lumineux. Au spectroscope, chaque étoile apparaît comme un petit arc en ciel un spectre. De plus, de gigantesques antennes (radiotélescopes) permettent de recevoir les ondes radio émises par les astres. Des ballons, des fusées, des satellites détectent, quant à eux, les rayonnements infrarouge, ultraviolet, X et gamma provenant de toutes les directions du ciel.
 
    la lumière
La vitesse de la lumière est de 300'000 kilomètres par seconde. C'est de la lumière que l'homme a tiré la plupart de ses connaissances de l'Univers; elle permet, en effet, d'arpenter l'Univers. Les étoiles émettent de la lumière qui se propage sous forme d'ondes dans l'espace et qui témoigne de la nature et de la structure des corps célestes : éléments chimiques qui les composent, température, pression, densité…
 
   

points d'interrogation

 
    naissance d'une étoile
On n'a jamais observé la naissance d'une étoile. En 1986, on a décelé pour la première fois à 520 années-lumière de la Terre un nuage en train de s'effondrer sur lui-même. D'après les calculs, et si tout marche comme prévu, il devrait donner naissance à une étoile de la taille du Soleil d'ici à 100'000 ans, autant dire… très bientôt.
 
    amas d'étoiles
Dans les amas, on observe des étoiles qui ont toutes sensiblement le même âge et la même composition et qui semblent issues d'un même nuage de gaz. Ce nuage, en se contractant, a dû se fragmenter et tous les morceaux ont continué à s'effondrer sur eux-mêmes, chacun de son côté. Actuellement, on ne connaît pas les raisons pour lesquelles un nuage se fragmente de la sorte.
 
    embryon stellaire
D'après les calculs, un "embryon stellaire"devrait arrêter sa croissance lorsqu'il atteint une masse soixante fois supérieure à celle du Soleil. Par conséquent, les étoiles de plus de 60 masses solaires ne devraient pas exister ! Or on en observe dans le ciel qui semblent trois, voire cinq fois plus massives, comme B-Carin par exemple.
 
    trou noir
Théoriquement, un cadavre stellaire de plus de 3 masses solaires devrait être un trou noir, car aucune force connue dans la nature n'est capable de s'opposer à l'effondrement gravitationnel d'une astre aussi massif. Rien ne peut échapper à l'attraction d'un trou noir, pas même sa propre lumière et il est donc, par définition, invisible. On n'a donc jamais vu de trous noirs, bien que l'on soupçonne fortement leur existence. On devine la présence d'un trou noir à l'effet qu'il produit sur son voisinage. La plupart des étoiles ne lui résistent pas, elles se précipitent sur lui, il les broie puis les avale. En tombant, leur gaz s'échauffe et émet des flots de rayons X. On pense actuellement qu'au centre de pratiquement chaque galaxie se trouve un de ces trous noirs mangeur d'étoiles. Certaines étoiles vivent en couple avec des compagnons obscurs qui entravent leur mouvement. En relevant les perturbations de l'orbite de l'étoile, on arrive à estimer la masse du partenaire invisible. Si celle-ci est supérieure à trois masses solaires, on devrait avoir affaire à un trou noir. On a ainsi recensé dans notre galaxie, une douzaine de candidats au titre de trou noir, dont quatre sérieux; le plus célèbre se nomme Cygnus X-1.
 
   

Lexique

 
année-lumière   La lumière se déplaçant à 300'000 km/s, elle parcourt en une année une distance d'environ 10'000 milliards de kilomètres. Ainsi, au lieu de dire qu'une étoile est à 47'304'000'000'000 km, on dira plus simplement qu'elle est à 5 années-lumière.  
étoile   Objet céleste produisant de la lumière grâce aux réactions thermonucléaires dont son cour est le siège. La plupart des astres visibles dans le ciel sont des étoiles. Le Soleil en est une parmi les quelque 200 milliards que contient notre galaxie.  
étoile à neutrons
ou pulsar
  Cadavre d'étoile de quelques dizaines de kilomètres de rayon dont la masse est inférieure à 3 masses solaires. Les pulsars, découverts en 1967, seraient des étoiles à neutrons. Ils émettent du rayonnement radio par bouffées régulières.  
fission   Réaction nucléaire au cours de laquelle un noyau d'atome lourd se scinde en noyaux plus légers (généralement deux) en libérant des neutrons et une énorme quantité d'énergie.  
fusion   Réaction nucléaire au cours de laquelle deux noyaux légers s'assemblent pour former un noyau plus lourd en libérant une grande quantité d'énergie.  
galaxie   Grand amas d'étoiles, de gaz et de poussières d'environ I milliard de milliards de kilomètres de diamètre. La nôtre, la Voie lactée, contient quelque 200 milliards d'étoiles dont le Soleil, qui se situe dans sa "banlieue"à 280 millions de milliards de kilomètres du centre.  
géante rouge ou
super géante rouge
  En agonisant, une étoile gonfle et devient plus froide en surface.  
gravitation
(force de)
  Force d'attraction s'exerçant entre deux corps. Elle est proportionnelle à leur masse et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.  
masse   Grandeur fondamentale caractérisant à la fois la quantité de matière qui constitue un corps, sa résistance à la mise en mouvement (masse inerte), et la force gravitationnelle qu'exerce sur lui un autre corps (masse pesante).  
masse solaire   332'946 fois celle de la Terre c'est-à-dire 1,989•1030 kg, soit environ 2 milliards de milliards de milliards de tonnes.  
naine blanche   Cadavre d'étoile de quelques milliers de kilomètres de rayon dont la masse est inférieure à 1,4 masse solaire.  
nébuleuse   Nom donné à tous les astres dont l'apparence au télescope rappelle celle d'un nuage. Il existe plusieurs familles de nébuleuses parmi lesquelles les nébuleuses gazeuses, situées à l'intérieur de notre galaxie, donc assez proches.  
parallaxe   La Terre tourne autour du Soleil à une distance d'environ 150 millions de km. Les étoiles proches se projettent à des endroits différents selon l'emplacement de la Terre sur son orbite et paraissent ainsi bouger sur le fond du ciel formé par les étoiles lointaines. Ce phénomène est appelé parallaxe.  
supernova   Résultat de l'explosion brutale d'une étoile.  
trou noir   Cadavre d'étoile invisible, de masse supérieure à 3 masses solaires.  
unité astronomique
(u. a.)
  Inventée pour faciliter l'écriture des distances, elle correspond à la distance Terre-Soleil, soit : 149'597'870 km. On parlera plus aisément de 5 u. a. que de 747'989'350 km.  
       
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