Définition de quelques objets célestes:

Notre système solaire:

Notre système solaire comporte 8 planètes, Mercure, Vénus, La Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune qui gravitent autour du Soleil.  A part Mercure et Vénus, toutes les planètes ont au moins une lune.

Notre système solaire comporte également d’autres corps célestes:

Entre Mars et Jupiter se trouve la ceinture d’astéroïdes principale. On estime qu’il existe près de 12’000 astéroïdes de plus que 10 Km de diamètre et plus de 32 millions de plus petits astéroïdes (jusqu’à 100 m de diamètre). Ces astéroïdes sont de nature rocheuse et ont desformes diverses. Les 4 plus grandsson Cérès, Vesta, Pallas et Hygiea. Le plus grand astéroïde est aussi une planète naine, Cérès (940 Km de diamètre) qui tourne autour du soleil en 4.6 ans.

Au‐delà de l’orbite de Neptune se trouve la ceinture de Kuiper, qui est un anneaux de d’astéroïdes qui s’étend jusqu’à environ 7,5 milliards de Km du soleil. Il y probablement des millions d’objets transneptuniens dans cette région du système solaire. Parmi ce objets transneptuniens, il y a plusieurs planètes naines: Pluton, Eris, Haumea, Makemake, Gonggong, Quaoar, Sedna, et Orcus, par ordre de taille.

Notre système solaire comporte également des comètes, qui sont des résidus gelés de la formation de notre système solaire, et sont composées de poussières, rochers et glaces. Elles mesurent entre quelques kilomètres et quelques dizaines de kilomètres de diamètre. Quand elles s’approchent autour du soleil, elles se réchauffent et émettent alors des gaz et des poussières. Ces traces, ou queues, sont orientées loin du soleil et peuvent atteindre des millions de kilomètres.

La limite de notre système solaire est définie par l’héliopause, la frontière théorique de notre système solaire, est l’endroit où les vents solaire sont arrêtés par le milieux interstellaire, c’est‐à‐dire que les particules d’origine solaire (les vents solaires) n’ont pas assez d’énergie pour repousser les rayons cosmiques émis par les étoiles voisines. La région à l’intérieur de l’héliopause est l’héliosphère.

Le cas de Pluton: Pluton était la 9ème planète de notre système solaire. Toutefois, en 2006, l’Union Astronomique Internationale décide de la déchoir de son statut de planète pour la classer dans la nouvelle catégorie de “planète naine”. Pluton est effet bizarre: alors que toutes les planètes tournent autour du Soleil dans un même plan, elle suit une orbite qui n’est pas alignée avec celle des 8 planètes. De plus, alors que toutes les planètes à partir de Jupiter sont des boules de gaz ou de glaces beaucoup plus grandes que la Terre, Pluton n’est qu’un rocher sans atmosphère, plus petit que notre Lune. C’est la découverte d’Éris en 2005 qui a déclenché le grand débat sur la définition des planètes.

Vers la 1ère partie du petit voyage à travers l’univers

Les exoplanètes:

Une exoplanète est une planète qui gravite autour d’une étoile autre que le soleil.

Le 6 octobre 1995, Michel Mayor, professeur à l’Observatoire de la Faculté des sciences de l’Université de Genève, et son doctorant Didier Queloz révolutionnaient le monde de l’astrophysique en annonçant la découverte de la première planète située en-dehors de notre système solaire. Ils ont reçu le Prix Nobel de physique en 2019. Cette planète, nommée 51 Pegasi b, tourne autour de l’étoile 51 Pegasi a (classe G2v, comme le soleil), qui se trouve à 50,5 AL du soleil.

A l’heure actuelle les astronomes connaissent plus de 5590 exoplanètes (https://exoplanets.nasa.gov/discovery/exoplanet-catalog/).

Les étoiles et leur formation:

Une étoile est un corps céleste qui rayonne sa propre lumière par réactions de fusion nucléaire, ou des corps qui ont été dans cet état à un stade de leur cycle de vie, comme les naines blanches ou les étoiles à neutrons. La masse d’une étoiles peut s’étendent de 0,085 masse solaire à une centaine de masses solaires. La masse détermine la température et la luminosité de l’étoile. Le Soleil est une étoile.

La magnitude apparente indique la brillance apparente d’un corps céleste (voir figure ci-dessous). Sirius, l’étoile la plus brillante avec une magnitude de -1.5, est la référence moderne de cette échelle. Une étoile de magnitude -1 est env. 2.5 fois plus brillante qu’une étoile de magnitude 0, qui est elle env. 2.5 fois plus brillante qu’une étoile de magnitude 1, etc.  Notre oeil perçoit des étoiles jusqu’à une magnitude d’env. 6 dans un ciel parfaitement noir.

Les astronomes utilisent le diagramme de Hertzsprung-Russell pour classer les étoiles en fonction de leurs luminosité, classe spectrale ou température. La plupart des étoiles, comme le soleil, se trouvent dans la “séquence principale (V)”. Ainsi une étoile assez “froide” peut avoir une très forte luminosité, comme Bételgeuse, à cause de sa très grande taille. Par opposition, une étoile très chaude peut être très peu lumineuse à cause de sa petitesse, comme Sirius B.

Diagramme de Hertzsprung-Russell

α Centauri est un système de trois étoiles distantes de 4.2 à 4.4 AL du soleil. C’est le système d’étoiles le plus proche de notre système solaire. Proxima Centauri, membre de ce groupe, est l’étoile la plus proche du soleil (à 4.2 AL du Soleil). C’est une naine rouge avec une masse de 12.5% de celle du soleil.

Les étoiles “naissent” dans le cœur dense dans un nuage moléculaire (hydrogène) sous l’effet des forces gravitationelles.

La mort des étoiles:

Au cours de leur vie les étoiles vont consommer leur carburant de base, l’hydrogène, pour former de l’hélium. Quand l’hydrogène est consommé, elles vont commencer à fusionner del’hélium pour donner du carbone et de l’oxygène. Les étoiles de la taille du soleil ne pourrons pas soutenir une fusion nucléaire d’atomes plus lourds que l’hélium et vont s’effondrer pour donner des “naines blanches”. Leurs couches externes relâchées forment alors des nébuleuses planétaires.

Les étoiles plus massives (>8 à 25 Masses du Soleil) pourrons ensuite “tour-à-tour” fusionner le carbone, l’oxygène, le néon et le silicium. Quand la fusion du silicium se termine (faute de carburant), la production d’énergie s’arrête brutalement et l’étoile devient très instable, ce qui mène finalement à son explosion. Cette explosion est ce qu’on appelle une supernova. Le cœur de l’étoile devient alors une étoile à neutrons. Les étoiles à neutrons sont les plus petites et plus dense objets célestes à part les trous noirs. Ces étoiles ont un rayon de 10 Km et une masse de 1.4 fois celle du soleil. Les supernovæ est un phénomène de courte durée, et la lumière intense générée va rapidement diminuer. La dernière supernova observée dans la Voie Lactée date de 1604. Ces explostions laissent des “rémanents de supernovae” qui sont observables au téléscope.

Les nébuleuses:

Il existe plusieurs types de nébuleuses:

1. Les nébuleuses en émission (régions H II) sont des nuages de gaz (hydrogène) ionisé dans le milieu interstellaire qui absorbent la lumière d’une étoile chaude proche et la réémettent sous forme de couleurs variées à des énergies plus basses. Ces régions sont le site de formation d’étoiles.
2. Les nébuleuses par réflexion sont des nuages de poussières qui réfléchissent la lumière d’une ou plusieurs étoiles voisines. Ces étoiles ne sont pas assez chaudes pour causer l’ionisation des gaz, comme dans le cas des nébuleuses en émission, mais sont assez lumineuses pour permettre une dispersion suffisante pour rendre la poussière visible.
3. Les nébuleuses sombres: Comme leur nom l’indique, les nébuleusessombres, ou obscures, ne brillent pas, mais cachent l’espace qui se trouve en arrière-plan. Ce sont des régions où les poussières et gaz interstellaires sont concentrées en grands nuages. Ces nébuleuses sont visibles si elles bloquent la lumière des étoiles en arrière-plan.

Les amas d’étoiles:

Il existe deux types d’amas d’étoiles:

1. Les amas d’étoiles ouverts, formés de quelques dizaines à quelques milliers d’étoiles issues du même nuage moléculaire géant. Ces étoiles ont un âge similaire. Plus de 1’100 amas ouverts ont été découverts dans la Voie Lactée, et on pense que beaucoup d’autres existent.
2. Les amas globulaires qui sont des conglomérats sphéroïde d’étoiles liées par gravitation. On en connaît déjà plus de 150 dans la Voie lactée. Ces amas d’étoiles peuvent contenir entre quelques dizaines de milliers et plusieurs millions d’étoiles, et leur diamètre varie entre 10 et 300 AL. Il y a environ 2 étoiles par AL. Dans les galaxies spirale, comme la Voie Lactée, ils se trouvent essentiellement dans la zone périphérique, ou le halo galactique.

Les galaxies:

Les galaxies sont des systèmes tentaculaires composés de poussières, de gaz, de matière noire et d’un million à des centaines de milliards d’étoiles, le tout maintenu par la gravité. Presque toutes les grandes galaxies compteraient également en leur centre des trous noirs supermassifs. Dans la nôtre, la Voie lactée, le Soleil n’est qu’une étoile parmi 100 à 400 milliards d’autres en orbite autour de Sagittarius A*, un trou noir supermassif d’une masse équivalente à quatre millions de soleils.

Il existe plusieurs types de galaxies:

1. Les galaxies spirales. Une galaxie spirale se présente sous la forme d’un disque plat en rotation autour d’un bulbe central entouré de bras en spirales. Comme d’autres galaxies spirales, notre Voie lactée possède une barre d’étoiles en son centre.
2. Les galaxies elliptiques. Elles ont la forme d’une éllipse. Parfois, cette éllipse est si prononcée que certaines prennent la forme d’un cigare.
3. Les galaxies lenticulaires. Comme les galaxies spirales, elles se composent d’un disque étoilé relativement fin en rotation autour d’un bulbe central, mais sans bras en spirale. Comme les galaxies elliptiques, elles ne contiennent que peu de poussières ou de matière interstellaire et semblent se former le plus souvent dans les régions les plus densément peuplées de l’espace.
4. Les galaxies qui ne rentrent dans aucune de ces trois catégories sont appelées galaxies irrégulières. Elles ne suivent pas de forme particulière, et donnent simplement l’impression d’être déformées.

Les trous noirs:

Un trou noir est un endroit de l’espace où la gravitation est tellement forte que même la lumière et d’autres ondes électromagnétiques, ne peuvent s’en échapper. Cela revient à dire que les trous noirs sont optiquement invisibles. Un trou noir peut se former lorsqu’une étoile supergéante meure après qu’elle a épuisé son carburant. La relativité générale prédit que si la matière est suffisamment concentrée elle va s’effondrer sous sa propre gravitation et qu’elle va se concentrer en une région appelée singularité gravitationnelle. Cette région est limitée par une surface appelée “horizon des évènements du trou noir” (Event Horizon).