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Issue du latin Sol, le Soleil est l’étoile appartenant au système solaire dans lequel nous vivons. Son énergie est cruciale, et aucune forme de vie ne serait possible sans elle. Toutefois le Soleil constitue une étoile d’envergure moyenne. La masse des étoiles est comprise entre 0,08 et 80 fois celle du Soleil.

Source: Royal Swedish Academy of Science
Doté d’un rayon de 697.000 km (celui de la Terre fait 6.378 km), il représente environ 99,8 % de l’ensemble de la masse du système solaire. Au cœur du Soleil, la température s’élève à 15,6 millions °C, alors que la surface la plus froide a été mesurée à 5800 °C. Ces températures sont le résultat de processus nucléaires. Toutes les secondes 6 milliards de tonnes de noyaux d'hydrogène fusionnent en son cœur afin de fabriquer de l'hélium, ce qui génère une puissance de 386 milliards de mégawatts (3.86x1026 W). Ces processus nucléaires seront abordés ultérieurement.

Sur l’image ci-dessus les taches sombres sur la surface représentent les régions plus froides, avec des températures avoisinant 3800°c. Une seule de ces taches peut représenter entre 2 et 3 fois le diamètre de la Terre(Source: Académie royale des sciences de Suède).

Les taches solaires sont le résultat d’un champ magnétique intense du Soleil, ce processus demeure encore un mystère et reste un domaine de recherche pour les astronomes.

Le système solaire est composé du Soleil au centre et de huit planètes gravitant sur des orbites elliptiques autour. Ces planètes représentent moins de 0,15% de la masse du système solaire, et le Soleil constitue de loin l’élément le plus important. Les planètes n’émettent pas de lumière, elles sont visibles grâce à celle du soleil qui se reflète sur leur surface. On y trouve également d’autres éléments comme des lunes en orbite autour d’autres planètes, des astéroïdes et des comètes. La Terre est la troisième planète du Soleil. Les autres ont été baptisées en référence à la mythologie grecque et romaine, de la plus proche à la plus éloignée du Soleil :

Mercure, qui en référence à la mythologie romaine est le dieu du commerce, des voyages et des voleurs.
Vénus, la plus brillante vue de la Terre, en référence à la déesse romaine de l'amour
La Terre, (Terra en latin), en référence au sol dont elle est composée.
Mars, en référence au dieu romain de la guerre en raison de sa couleur rouge représentant la colère .
Jupiter, nommé inspiré du dieu romain, est la plus grosse planète du système solaire system.
Saturne, portant le nom du dieu romain de l'agriculture, célèbre pour ses magnifiques anneaux.
Uranus, en référence au dieu grec du ciel, fut la première planète découverte grâce à un télescope, and
Neptune, en référence au dieu romain de la mer, également appelé le géant bleu, est orné de six anneaux.

Pluton a été considéré comme une planète jusqu'en 2006, puis reclassé comme une planète naine. Pour prétendre à la dénomination de planète, trois critères doivent être remplis : l'objet doit graviter et posséder suffisamment d’attraction gravitationnelle, avoir une masse suffisante pour être sphérique et dominer leur environnement. Pluton ne répondait pas au 3ème critère.

Une photocomposition du Soleil et des planètes avec leurs différentes tailles. De gauche à droite : le Soleil en surface, Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter montrant une lune, Saturne avec ses anneaux, Uranus et Neptune. La taille de ces planètes est à l'échelle, mais pas les distances. (Source: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

Mercure, Vénus, la Terre et Mars sont des planètes rocheuses. En dehors de cette caractéristique commune, elles demeurent très différentes. Dépourvue d'atmosphère, Mercure ressemble beaucoup à la Lune, recouverte de cratères résultant d'innombrables impacts de météorites. Vénus, deuxième planète à partir du Soleil, est la plus chaude du système solaire. La température de sa surface est de 464°c, nuit et jour. La montagne la plus élevée du système solaire est Olympus Mons, le Mont Olympe situé sur Mars. Sa hauteur fait le triple du mont Everest, le plus haut sommet sur Terre.
D'autre part, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont appelées des géantes gazeuses. Jupiter est de loin la plus grosse planète du système solaire, avec une masse plus importante que toutes les autres réunies. Il est 300 fois plus grand que la Terre et possède plus de 60 lunes. Saturne est pourvu de 9 anneaux planétaires.

La planète la plus semblable à la Terre est Mars. On a pu prouver l’existence de l’eau sur Mars à une certaine période. Certaines de ses caractéristiques ressemblant étroitement à des rivages, des cours d’eau, et la présence d’îles laissent penser que de grandes rivières ont traversé autrefois cette planète. La disparition de cette eau reste un mystère. Pour cette raison, on suppose qu’une forme de vie ailleurs que sur Terre aurait pu être hébergée sur Mars. L’ESA (Agence Spatiale Européenne) et la NASA dirigent actuellement une mission spatiale appelée ExoMars. Les lancements sont prévus pour 2016 et 2018 et déploieront plusieurs engins. Le «Trace Gas Orbiter » (TGO) sera en orbite autour de Mars afin de détecter du méthane, indicateur qui pourrait confirmer ou non la présence d’une forme de vie sur Mars. Un robot itinérant à 6 roues, très autonome, sera chargé de prendre des photos et d’effectuer un forage afin de prélever des échantillons de sol à 2 mètres de profondeur.

La plupart des civilisations anciennes représentaient la Terre au centre de l’Univers. Les Egyptiens voyaient le ciel comme le corps de la déesse Nut, les hindous imaginaient le ciel se reposant sur les défenses d'un éléphant géant, les Babyloniens le voyaient tel l'intérieur d'une énorme cloche, et les Arabes à l’image d’une immense tente.

Ptolémée (100 – 170 après J.C), astronome, mathématicien et géographe romain a vécu en Egypte au 2ème siècle. Auteur de l’ouvrage "La Grande Composition mathématique", il y présente une description de la position des planètes sur la base d’une importante quantité de données astronomiques qu’il a recueillies.

Ce modèle, appelé géocentrique, présente la Terre comme étant le centre de l'Univers. La Lune, les planètes et les étoiles gravitent autour de celle-ci dans des sphères concentriques. L'univers serait une sphère finie, et dehors de laquelle le néant règnerait. Cette hypothèse a été admise pendant plus de 1300 ans.

Les principes de sa théorie sont :

  1. la Terre, immobile se trouve au cœur du système
  2. le Soleil et la Lune tournent dans des mouvements circulaires, la Terre étant le centre de ces mouvements
  3. les autres planètes se déplacent en un mouvement circulaire dont le centre est en orbite autour de la Terre.

Autrefois, l'idée que la Terre était le centre de l’Univers était profondément ancrée dans la mémoire collective et il était difficile de s’en défaire. Mais déjà au 3ème siècle avant JC d’autres types de pensées coexistaient. Aristarque de Samos (environ 310-230 avant JC) pensait le Soleil comme étant le centre de l'Univers. À cette époque, sa théorie a été réfutée et il a fallu attendre plus de mille ans pour qu’elle soit examinée.

L'astronome polonais, Nicolas Copernic (1473 - 1543), ne croyait pas dans le modèle géocentrique de l'Univers. Il a alors développé une nouvelle théorie appelée "système héliocentrique". Copernicus’ Cette théorie selon laquelle le Soleil serait le centre de l'Univers a été la découverte scientifique la plus radicale de la première moitié du 16ème siècle. Elle est considérée comme point de départ de la science moderne. La découverte de Copernic a conduit à une révision complète de la connaissance du monde, qui a été fondée sur la conviction que la Terre était le centre de l'Univers. Désormais, il fallait accepter que la Terre ne fût qu'une planète parmi les autres.

Dans le système héliocentrique le Soleil se trouve au centre et les planètes se déplacent sur des orbites autour du Soleil. Cette théorie était extrêmement controversée, car elle s’opposait à celle de la Terre qui devait être le centre de l’Univers.

Nicolaus Copernicus
Copernic décrit sa théorie dans son œuvre intitulée «De revolutionibus orbium coelestium libri vi" ("Six livres sur les révolutions des orbes célestes"), mais elle ne fut pas publiée avant 1543, l'année de sa mort.
A ses débuts, il avait le soutien de quelques croyants fidèles tels que Giordano Bruno (1548 - 1600), philosophe et poète italien. Il était un fervent partisan de la théorie de Copernic avant d’être reconnu coupable d'hérésie et de la libre-pensée par l'Inquisition, puis emprisonné pendant 8 ans et finalement brûlé vif pour ses croyances.
Progressivement adoptée par les scientifiques, il a fallu cent ans après la mort de Copernic pour que cette théorie soit pleinement acceptée, mais elle a fini par être vérifiée. Galilée et Kepler ont été les premiers scientifiques à trouver des preuves en faveur du système héliocentrique.

Kepler a découvert une loi mathématique régissant le mouvement des planètes autour du Soleil. Les lois de Kepler découlent de l'observation des données astronomiques des planètes réalisées par Tycho Brahe. Ces lois décrivent précisément les données astronomiques en langage mathématique.

Elles peuvent être formulés comme suit:

  1. Les orbites des planètes sont des ellipses avec le Soleil à un foyer de l'ellipse.
  2. La ligne joignant la planète au Soleil balaie des aires égales en des temps égaux tandis que la planète se déplace autour de l'ellipse.
  3. Le carré de la période orbitale d’une planète autour du Soleil est proportionnelle au cube du demi-grand axe de son orbite elliptique.

La figure illustre les lois de Kepler qui montrent que l’orbite d’une planète est une ellipse et que la planète balaie des aires égales en des temps égaux (zones orange). On voit également les axes majeur et mineur et les foyers de l’ellipse, et le point de l’orbite le plus proche du Soleil (périhélie) et le plus éloigné du Soleil (aphélie).

Les planètes extrasolaires gravitent autour des étoiles. Les astronomes en découvrent de plus en plus régulièrement et on en dénombre actuellement près de 560 qui ont obtenues cette dénomination depuis juillet 2011. On peut conclure que les étoiles sont souvent entourées de planètes et la probabilité d’en découvrir une ayant des propriétés similaires à la Terre augmente.

Si une planète de taille et de conditions atmosphériques similaires (telle que la température) était découverte, on pourrait supposer que cette planète abriterait une vie extraterrestre. Les planètes n’étant pas lumineuses, cela les rend très difficile à repérer. En outre, les planètes extrasolaires sont éloignées, quasiment invisibles, même si nous savons dans quelle direction précise nous orienter. Afin d’y remédier, les astronomes ont trouvé un moyen ingénieux pour observer indirectement les planètes, en utilisant l'étoile parente.

Pour y parvenir, il faut mesurer la lumière d'une étoile et observer si celle-ci s'assombrit à intervalles réguliers, cela laisserait alors à supposer qu’une planète se déplace devant elle. Mais cette méthode ne fonctionne que la Terre se trouve dans la ligne de mire de l'orbite de la planète observée, ce qui dans de nombreux cas ne se produit pas. On peut également repérer des planètes par leurs effets gravitationnels. L’effet gravitationnel de l'étoile oblige les planètes à orbiter autour d’elle, mais la gravité fonctionne dans les deux sens si bien qu’ils s’attirent mutuellement. Ce n'est pas aussi évident, car les étoiles sont beaucoup plus grandes et possèdent une force de gravitation plus importante. Mais si l'on mesure la position d'une étoile avec une précision suffisante, on peut la voir ostensiblement osciller vers la planète. Les méthodes utilisées par les astronomes se révèlent plus efficaces pour de plus grandes planètes, ce qui explique la taille des planètes trouvées à ce jour, plutôt des planètes gazeuses telles que comme Jupiter. Cependant, comme les astronomes font de plus en plus preuve de perspicacité, nous pouvons espérer trouver davantage de planètes qui ressemblent à la nôtre ?

Toutes les planètes n’ont pas une lune. Par exemple, Mercure et Vénus, se déplacent seuls autour du Soleil. Cependant, certaines planètes en disposent de plusieurs. Jupiter en possède plus de 60. Notre planète n’en a qu’une et c’est l’unique endroit en dehors de la Terre visité par l’homme. Les astronomes pensent que la lune est un débris résultant d’une collision entre un objet de la taille de Mars avec la Terre.

Cette photocomposition montre Jupiter orné de sa Tache Rouge, une tempête gigantesque complexe trois fois plus grande que la Terre et des vents d’une vitesse atteignant 450 km/h. Sur le côté droit de l'image on observe des lunes galiléennes (Io, Europe, Ganymède et Callisto - de haut en bas). Les distances ne sont pas représentées à l’échelle.

NNeil Armstrong fut le premier homme à marcher sur la Lune le 21 Juillet 1969. Il s’agit d’un exploit impressionnant si l’on tient compte de la distance moyenne séparant la Terre de la Lune de 384.400 km. Une pluie continue de météorites astéroïdes et de comètes bombardent la Lune, ainsi que la plupart des planètes. Alors que la Terre est épargnée par les chutes d'objets spatiaux qui sont généralement brûlés dans l'atmosphère, la Lune est couverte de cratères, en l’absence d'atmosphère.

Bien que malmenée, la Lune exerce un effet considérable sur la Terre. Non seulement elle contrôle les marées, mais elle stabilise également la Terre. Sans la Lune jouant un rôle de régulateur, notre climat serait très instable et réduirait la capacité de la Terre à abriter la vie.

Pourquoi Io, Europe, Ganymède et Callisto sont appelées “lunes galiléennes” ?

Galilée, (1594 – 1642) est un physicien italien, mathématicien, astronome et philosophe, considéré comme une figure extrêmement importante de la révolution scientifique. Il est souvent salué comme «le père de la science moderne », ayant été le premier à mettre en œuvre la «méthode scientifique expérimentale ». Il a notamment, parmi beaucoup d’autres, construit le premier télescope. Armé de ce télescope, il a observé l’étoile scintillant dans le ciel et a trouvé quatre petites étoiles gravitant autour d'elle, invisibles à l'œil nu. Il s'est rapidement rendu compte que ces objets brillants n'étaient finalement pas des étoiles, mais Jupiter et ses quatre grandes lunes. Il les a baptisées Ganymède, Io, Callisto et Europa et elles sont désormais connues sous le nom de « lunes galiléennes de Jupiter »

Malgré cette énorme contribution à la science, l'Église catholique romaine n'a pas approuvé l'œuvre de Galilée. En 1633, l'Inquisition l’a condamné pour hérésie. Il a été contraint à retirer publiquement son soutien à Copernic ainsi qu’au système héliocentrique et il a ensuite été condamné à la prison à perpétuité. En raison de son âge avancé et sa santé fragile, cette sentence a été modifiée pour lui permettre de purger sa peine en résidence surveillée.

Europe, le plus petit satellite de Jupiter mais néanmoins le plus intéressant est considéré comme candidat potentiel pour abriter la vie extraterrestre. Il mesure environ un quart de la taille de la Terre. Sa surface est recouverte d’une croûte de glace, en dessous de laquelle se trouve le plus grand océan de l'ensemble du système solaire. On estime que cet océan pourrait avoir une profondeur allant jusqu'à 20 km (l’endroit le plus profond sous l’océan sur Terre est d'environ 11 km).

Bien que la température moyenne de sa surface avoisine les -160° c, les volcans créant des cheminées thermales chaudes au fond de l'océan d'Europe pourraient créer des refuges pour la vie. L'énergie nécessaire à ces volcans est produite par la désintégration radioactive naturelle (similaire à la Terre) au sein de la roche dans le centre rocheux d’Europe ou par des effets de marée provoqués par la proximité de Jupiter.

Photo prise par la mission Galileo représentant la surface glaciale d'Europe (Source : NASA / JPL / Université d’Arizona / Université du Colorado, solarviews.com).

De minuscules algues ou des calmars géants nagent-ils dans l'océan d'Europe ? on l’ignore. La réponse dépend des mécanismes inconnus de l'origine de la vie elle-même ainsi que des caractéristiques d’Europe. Une mission spatiale de la lune de Jupiter pourrait fournir des indices supplémentaires. Un engin spatial qui pourrait se poser sur la surface glaciale d'Europe pourrait extraire des molécules organiques produites par la vie dans l'océan. La couche de glace sur Europe est trop épaisse pour un forage, mais des processus géologiques peuvent ramener des composants de l’océan vers la surface afin qu’une sonde spatiale y accède.

Non seulement Europe a ce qui semble être de l'eau liquide, mais elle possède aussi une mince atmosphère d'oxygène. Pourtant, malgré l'eau et l’oxygène, la vie sur Europe serait encore extrêmement difficile. Le niveau de rayonnement émis par Jupiter est d’environ 5400mSv, dose mortelle pour l'homme. Il faudrait vivre sous la surface, car il y fait plus chaud. Mais la gravitation y est très faible, représentant un danger supplémentaire pour la santé humaine.

Il persiste beaucoup de confusion autour de la terminologie, s’agissant de petits éléments parsemant le ciel. Voici quelques définitions:



Les météorites sont de petites roches dans notre système solaire mesurant moins de 10 mètres de diamètre. Au contact avec l’atmosphère, elles brûlent en raison de la chaleur causée par la friction et forment une trainée lumineuse dans le ciel. Cette trace est appelée météore, ou étoile filante. Toutefois, si le météoroïde. ne se consume pas complètement et survit malgré un impact avec la Terre, le morceau de roche restant est appelé un météorite. On trouve des météorites partout et particulièrement en Antarctique où la glace les rend davantage visibles et le froid les protège de la transformation géologique.

Les astéroïdes, de taille plus importante peuvent mesurer jusqu'à plusieurs kilomètres. La plupart se trouvent dans la ceinture principale d'astéroïdes qui tourne autour du Soleil entre Mars et Jupiter.

Les comètes mesurent entre 1 et 20 km de long et sont principalement constituées de glace et de poussière. C'est pourquoi elles peuvent être appelées « boules de neige sale ». Elles sont dotées d’orbites elliptiques et de ce fait, passent la plupart de leur temps éloignées dans le système solaire, au-delà de Pluton. Lorsqu’elles se rapprochent du Soleil, la chaleur faisant fondre la glace et évaporant l’eau, cela crée une queue de gaz derrière elles. On observe souvent deux queues sur une comète. L’une est composée de poussière et indique la trajectoire de la comète et l’autre sera toujours opposée au Soleil puisqu’elle est faite de gaz produits par le vent solaire sur la surface de la comète.

Sur l’image ci-dessus on voit une météorite, appelée EETA 79001, trouvée sur la glace en Antarctique. Il fort probable qu’elle soit originaire de Mars. Le cube mesure 1 cm de côté. (Source : LPI / NASA). L’image du milieu montre une partie de l'astéroïde Mathilde, mesurant environ 59 par 47 km de diamètre. La surface présente de nombreux grands cratères (Source: JHU / APL / NASA). La troisième photo représente la comète de l'Ouest. La mince queue bleue est composée de gaz et la large queue blanche de particules de poussière microscopiques (Source : John Laborde).

Ces petits objets rocheux ou glacés entrent en collision avec d'autres objets dans le système solaire de façon relativement régulière. Lors de l’observation de photos de cratères sur la Lune ou sur Mercure on peut répondre par l’affirmative. Fort heureusement la Terre est dotée d’un élément unique qui est l’atmosphère.

Les objets entrant en collision avec la Terre sont habituellement de petite taille. Comme ils voyagent à travers l’atmosphère, le frottement créé génère une grande quantité de chaleur, ce qui brûle et désintègre l’élément. Il peut arriver qu’un petit fragment nous parvienne mais il va probablement tomber au sol ou dans un océan sans causer de dégât.

Cependant, très rarement, un grand astéroïde ou une comète peut frapper la planète et l'atmosphère n’est pas en mesure de nous protéger. On pense qu’il y a 56 millions d'années, un astéroïde d’environ 10 km de large a frappé la Terre en Amérique centrale provoquant tremblements de terre, grands incendies et de gigantesques tsunamis. L'impact a provoqué cendres et débris si bien que le soleil est resté voilé durant des mois, les températures ont chuté au niveau mondial jusqu’à la congélation. On pense que plus de deux tiers des espèces sur Terre ont été exterminées par cet événement, dont les dinosaures. Alors que les scientifiques savent avec certitude que cet astéroïde est entré en collision avec la Terre, on peut aussi penser que ce phénomène a contribué parmi d’autres à l'extinction des dinosaures. Les archives fossiles montrent que le nombre de dinosaures étaient déjà en baisse assez significative avant l'impact et peut-être que l'astéroïde les a anéantis.

De nos jours, qu'arriverait-il si un astéroïde frappait la Terre ?

Cela dépend de sa taille. De la taille d’une maison, l’astéroïde pourrait aplatir des bâtiments en béton jusqu’à un demi-mile (environ 800 mètres) autour du point d'impact. Pourtant, un astéroïde d'un mile (environ 1,6 km) de large causerait beaucoup plus de dégâts, comme celui qui pourrait avoir anéanti les dinosaures. Mais aussi effrayant que cela puisse paraître, les chances de collision avec un astéroïde de ce type sont très faibles, peut-être de l’ordre d’un astéroïde de grande taille tous les 100 millions d'années environ.

Généralement, les étoiles ne sont pas isolées. La galaxie est composée d’une collection infinie d'étoiles liées les unes aux autres par la gravité. Il existe un nombre incalculable de galaxies. Certaines sont appelés galaxies naines, contenant dix millions d'étoiles ou plus, 500 fois plus petites que notre propre galaxie. Certaines sont incroyablement grandes, 20 fois plus grandes que la notre et contenant quasiment des milliards d'étoiles.

Malgré cette gamme extrêmement étendue, la plupart des galaxies se forment sur un modèle similaire de façon à pouvoir les imaginer aisément. Le système de classification le plus utilisé a été inventé par l'astronome américain Edwin Hubble en 1936. Hubble a identifié trois principaux types de galaxies en fonction de leur apparence.

Les elliptiques sont des galaxies qui en ont la forme et qui sont généralement constituées de vieilles étoiles de faible masse, avec un très faible taux de formation de nouvelles étoiles.

Les galaxies spirales sont beaucoup plus fréquentes que les elliptiques. Elles sont constituées d’un disque plat composé d’étoiles en rotation qui forment des structures en spirale et d’une concentration d’étoiles en leur centre appelée le renflement. Leurs bras sont faits d’étoiles plus jeunes, plus chaudes avec un taux élevé de formations de nouvelles étoiles tandis que le bulbe central contient des étoiles un peu plus âgées. Beaucoup de galaxies ont une barre d’étoiles en leur centre.

Leslenticulaires se situent entre les deux catégories. Elles sont généralement pourvues de disques comme les galaxies spirales, mais sont beaucoup moins bien définies et n’ont qu’un faible taux de formation de nouvelles étoiles. Comme si la matière dans le disque avait simplement été épuisée et le reste étant poussière. Elles possèdent généralement des renflements plus grands et contiennent des étoiles plus anciennes, comme les galaxies elliptiques.

Hubble a également identifié une quatrième catégorie : les irrégulières.. N’ayant pas de forme définie, elles ne sont pas classées parmi les autres catégories. On pense que ces galaxies avaient une forme précise mais qu’elles ont été déformées par la gravité d'un autre élément de grande taille.

Nous sommes situés dans une galaxie appelée Voie Lactée. Il s'agit d'une galaxie spirale contenant entre 200 et 400 milliards d’étoiles, s'étendant sur 100 000 années-lumière, dont le Soleil, étoile parmi les autres dans la Voie Lactée, situé à environ deux tiers du centre de l’un de ses bras spiraux.

Lorsque les astronomes ont découvert cela, le système héliocentrique a dû être adapté. Le Soleil n’est évidemment plus le centre de l’Univers. On croyait que la Voie lactée représentait tout notre Univers jusqu’à ce qu’Edwin Hubble découvre des milliers d’autres galaxies.

DReprésentation de la Voie Lactée montrant sa forme en spirale avec l'emplacement approximatif de notre Soleil (Source: HEASARC / NASA)

L'expression Voie lactée revêt deux significations. D'un côté, c'est le nom de notre galaxie comme décrit précédemment. De l'autre elle désigne la bande sombre et lumineuse que l’on peut voir dans le ciel nocturne. Dans la mythologie grecque, la Voie Lactée a été causée par le lait renversé par Héra lorsqu’elle allaitait Héraclès.

La plupart des étoiles que l’on peut apercevoir la nuit à l'œil nu appartiennent à notre galaxie. La bande sombre et lumineuse appelée Voie Lactée nous apparait parce que nous regardons vers le centre de notre galaxie, vers le renflement. La grande concentration d'étoiles est ce qui rend cette région si lumineuse.

La Voie lactée et quelques constellations connues (Source: Fred Bruenjes)

L'espace entre les étoiles n'est pas vide, il contient d'énormes nuages constitués de poussières et de gaz. La matière qui s’y trouve est appelée milieu interstellaire.

Le milieu interstellaire est extrêmement raréfié selon les normes terrestres: là où il est le plus dense, il est encore plus vide que le meilleur vide que nous pouvons produire sur Terre. Cependant, la masse totale du milieu interstellaire s'élève à environ 10 fois la masse de toutes les étoiles de la Voie Lactée, cela s’explique par la vaste étendue de l'espace entre les étoiles.

Le 25 Août 2012, Voyager 1 a atteint le milieu interstellaire, devenant ainsi le premier objet artificiel à y accéder. Sa mission, qui se termine en 2025 consiste à étudier le plasma et la poussière interstellaire.

La photo montre un énorme gaz et de poussière nuage interstellaire dans la nébuleuse Trifide (Source: Arizona State University)

A l’image des étoiles, les galaxies peuvent être liées entre elles par l’effet de la gravitation. Lorsque l’on en dénombre moins de 50, on considère qu’elles font partie d’un groupe de galaxies. Notre galaxie, la Voie lactée fait partie du groupe Local, qui en contient plus de 30. La plus grande galaxie dans le groupe (nous sommes classés en deuxième position) est Andromède, qui est suffisamment grande pour être observée à l'œil nu, telle une tache floue dans le ciel du Nord.

Andromède est assez semblable à notre galaxie – de même forme en spirale - mais elle possède beaucoup plus d'étoiles, estimées au nombre d’un trillion (10 puissance 18). Des études récentes laissent penser qu’Andromède a été créée par la collision de deux galaxies plus petites il y a quelques milliards d'années, ce qui est susceptible de se produire à nouveau puisque la Voie Lactée et Andromède se déplacent l’une vers l'autre à une vitesse de 500.000 km/h. Cette collision pourrait se produire dans environ 4,5 milliards d'années.

Toutes les galaxies ne ressemblent pas à la nôtre. Les deux plus petites, appelées galaxies satellites, orbitent autour de la Voie Lactée et sont connues sous le nom de Grand et Petit Nuages de Magellan.

Dans le cas de regroupement de plus de 50 galaxies, elles sont appelées amas de galaxies . Les amas peuvent avoir des milliers de galaxies voyageant tous ensemble. Parfois, les amas peuvent se combiner pour former des superamas. Les superamas sont si grands qu'ils ne sont plus gravitationnellement liés. Ils peuvent former d'énormes murs de galaxies couvrant des centaines de millions d'années-lumière. L'un de ces murs extraordinaires est appelé le Grand Mur. Il mesure 300 millions par 500 millions d’années -lumière, et 15 millions d'années-lumière d’épaisseur.

En astronomie, les échelles utilisées sont souvent très grandes et appellent parfois à la création de nouvelles unités. Une année-lumière représente la distance que parcourt la lumière pendant une année :

  1 année-lumière (al) = 9,461 x 1015 m

Une autre unité est le parsec:

  1 parsec (pc) = 3,26 année-lumière (al)

Pour de très grandes distances le kilo-parsec et le Mega-parsec sont habituellement utilisés :

  1 kilo-parsec (kpc) = 1 000 pc

 1 mégaparsec (Mpc) = 1 000 000 pc

On trouve également des unités astronomiques (UA), 1 UA correspondant à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil :

  1 UA = 149,6 x 109 m
  1 UA = 4,8481 x 10-6 pc
  1 UA = 15,813 x 10-6 ly

L'espace est grand et regorge d'objets fascinants qui se situent trop loin de nous pour qu’on puisse les appréhender. En conséquence, la majorité de nos connaissances de l'univers provient des mesures des rayons émis par ces éléments, comme les photons ou les rayons X.

A titre d’exemple, ces émissions permettent de calculer la taille de la force de gravitation que l'objet génère. Dans les années 1930, l’astronome Fritz Zwicky constate que l’amas du Grand Mur a une «masse manquante». Le groupe était pourvu de beaucoup plus de gravité que ce qui pouvait être expliqué. Nous pouvons observer les étoiles à l'aide de télescopes optiques et nous pouvons apercevoir le gaz chaud dans l’amas à l'aide de télescopes à rayons X et par conséquent, en calculer la masse. Cependant, les effets gravitationnels de l’amas sont beaucoup plus élevés que prévu, ce qui laisse penser qu'il y a davantage de masse, masse que nous ne pouvons ni voir ni détecter. C'est ce qu’on appelle la "Matière Noire".

Depuis, des études approfondies de la matière noire ont été menées. Il semblerait que la matière, les atomes composant la Terre, les planètes, les étoiles et le milieu interstellaire ne constitueraient que 4 % de la masse de l'Univers. Le reste demeure inexpliqué.

Etant donné que l’on ne peut appréhender la matière noire en elle-même, on ne peut qu’émettre des hypothèses à partir du mouvement des étoiles, les galaxies et de la poussière dans les amas. La composition de la matière noire reste inconnue, et un certain nombre de théories et d’expériences sont réalisées afin d’en apprendre davantage. A titre d’exemple, certains scientifiques pensent que la matière noire est composée de trous noirs créés lors du Big Bang ou de naines brunes, de petites étoiles froides trop petites pour brûler l'hydrogène en hélium. Cependant, la théorie la plus communément admise est que la matière noire est composée de particules élémentaires non encore découvertes appelées WIMPS (acronyme anglais désignant les particules massives interagissant faiblement). Une expérience, portant le nom de DRIFT, vise à rechercher les WIMPS, elle est hébergée dans la Mine de Boulby dans le North Yorkshire au Royaume-Uni et se trouve à 1100 mètres sous terre.


Testez vos connaissances !
1. Le Soleil produit une énorme quantité d'énergie. Ceci est dû au fait
  1. que l'hydrogène fusionne en hélium par des procédés nucléaires
  2. que l'hélium fusionne en fer par des procédés nucléaires
  3. que l'oxygène fusionne en carbone par des procédés nucléaires
2. Les trois lois du mouvement planétaire ont été formulées par
  1. Johannes Kepler
  2. Nicolas Copernic
  3. Galilée
3. La distance entre le Soleil et l'étoile la plus proche est
  1. quelque 1013 km
  2. environ 270,000 UA
  3. 3.45 al
4. Laquelle de ces phrases est correcte?
  1. Une météorite est plus grande qu'un astéroïde
  2. Une météorite doit être inférieure à 10 m
  3. Une météorite est plus petite qu'une comète
  4. Les météorites et les comètes sont toutes deux composées de roches et de métaux
  5. Les météorites et les astéroïdes sont toutes deux composées de roches et de métaux
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1.a 2.a 3.b 4.b+c+e