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LES GALAXIES
les galaxies
Les galaxies
Les galaxies sont relativement proches les une des autres. Pour prendre l’exemple d’Andromède et la Voie Lactée, si nous les réduisons à des assiettes de 30 cm, elles seraient à seulement 7 mètres l’une de l’autre. Elles sont nettement attirées l’une vers l’autre. Mais biens des galaxies sont beaucoup plus rapprochées.
On les a classées par catégories :
1_ Les irrégulières (comme les nuages de Magellan).
2_ Les spirales et les spirales barrées (comme notre galaxie ou comme Andromède).
3_ Les elliptiques ou lenticulaires, sortes de sphères plus au moins aplaties.
4_ Les inclassables et les anormales.
Toutes les galaxies irrégulières sont plus petites que les spirales.
Les irrégulières : comme les nuages de Magelan(2.5 e l ensemble observé). Elles semblent être des galaxies très jeunes. En les observant, on s’aperçoit qu’elles fourmillent d étoiles jeunes, de géantes bleues, de nébuleuses et qu’elles sont très actives, mais elles sont trop jeunes pour que se soit constitué un noyau.
Les spirales et les spirales barrées : comme notre galaxie ou comme Andromède (c’est la majorité : 61 Les elliptiques ou lenticulaires : sortes de sphères plus au moins aplaties, (34.5 e l ensemble observé) Les inclassables et anormales : (2
Les spirales et les spirales barrées : comme notre galaxie ou comme Andromède (c’est la majorité : 61
Une spirale barrée est une galaxie spirale cassée en deux. Une barre de vide la partage en deux. Une spirale barrée tourne d’un seul bloque, comme si elle était solide et non fluide, alors qu’elle est composée de milliards d’étoiles. On a pu expliquer la formation de la barre en partie par les ondes de densité, mais il y a encore des mystères à élucider. Ces barres sont plus au moins massives, plus ou moins longues, et leurs extrémité, tout à coup, les étoiles s’en détachent et se mettent à obéir .......
Les spirales les plus jeunes ont un petit noyau bien net, des bras élancés et bien détachés, leur aspect n’est pas flou comme pour les vielles, et ne présentent ni nébuleuses ni nœuds de poussière.
Il y a aussi des galaxies spirales dont les chemins de poussières sont beaucoup plus massifs, touffus, et parfois disloqués par des phénomènes mal connus. Certaines spirales ont aussi un noyau beaucoup plus massif, et il est possible que ce soit dû à la formation d’un quasar à l’emplacement de leur noyau. On en arrive alors aux galaxies à noyau actif, aux galaxies de Seyfert, qui préfigurent les quasars, et dont les variations d’éclat peuvent évoluer en quelques jours, ce qui indique que la bouillie d’étoiles du noyau a quelques jours-lumière seulement de rayon. _____pilot page 99._____
Les elliptiques ou lenticulaires : sortes de sphères plus au moins aplaties, (34.5 e l ensemble observé)
De nombreuses galaxies elliptiques sont petites, et même très petites. On en a découvert beaucoup autour de nous seulement, car elles sont invisibles un peu plus loin. Les galaxies supergéantes sont toujours elliptiques. La plus massive et la plus brillante se trouve dans l’amas de la vierge, à 40 millions d’années lumière de nous. Sa masse visible est de 3000 milliards de masses solaires (contre 200 milliards pour la nôtre) et elle est entourée de milliers d’amas globulaires comptant chacun des centaines de milliers d’étoiles.
Toutes les galaxies spirales sont moyennes ou géantes.
Toutes les petites galaxies sont elliptiques ou irrégulières.
Les supergéantes sont toujours elliptiques.
Les groupes d’étoiles
Les amas ouverts : Les Pléiades par exemple forment un amas ouvert de 250 étoiles, (dont 6 seulement sont visibles a l’œil nu), elles sont encore groupées parce que c’est une naissance récente. C’est aussi pourquoi elles sont très chaudes et de couleur bleue. Mais elles se disperseront car leurs mouvements propres vont dans le sens d’une explosion très lente.
Les amas Globulaires : Il s’agit de boules parfaitement sphériques d’étoiles, groupées par centaines de milliers, très serrées, surtout au centre de l’amas, et liées par la gravité. Les amas globulaires orbitent lentement, à 50 km / seconde environ autour de la galaxie et traversent même le disque qui tourne 5 fois plus rapide qu’eux.
On pourrait considérer ces amas globulaires comme des petites galaxies satellites, car ils sont nettement détachés du disque et orbitent jusqu’à de grandes distances du bulbe.
Curieusement tous les amas globulaires sont composés de vielles étoiles. Ce sont comme des maisons de retraite pour étoiles isolées, loin du centre, avec peu d’espace pour chaque pensionnaire.
Les étoiles variables à éclipse : Ce sont des étoiles doubles serrées dont l’une des composantes, plus sombre, passe régulièrement devant la plus lumineuse.
Etoiles doubles et multiples. Beaucoup d’étoiles semblent isolées quand on les observe à l’œil nu ou au télescope, alors qu’elles sont doubles.
Etoiles doubles (binaires). Ce sont deux étoiles qui tournent autour d’un centre de gravite commun.
Binaires spectroscopiques : Certaines étoiles sont si rapprochées qu’il est impossible de les distinguer visuellement. Seule l’analyse spectroscopique révélant la présence de deux étoiles à spectres différents, permet de les détecter. Ce sont des binaires spectroscopiques.
Les binaires optiques : Ce sont d’étoiles dont le rapprochement apparent n’est qu’une illusion d’optique, elles se trouvent en fait à des distances très différentes dans l’espace.
Les binaires serrées : Certaines étoiles sont si proches de leur compagne qu’il se produit de gigantesques jets de matière entre elles, ce qui les fait évoluer différemment des autres étoiles. Elles sont ce qu’on appelle des étoiles variables éruptives dites binaires serrées.
Les étoiles multiples : C’est un groupe de 3 étoiles ou plus qui tournent autour d’un centre de gravite commun. Par exemple, deux binaires serrées forment un ensemble qui tourne lui-même autour du centre de gravité d’un axe qui le relie à une étoile ou a un autre groupe d’étoiles.
Les étoiles variables : Certaines étoiles ne brillent pas d’un éclat constant, mais présentent des variations de magnitude périodique ou irrégulières. Ce sont les étoiles variables.
Les Céphéides : Du nom de Delta Céphei première étoile du type observée, ces étoiles ont des variations d’éclat périodique liées à des fluctuations de diamètre. Elles "pulsent" régulièrement sur des périodes allant de 2 à 40 jours.
Les étoiles
Les différences entre les étoiles sont Enormes.
Les étoiles les plus brillantes sont 4 milliards de fois plus énergétiques que les plus faibles, ( sans compter les étoiles obscures).
La densité peut aussi passer de quelques millionièmes de grammes à plus d’un demi-milliard de Tonnes par centimètre cube ( comme c’est le cas pour le cœur de certaines étoiles à neutron).
Les étoiles naissent au sein de NEBULEUSES, (nuages de gaz-hydrogene, hélium, et de poussières). Ces nébuleuses forment des étoiles de tailles diverses: certaines sont beaucoup plus petites que le soleil(1/10 ème de masse solaire), et leur vie peut durer des dizaines et des centaines de fois plus longtemps que celle du soleil, (car elles consomment très peu d hydrogène).
D’autres sont énormes et leur masse de feu engloberait le système solaire jusqu’à l’orbite de mars, de Jupiter ou même de saturne (les supergéantes) leur vie est très courte, quelques fois de 100 millions d années.
Les supergéantes : Leurs diamètre peut aller jusqu’à 2000 diamètres solaires, leurs énergie peut atteindre 60 000 fois celle du soleil. Leurs masse ( quelques millionièmes de gramme par centimètre cube, ce qui est très faible par rapport aux autres étoiles), que si ce n’était pas la température élevée, nous pourrions traverser une telle étoile sans s’apercevoir de la réalité de la matière. La pression au centre dépasse un milliard d’atmosphère. C est leurs explosions qu’on appelle les supernova. Ce qui reste d’une telle explosion, c’est un PULSAR, une étoile a neutrons à rotation très rapide, à fort champ magnétique, un reliquat de matière excessivement dense constitué presque exclusivement de neutrons pratiquement au contacte les uns des autres. Ces Pulsars tournent à des vitesses effrayantes, 33 tours par seconde, et on aurait trouvé d’autres encore plus rapides.
Une étoile à neutron réduite à 10 km de rayon dépasse les 100 000 (cent mille) tonnes par centimètre cube, et on pense qu’elle peut atteindre des densités plus grandes.
Les étoiles moyennes, (comme le Soleil), la fusion d’hydrogène en hélium dure près de 10 milliards d’années. Quand il n y a plus d hydrogène, c’est la fusion de l’hélium qui commence, mais celle-ci est plus rapide et plus chaude, (explosion en Nova). Elle devient énorme brûle les planètes qui l’entourent, puis se contracte, elle devient très petite (de l’ordre de grandeur d’une planète comme la Terre), c’est une Naine Blanche. Quelques fois avant de mourir en nova, l’étoile expulse son atmosphère et forme autour d’elle une magnifique Nébuleuse Annulaire. En se refroidissant cette naine blanche devient une naine Noire inobservable (après des dizaines de milliards d’années).
On observe quelques dizaines de Novae par an et par galaxie, alors qu’une explosion de supernova ne se produit que les 30 à 50 ans dans une galaxie.
Les planètes
Nous allons nous limiter aux planètes de notre système solaire, elles sont les mieux connues. En partant du Soleil, on rencontrera les planètes dans cet ordre:
Elles sont de deux types : rocheuses ( comme la Terre ), ou gazeuses ( comme Jupiter ). Les planètes rocheuses, dites aussi ( telluriques, par analogie à la Terre ) sont : Mercure, Venus, la Terre, et Mars. Elles sont les plus proches du Soleil. Toutes les planètes rocheuses sont plus petites que les planètes gazeuses. Les planètes gazeuses, dites aussi ( joviennes, par analogie à Jupiter ) sont : Jupiter, Saturne, Unarnus, Neptune; et Pluton ( on notera que Pluton n’est gazeuse mais faite de glace ). Elles viennent toutes après les planètes rocheuses, elles sont toutes plus grosses, et possèdent toutes des anneaux.
En partant du Soleil, on rencontrera les planètes dans cet ordre:
Mercure, Venus, La Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, Pluton.
Pour avoir une idée plus claire de la disposition des planètes autour du Soleil, nous allons retrancher 10 décimales aux valeurs réelles de notre système solaire; le Soleil qui a un diamètre de 1 400 000 Km, devient de la taille d’un petit melon de 14 cm de diamètre.
Si notre Soleil est de la taille d’un melon de 14 cm de diamètre alors :
Mercure serait de 0.5 mm de diamètre à 5 mètres 80 du melon soleil
Venus serait de 1.21 mm de diamètre à 10 mètres 80 du melon soleil
la Terre serait de 1.27 mm de diamètre à 15 mètres du melon soleil
Lune serait de 0.3 de diamètre à 4 cm de la Terre
Mars serait de 0.68 de diamètre à 22 mètres 80 du melon soleil
Jupiter serait de 14.38 mm de diamètre à 77 mètres 80 du melon soleil
Saturne serait de 12 mm de diamètre à 143 mètres du melon soleil
Uranus serait de 5 mm de diamètre à 287 mètres du melon soleil
Neptune serait de 5 mm de diamètre à 410 mètres du melon soleil
Pluton serait de 0.2 de diamètre à 590 mètres 20 du melon soleil
l’anneau réservoir des Comètes commence à 800 mètre et s’étend jusqu’a 400 Km du melon Soleil
L’étoile la plus proche, Proxima Centauri est plus de 4000 Km du melon Soleil.
Mercure :La première planète de notre système solaire, sa révolution autour du Soleil (son année) dure 88 jours, et effectue un tour complet sur elle-même (son jour) en 59 jours.
Elle a une orbite excentrique. Tantôt elle s’approche à 46 millions de Km du Soleil, tantôt, elle s’en éloigne à 67.7 millions de Km.
Le Soleil vu de Mercure est presque 3 fois plus grand que vu de la Terre, mais ce qui est curieux; c’est son chemin dans le ciel, dû à la lente rotation de Mercure : Quand le Soleil se lève il met à peu près 40 jours à atteindre le sommet de sa trajectoire; ensuite il y a une période de 8 jours pendant la quelle il ralentit, s’arrête et repart en arrière, puis reprend peu à peu sa trajectoire en avant jusqu’à disparaître au bout de 88 jours. Comme cette boucle de 8 jours se produit quand le Soleil est au zénith , la période d’échauffement est assez longue. Ceci est du à l’orbite excentrique de Mercure; en s’approchant du Soleil, sa vitesse sur orbite augmente. Elle compense et même dépasse sa vitesse de rotation autour de son axe; et vu le phénomène de résonnance de Mecure et du Soleil, cette boucle se produit toujours quand le Soleil est le plus proche de la planète.
Au cours d’une journée Mercurienne, les même étoiles traversent trois fois le ciel. Elles sont parfaitement visibles, même le jour, car faute d’atmosphère, le ciel est noir
Venus :La deuxième planète du système solaire, elle apparaît comme une étoile brillante. C’est la fameuse étoile du berger, ou l’étoile du matin, ( parce que les bergers s’en servaient comme une horloge qui leurs indiquait la levée du jour ou la tombée du soir).
On l’appelle aussi la planète des amoureux, ( parce qu’elle donne aux amoureux cette idée d’aller y habiter pour toujours !)
Venus a tout ce qu’il faut pour nous étonner :
- Sa période de révolutionn autour du Soleil ( son année ) est de 225 jours.
- Elle accompli un tour sur elle-mêc;me ( son jour ) en 243 jours.
Son jour est plus long que son année.
- Elle tourne autour d’elle-mêc;me en sens inverse, ( dit rétrograde) ( la seule explication possible, est que, dans sa jeunesse, elle devait tourner comme les autres planètes, mais elle aurait subit un choc catastrophique qui aurait fait basculer son axe, le Nord devenant le Sud ).
Le plus étonnant, est la super rotation de son atmosphère, qui tourne autour de Venus 60 fois plus vite que la planète elle-même.
La première sonde Vénusienne à remplire sa mission avec succès fut Mariner 2, qui passa près de venus en 1962.
Les Soviétiques ont réussi à plusieurs reprises à faire atterrir des sondes sur Venus. En 1975 Vénéra IX et X réussirent à nos transmettre les premières photographies de la surface de Venus.
Deux autres sondes soviétiques réussissent à se poser sur Venus, Vénéra XI et XII. Elles ne renvoyèrent aucune image mais enregistrèrent ( pendant respectivement 1 h 50 et 1 h 35 ) de violents orages, un coup de tonnerre dans le voisinage d’une des sondes, provoqua des vibrations qui durèrent un quart d’heure.
Les vaisseaux spatiaux américains Pioneer et Vénus 1 et 2, qui ont survolé la planète en 1978 ont obtenu d’excellents résultats.
La Terre et la Lune :Troisième planète du système solaire, elle tourne sur son axe en presque 24 heures, et effectue une révolution autour du Soleil en 365 jours et 1/4, ( ce que nous appelons une année ).
La terre à une orbite légèrement elliptique. Son axe incliné à 23° est à l’origine des saisons. La Terre a un satellite ( la lune ), qui fait le tour de la terre en un peu plus de 27 jours, et prend le même temps pour effectuer une rotation sur son axe, de sorte qu’il montre toujours la même à la Terre.
Tous les satellites du système solaire présentent toujours la même face à leurs planètes.
Réciproquement, la gravité de la lune affecte aussi la terre, et provoque les marées des océans ( également influencé par le Soleil); mais aussi des marées terrestres. Le sol sur lequel sont bâties nos villes, se soulève parfois de 30 centimètres !.
Les marées ralentissent la rotation terrestre de 1/1000ème de seconde par siècle. Si minime que paraisse ce ralentissement, il joue un rôle important sur de longues périodes. Une étude des anneaux de croissances journalière des coraux fossiles a démontré qu’il y a 380 millions d’années la journée terrestre ne durait que 22 heures, et il y avait donc, en conséquence, 400 jours dans l’année.
De 1968 à 1972 neuf équipages effectuaient des survols de la lune lors des missions : Apolo 8,10,11,12,13,14,15,16, et 17.
Six atterrissages sur la lune eurent lieu avec les missions Apollo 11,12,14,15,16, et 17.
Les Soviétiques plaçaient également des engins en orbite lunaire, et exploraient la surface à l’aide de véhicules automatiques Lunakhoma
Mars :Quatrième, et dernière planète rocheuse du système solaire. Elle fait le tour du Soleil ( son année ) en moins de 687 jours, et une rotation sur elle-même ( son jour ), en un peu plus de 24 heures.
Mars a été photographié pour la première fois par Mariner 4 en 1964, puis Mariner 6 et 7 en 1969.
La première visite fructueuse à été faite en 1971 par Mariner 9 qui couvrit 70 e la planète( à l’aide de deux cameras de télévision), et c’est surtout les photos prises les engins Viking, à partir de 1976 qui ont permis de découvrire les multiples aspects de la surface de Mars.
Les sondes soviétiques Mars II et III ont été lancés en 1971. Mars IV,V,VI, et VII, lancées en 1973 étaient conçues pour lâcher un satellite en orbite un satellite en orbite de Mars, et déposer une station automatique à la surface de la planète.
Malheureusement, des incidents techniques abrégèrent ces missions.
Jupiter :Cinquième planète, et première planète gazeuse. C’est aussi la plus grande planète de notre système solaire, ( 1000 fois la Terre ).
Jupiter est un petit noyau entouré d’une énorme boule de gaz, composée essentiellement, comme le Soleil, d’hydrogène et d’hélium. Il lui aurait fallu une masse 40 fois, plus grande pour que la gravitation allume en son sein la fusion thermonucléaire qui l’aurait transformée en étoile.
La rotation de Jupiter sur elle-même ( son jour ) est différentielle : la région équatoriale tourne en un peu moins de 10 heures, les régions situées à des latitudes plus élevées mettent 5 minutes de plus.
L’orbite de Jupiter est excentrique, il lui faut presque 12 ans pour la parcourir( son année ).
Jupiter a 16 satellites ( 16 lunes ) connues, et probablement davantage. En partant de la planète nous avons 4 petits satellites, très proches. Ensuite, 4 gros satellites de tailles voisines de celles de notre lune, ou de Mercure ( les satellites galiléens, découvertes par Galilée en 1610 ).
Ensuite, à 11 ou 12 millions de Km se trouvent 4 autres petites lunes; viennent s’ajouter 4 autres petits satellites sur des orbites très inclinés et très excentriques, ils tournent dans le sens rétrograde à l’inverse de tous les satellites que nous avons vu à ce jour. Nous avons vu des rotations rétrogrades mais pas d’orbites rétrogrades.
Jupiter est connu aussi de sa tache rouge. Cette tache est généralement interprétée comme la conséquence d’un phénomène météorologique de l’atmosphère supérieur. Elle est très distincte est s’inscrit à l’intérieur de la zone tropicale de l’hémisphère sud. De forme ovale, sa longueur n’a guère changé depuis l’époque de sa découverte, voici 300 ans. Par contre, son étendue ( elle a aujourd’hui une longueur de 26 200 Km ) et sa couleur subissent de faibles variations.
Il y a bien d’autres taches ovales; des blanches, des brunes, mais moins grandes. Elles apparaissent évoluent et disparaissent.
Les sondes Voyager, lancées en 1977, pénétraient dans le système de Jupiter en 1979.
Voyager 1, a survolé IO, un des satellites galiléens, qui est le seul corps du système solaire ( avec la Terre ) où on a pu observer des volcans en activité.
Saturne :Sixième planète, et la deuxième planète gazeuse de notre système solaire, connue de ses anneaux.
Saturne effectue sa rotation autour du Soleil ( son année ) en 29.5 ans, et un tour rapide sur elle-même ( son jour ) en un peu plus de 10 heures.
Si Saturne est presque 2 fois plus éloignée du Soleil que de Jupiter, elle a quand même reçu la visite des sondes américaines : Voyager 1 et 2 en 1981et 1982.
Après quatre ans de navigation dans l’espace, la préparation de la mission des Voyager avait été faite par l’envoi de la sonde Pionner 11, à qui on doit les premières photos rapprochées de Saturne.
Saturne est aussi la planète la plus légère, sa densité moyenne est très faible : moins de 0.7 par rapport à l’eau. En d’autres termes, si on plongeait Saturne dans une immense piscine imaginaire, elle flotterait.
Les anneaux de Saturne sont composés d’innombrables petits satellites glacés tournant autour de Saturne à des vitesses différentes, selon leur éloignement. Les particules les plus proches tournent en moins de 8 heures ( soit plus vite que la planète elle-même ); de sa surface on les verrait aller à reculons. Les plus éloignés font le tour en plus de 14 heures. Les anneaux du milieu doivent donc tourner à la même vitesse que la surface de la planète Saturne.
Saturne à 21 satellites ( lunes ). On connaissait 9 satellites, les sondes en ont découvert 12 autres entre 1979 et 1981
Uranus :Septième planète, et troisième gazeuse de notre système solaire.
Découverte en 1781 par l’anglais William Herschel, professeur de musique et astronome amateur.
Uranus fait un tour sur elle-même ( son jour ), en 16 heures, et met 84 ans a parcourir son orbite ( son année ).
Uranus ainsi que ses anneaux et satellites, roule couchée sur son axe. L’axe des pôles est complètement incline sur le plan de l’orbite. Cela doit avoir des conséquences étonnantes sur le climat de cette planète et la circulation de son atmosphère.
Pendant 42 ans, la planète montre son pôle Nord au Soleil, et les 42 autres années son pôle Sud.
Pendant la mi-saison, une vingtaine d’années, c’est son équateur qui est face au Soleil, et comme elle fait un tour sur elle-même en 16 heures, il y a chaque jour des changements rapides alors que les pôles connaissent 4 saisons de 21 années chacune.
On connaissait 5 satellites à Uranus, le passage de Voyager 2 a complété la moisson en découvrant 10 autres petits satellites, portant le nombre total à 15.
Uranus, comme Jupiter et Saturne, a des anneaux.
Les 9 premiers anneaux ont été découvert en 1977, un 10 ème anneau est dû aux clichés de Voyager 2.
Ces anneaux sont minces et évoluent entre 42 000 Km et 52 000 Km d’Uranus.
Ils sont très étroits : 8 d’entre eux ont moins de 10 Km de largeur. Trois sont circulaires, et six sont elliptiques et de largeur variable.
Neptune :Huitième planète, quatrième et dernière planète gazeuse du système solaire.
Découverte en 1846 par Urbain le Verrier. ON dit même que le fait de la baptiser Neptune, revient à un rêve de le verrier, dans lequel le dieu de l’océan ( Neptune ) le menaçait du trident de sa vengeance s’il donnait à la planète un autre nom que le sien.
Par un curieux hasard de l’histoire, 233 ans avant sa découverte, Neptune étant proche de Jupiter pendant l’hiver 1612, 1613, Galilée observa Jupiter et fit figurer Neptune sur ses croquis, pensant observer une étoile.
Neptune met 165 ans pour effectuer une révolution autour du Soleil ( son année ), si bien qu’elle n’a pas encore bouclé un tour complet depuis sa découverte.
Sa période de rotation sur elle-même ( son jour ) est assez mal connue, elle est estimée entre 15 et 16 heures.
On ne connaît actuellement que deux satellites de Neptune.
Le plus gros et le plus proche : Triton, d’un diamètre de 3 800 à 5 000 Km, qui compte parmi les plus gros satellites du système solaire ( de la taille de la lune ou de Mercure ).
Il tourne dans le sens rétrograde dans le plan équatorial de Neptune.
Quant au deuxième satellite, il est petit entre 400 et 900 Km de diamètre.
Il a une orbite très inclinée et surtout, l’orbite la plus excentrique du système solaire; car il approche à 1.390.000 Km de Neptune, et s’en éloigne à 9.733.500 Km !
En 1984, l’astronome André Brahic et son équipe ont détecté un anneau étroit, morcelé, d’une largeur de 10 Km environ, très irrégulier. Un autre anneau, incomplet, a été décelé en août 1985.
Les anneaux de Neptune sont un milliard de fois plus faibles que ceux de Saturne.
De toute façon, si nous attendons moins de 100 millions d’années, Neptune s’en créera un autre très puissant, par la dislocation du gros satellite Triton.
A cause des effets de marée de Neptune, et de son étonnant mouvement orbital rétrograde, Triton se rapproche inexorablement de Neptune, et après avoir été brisé en fragments de moins de quelques centaines de kilomètres ( quand il pénétrera dans la limite de Roche), la plus part des morceaux s’écraseront à la surface de Neptune dans moins de 100 millions d’années.
On ignore la raison de son orbite rétrograde, très surprenante pour une lune aussi massive.
Pluton :Neuvième et dernière planète du système solaire.
La lumière, à sa vitesse de 300 000 Km/seconde, met plus de 6 heures pour arriver du Soleil à Pluton.
Sa découverte est amusante, car les astronomes qui indiquèrent, après des calculs savants, à quel endroit on trouverait une 9 ème planète, guettèrent sa présence en photographiant systématiquement le ciel pendant plus d’un an. On trouva effectivement Pluton à 5 degrés de position prédite; mais il s’est avéré que les calculs étaient faux, et c’est donc tout à fait par hasard qu’ils l’ont découvert (en 1930).
Pluton parcours son orbite autour du Soleil ( son année ) en 247 ans, et effectue une rotation sur elle-même en 6 jours ( son jour ). Son orbite est inclinée de 17 degrés, et excentrique, car elle s’approche 4.425 milliards de Km, et s’éloigne à 7.375 milliards de Km à l’aphélie.
L’orbite excentrique de Pluton, l’amène à recouper l’orbite de Neptune, ce qui la rend plus proche de nous que Neptune.
Pluton ne heurtera jamais Neptune, car il y a une synchronisation entre les mouvements des deux planètes, et il y a le fait de l’inclinaison de l’orbite de Pluton qui s’approche davantage d’Uranus que de Neptune.
Pluton a un seul satellite, Charon, découvert en 1978. La période de révolution de ce satellite ( 6.39 jours ) est égale à la période de rotation de Pluton sur elle-même ! C’est le seul couple du système solaire en rotation et révolution synchrone. C’est comme si nous avions toujours la lune exactement au même endroit dans notre ciel.
Le satellite de Pluton est donc en position géostationnaire.
Les asteroïdes
En fait une planète devait tourner autour du Soleil, quelques parts dans cet espace. C’est cette question même qui a pousse les astronomes à chercher la planète "manquante".
Au 18 ème siècle, on découvrit une loi qui donnait les distances approximatives des planètes en prenant comme unité la distance Terre-Soleil. On établit cette loi comme suit :
0 3 6 12 24 48 96 192
On ajoute 4 à chaque nombre de cette série, et on obtient :
4 7 10 16 28 52 100 196
On divise chacun de ses nombres par 10, et on obtient la distance moyenne des planètes au Soleil, avec comme unité la distance Terre-Soleil.
Les résultats obtenus sont très proches des distances connues de nos jours, chaque nombre correspond à la distance qui sépare une planète du Soleil.
Mercure Venus Terre Mars ? Jupiter Saturne Unranus
0.4 0.7 1 1.6 2.8 5.2 10 19.6
Un nombre, le ( 2.8 ), ne correspondait à aucune des planètes visibles à l’époque. Les astronomes commencèrent à chercher la planète manquante, et c’est ainsi qu’on découvrit au début ( 1801 ) Cérès, puis Pallas ( 1802 ), Junon ( 1804 ), Vesta ( 1807 ), Astrée ( 1845 ), etc ...
Pour résumer, on découvrit la ceinture d’astéroïdes qui se trouve entre Mars et Jupiter.
1801 un astronome sicilien découvrit une toute petite planète de 1000 km de diamètre Cérès.
Peu après un groupe d astronomes découvrit d’autres planètes encore plus petites. Pallas 608 km de diamètre, Junon 247 km de diamètre, Vesta 528 km de diamètre, astrée 117 km de diamètre, etc ...
Ces rochers en orbite solaire, ont une rotation sur eux même qui varie entre 2 heures et 24 heures le plus souvent.
Ils ressemblent davantage à des pommes de terre qu’à des sphères, car ils ne sont pas suffisamment massif pour que les forces de gravitation les transforment en boules parfaites. Même le plus gros astéroïde, Cérès, n’est pas parfaitement sphérique.
On a pensé qu’une planète mère, orbitant entre Mars et Jupiter, se serais fragmentée. On considère maintenant qu’il s’agirait plutôt d’une population d’objets donc l’accrétion, en planète, aurait été bloquée à ce stade par les perturbations gravitationnelles de Jupiter. Ensuite, les chocs entre ces corps conduisent à la fragmentation. Un astéroïde est brisé par les chocs de ceux de sa taille, et amalgamé par les plus grands.
Certains astéroïdes ont des orbites excentriques, et plusieurs d’entre eux ont frôlé la Terre; mais ils sont moins dangereux que les comètes, car ils orbitent dans le même sens que la Terre autour du Soleil, tandis que la moitié des comètes nous arrivent dans le sens rétrograde ( inverse ), le choc est beaucoup plus violent.
Les comètes
On pense que les comètes se sont formées en même temps que les planètes. Depuis la formation de ces dernières, les comètes ont été reléguées et conservées loin du Soleil, après l’orbite de Pluton.
Une seule hypothèse valable, conduit à penser qu’il existe un énorme nuage en anneau, de plusieurs milliards de comètes. Le nuage de Oort ..
L’orbite de ce nuage commencerait 8 milliards de Km du Soleil, et il pourrait s’étendre jusqu’à plus d’une année-lumière. Il pourrait contenir 1000 milliards de comètes, mais représenteraient une masse tout juste égale à celle de la Terre. Sa densité est plus forte aux approches de l’orbite de Pluton.
La queue d’une comète est double :
L’une est la queue de plasma, très rectiligne, est exactement dans la direction opposée à celle du Soleil.
L’autre est la queue de poussière, décrit une courbe et prend une orbite Keplérienne.
L’autre est la queue de poussière, décrit une courbe et prend une orbite Keplérienne. Ce qu’on appelle la chevelure ( ou coma ), est la tache lumineuse circulaire ( qui entoure le noyau ) dont le diamètre peut atteindre de 200 000, à 2 millions de Km.
Loin du Soleil, le noyau est froid et nu, invisible, mais quand il s’approche, la vapeur s’échappe rapidement dans le vide environnant, entraînant les particules de poussière en un gigantesque nuage de plusieurs dizaines de millions de Kilomètres de long, éclairé par le Soleil.
Ce noyau est en rotation sur lui-même, proche du soleil, les jets partent légèrement en spirale, comme ceux d’un tourniquet de jardin.
Le noyau d’une comète n’est pas solide, certains se brisent en plusieurs morceaux qui suivent des orbites presque parallèles. D’autres donnent naissance à des essaims de météorites que la Terre croise chaque fois qu’elle recoupe l’orbite de l’ancienne comète.
Connaissant ces orbites, nous pouvons prévoir les nuits où les étoiles filantes seront nombreuses.
Le nuage de comètes est bien centré autour du Soleil; cependant, à cette distance la moindre perturbation peut décrocher les comètes de leurs orbites.
Une comète décrochée du nuage de Oort, peut s’approcher très près et repartir jusqu’à son premier aphélie : On dit que c’est une comète à courte période.
Elle peut aussi s’écraser sur le Soleil, comme l’une d’elle en 1979; comme elle peut aussi être renvoyée dans l’espace vers l’infini.
D’autres comètes peuvent subir les perturbations dûes aux planètes géantes, et abandonner non seulement leurs périphélie, mais aussi leurs aphélie lointain : On les dit comètes à courte période. Comme la comète de Halley, qui vient nous visiter tous les 76 ans. Des périodes de 5 à 6 ans sont fréquentes, et même de 3 ans et quelques mois pour la comète Enke.
A chaque passage près du Soleil, la comète perd définitivement une partie de sa masse. On a pu calculer ainsi qu’une comète se consume entièrement entre 100 et 1000 passage au périphélie.
Plus elle perd de masse, plus elle devient fragile, car en perdant son peu d’attraction gravitationnelle elle se scinde plus facilement en plusieurs morceaux.
Des études montrent que, outre la disparition des dinosaures, voici 65 millions d’années, des extinctions massives d’espèces animales et végétales avaient lieu régulièrement tous les 26 à 28 millions d’années.
Ces disparitions peuvent être attribuées presque certainement à des chocs de comètes.
Contrairement aux astéroïdes qui tournent dans le même sens que la Terre. La moitié des comètes nous arrivent dans le sens rétrograde.
La seule hypothèse qui explique ces chutes périodiques de comètes, est celle de l’existence d’un compagnon du Soleil, ( petite étoile ou énorme planète presque étoile ) qui se trouverait actuellement à deux années-lumière de nous. Son orbite très excentrique autour du Soleil l’amènerait tous les 28 millions d’années à traverser le nuage de Oort, et à déséquilibrer des milliers de comètes, 20 à 30 d’entre elles pourraient alors frapper la Terre, provoquant des extinctions périodiques.
L'atome
En s’arrêtant à l’échelon de l’atome, l’Univers visible n’est composé que de trois particules : les protons, les électrons, et les neutrons.
Il faut partir, à l’origine, d’un nuage d’hydrogène. C’est l’atome le plus simple : un proton, (parfois un neutron), et autour un électron. L’hydrogène représente à lui seul 91e la matière observée.
L’atome est la plus petite partie d’un corps simple ou élément chimique. On appelle corps simple ou élément chimique, un corps formé d’atomes ayant tous le même nombre d’électrons, par exemple (Zinc, le fer, l’oxygène, l’hydrogène...), en tout ils comptent 103 élément.
L’atome se compose d’un noyau, et d’un ou plusieurs électrons qui tournent autour du noyau. Le noyau est formé d’un nombre de protons de charge positive ( nombre Z, qui est toujours le même que celui des électrons, de charge négative, qui tournent autour du noyau), et de neutrons ( neutre ).
On appelle l’ensemble des protons et des neutrons d’un atome : les nucléons, ou le nombre A. C’est aussi le nombre de masse de l’atome : Z N=A.
C’est le nombre Z qui différencie les atomes. Nous avons 103 atomes catalogués, et par conséquent 103 nombre Z.
Les isotopes : Un atome qui possède, par exemple, un nombre de 6 protons ( et par conséquent 6 électrons ); son nombre Z est donc 6.
Z=6 et A=12 -----> 6 électrons 6 neutrons.
(On a le même nombre de proton que de neutrons dans le noyau).
Pour satisfaire votre curiosité, l’élément au nombre Z=6 est le carbone, et il possède bel et bien un isotope au nombre de neutrons égale à 8, (Z=6, A=14) 6 protons et 8 neutrons. Cet isotope est le fameux carbone 14 qui existe en petite quantité dans la nature et dont proportion sert à mesurer l’âge des vieux ossements.
On rencontre dans la nature des atomes dont le nombre de neutrons dépasse celui de protons de un neutron ou plus.
On appelle ces atomes les isotopes.
Les isotopes d’un corps simple sont classés dans la même case, au même nombre Z. Autrement dit, il s’agit toujours du même atome puisqu’il garde le même nombre de protons.
Le mot isotope vient d’ailleurs du grec qui signifie même place.
Un même élément peut avoir plusieurs isotopes, naturels ou artificiels.
Dimension de l’atome : Mettons l’atome à l’échelle de deux fois la Tour Eiffel. Plaçons le noyau au sommet de la tour et les électrons à 320 m du noyau. En tournant autour de lui, ils frôlent donc le sol. Le cercle ainsi décrit par les électrons aura 640 m de diamètre, deux fois la hauteur de la Tour Eiffel, tandis que le noyau mesurera moins de 7 millimètre. Gros comme une lentille, il est invisible du sol, les électrons encore plus petits.
Les protons, électrons et neutrons sont absolument identiques d’un atome à un autre.
Les quarks : L’atome était considéré comme la plus petite particule de la matière qu’on ne peut plus diviser. On a brisé le noyau de l’atome, et il s’est avéré que le proton est constitué d’autres particules les quarks.
L’existence du quark a été postulée par le physicien américain Gell-Mann, il tira ce nom d’une chanson que James Joyce introduisit dans Finnegans wake " three more quarks for M. Mark ".
Il existe 6 types ( ou "saveurs") de quarks :
Trois quarks postulés par Gell-Mann sont notés respectivement, ( u pour up ), ( d pour down ), et ( s pour strange ); auxquels ont été ajoutés en 1974 le quark c ( c pour charmé ), et deux autres en 1977 le ( b pour bottom ) et le ( t pour top ).
Une théorie plus élaborée ( chromodynamique quantique ) prévoit que chaque type de quark peut également posséder 3 couleurs, rouge, verte ou bleue. A chaque quark correspond son antiquark dont les couleurs possibles sont complémentaires de celles des quarks, cyan, magenta ou jaune.
Le proton résulte de la combinaison de deux quarks u (up) et un d (down). Le neutron, de deux quarks d et un quark u.
Les quarks sont si fortement liés entre eux qu’il est vraisemblable qu’on ne parviendra pas à les isoler, même avec les accélérateurs les plus puissants, la force qui les lie augmentant fortement dès qu’on tente de les séparer.
Le dictionnaire encyclopédique nous apprend à propos des particules :
" Les particules possèdent un nombre limité de caractéristiques physiques ( masse ou énergie, charge, durée de vie), et quantique ( spin, parité, etc ... )
Elles sont classées en deux grandes familles :
- LES FERMIONS : obéissent &agravve; la statistique de Fermi-Dirac ( ils ne peuvent occuper la même position dans l’espace et ont un spin demi entier); ils comprennent les leptons (électrons, muons, particule tau, neutrinos électronique, muonique, et taurique) et les hadrons ( protons, neutron, en partic )
- LES BOSONS : obéissent à; la statistique de Bose-Einstein et ont un spin entier; ils comprennent le photon, le gluon, le graviton, et les mésons.
Le photon est la particule constitutive de la lumière et, plus généralement, des rayonnements électromagnétiques. Les gluons seraient responsables de l’interaction forte, les gravitons de l’interaction de la gravitation.
Aujourd’hui, seul les leptons sont considérés comme particules élémentaires. Les hadrons ( baryons et mésons) semblent composés de quarks ( trois quarks pour les baryons, un quark et un antiquark pour les mésons). Les baryons se désintègrent en donnant finalement un proton, tandis que la désintégration des mésons aboutit à la formation de photons et de leptons, ou de pairs proton-antiproton. ... "
Le photon : La lumière que nous procure le soleil, ou par laquelle on perçoit les étoiles la nuit, est faite de photons.
la déviation du rayon lumineux d’une étoile dans un champs de gravitation, pose un problème :
le photon a-t-il une masse ?
On sait que la lumière se propage à la vitesse de 300 000 Km/s, dite la vitesse de la lumière. Le photon est une particule qui n’existe qu’a la vitesse de la lumière, or cette vitesse ( comme l’explique la relativité générale) amène les corps vers une dimension zéro, vers un temps zéro, et vers une masse infinie.
La relativité indique que la gravité des corps transforme la géométrie de l’espace autour de ces corps.
Le photon n’est donc pas attiré à cause de sa masse, mais passe dans un espace à géométrie déformée par la courbure due à la masse d’un corps.
Notons aussi que le photon, en voyageant à la vitesse de la lumière ne vieillit pas puisqu’il est en temps zéro. Il est donc éternel, sauf quand il rencontre un obstacle.
Matière anti-matière : La présence de l’antimatière est infime, car dès que celle-ci rencontre la matière il y a annihilation. Pour pouvoir l’observer, on a créé de l’antimatière en laboratoire, avec un accélérateur de particules.
Il faut d’abord citer le spin des particules de l’atome : comme si elles tournaient sur elles même, elles génèrent un minuscule champs magnétique, non seulement e spin est inversé, mais le proton devient négatif et l’électron positif sous le nom de positron.
Bien qu’électriquement neutre le neutron devient un anti-neutron par inversion de son spin. Ces trois particules peuvent donc se combiner pour former de l’antimatière.
On a déjà produit l’anti-hélium 3; l’anti-matière existe donc bien, mais existe t-elle en masse dans l’Univers ?.
La rencontre matière antimatière engendre l’émission violente de rayons Gamma, très énergétiques.
Les tachyons : ____ une hypothèse extraordinaire ____ Des particules qui se déplaceraient à une vitesse supérieure à celle de la lumière.
Le dictionnaire encyclopédique Hachette nous dit à propos des tachyons :
" n.m. PHYS NUCL. Particule hypothétique dont la vitesse serait supérieure à celle de la lumière, et dont la masse s’exprimerait par un nombre complexe - De y-, et suff. -on; 1970. "
Nous pouvons imaginer deux sortes d’Univers. La première correspondant à notre Univers, et constituée de tardyons, particules qui vont moins vite que la lumière, et peuvent accélérer jusqu’à s’en approcher, tandis que leur énergie augmente.
L’autre catégorie d’Univers est composée de tachyons, particules plus rapides que la lumière, qui peuvent ralentir jusqu’à sa vitesse tandis que leur énergie augmente.
Entre les deux se trouve le mur des luxons, où se trouvent les particules qui vont exactement aussi vite que la vitesse de la lumière. Ce mur est mitoyen entre les deux Univers.
Si un tachyon possède assez d’énergie, et par conséquent, se déplace assez lentement, il peut rester à la même place assez longtemps pour engendrer une explosion de photons détectables,( les tachyons laisseraient une traînée de photons même dans le vide ). Les physiciens guettent une telle explosion, mais il y a peu de chances d’avoir un instrument à l’endroit exact où l’une de ces explosions ( probablement très rare ) pourraient se produire, pendant un milliardième de seconde ou moins
L’Univers
L’Univers en expansion : l’Univers est né d’une gigantesque explosion il y a 16 milliards d années, cette explosion continue à entraîner de plus en plus loin les une des autres les galaxies qui nous entourent. Il s’agit généralement d’un Univers qui n’a pas de limites, l’expansion peut se poursuivre indéfiniment. On dit que c’est un Univers ouvert, son origine est chaude.
L’Univers en pulsations : il serait actuellement en expansion, mais s’il est suffisamment massif, il arrêtera un jour son expansion, et grâce à son auto-gravitation il se rétractera jusqu’à la singularité du début, pour exploser à nouveau. C’est donc un Univers limité, mais qui peut être éternel. C’est un Univers fermé.
L’Univers multiple : un nombre infini d’Univers coexisteraient, sépares par un hyperespace vers lequel la lumière ne peut ne peut s’échapper. Chaque Univers aurait son propre Big bang, à des moments différents : certains seraient en expansion, d’autres en implosion. Il s’agit là d’un modèle d’Univers sans limites, infini dans l’espace et dans le temps. Mais comme il ne peut pas y avoir d’informations entre ces Univers multiples, nous pouvons considérer que pour nous, ils n’existent pas, et nous ne citons ce modèle qu’a titre de curiosité, soulignant qu’il est logiquement valable.
L’Univers stationnaire : malgré des évolutions et des mouvements locaux de rotation, l’Univers serait semblable a ce que nous connaissons, jusqu’à l’infini et éternellement. La matière pourrait se détruire et se reconstruire indéfiniment, les protons et les électrons se recombinant sous l’effet des quatre forces entretenant un mouvement perpétuel.
Les quatres forces : l’interaction électromagnétique, c’est elle qui assure la cohésion de la matière solide ou qui gouverne les mécanismes chimiques de notre corps. L’interaction gravitationnelle, c’est elle qui nous maintient sur le sol et retient l’atmosphère terrestre, elle se manifeste à nous par la pesanteur.
L’expansion est un des piliers de l’enseignement de l’astronomie. Elle repose sur deux faits d’observation : le rayonnement fossile à 3 Kelvin (soit moins de 270 °C) qu’on trouve partout dans l’Univers. Le deuxième fait est l’effet Doppler-Fizeau qui crée un décalage du spectre d’une source lumineuse vers le rouge, dû aux vitesses de récession des galaxies.
Les quasars
En 1963, par hasard, un astronome hollandais(Maarten Schmidt); voulant étudier par radio une petite étoile, s aperçut qu’elle avait un redshift tellement puissant qu’elle se situait à des distances de l ordre du milliard d’année lumière.
Il ne pouvait s’agir d une étoile malgré l’apparence stellaire ponctuelle car vu l’éloignement, la quantité d’énergie était des milliards de fois celle d une étoile.
La puissance des quasars permet de les voir à des distances où les galaxies normales ne sont plus visibles.
Il est probable que le quasar est la fin de l’évolution d’une galaxie. Des radiosources étendues ont été observées en radioastronomie; certains sont les objets des plus grands de l’Univers en atteignant jusqu’à 17 millions ’année lumière de longueur. Un quasar est au centre et expulse par ses pôles de gigantesques jets de plasma au bout desquels s’enroulent des lobs radio de plusieurs millions ’année lumière de diamètre. Ces deux grands lobs, composés probablement de quarks, de protons et d’électrons sont parfois éloignés de 10 millions d’année lumière, l’un de l’autre et pourraient être à la base de la création de deux nouvelles galaxies.
Les amas
Il est à noter que la définition même d’un amas de galaxies est encore débattue.
Un amas est un groupe de galaxies. Il peut compter entre des dizaines et des milliers de galaxies.
Notre galaxie la Voie Lactée fait partie d’un amas. L’amas local, lui-même constitué de sous-groupes. Il y a d’abord le sous groupe local composé de deux spirales géantes, la nôtre et celle d’Andromède; puis deux spirales moyennes, une elliptique à noyau, les deux Nuages de Magellan, et une demi-douzaines de galaxies elliptiques naines, plus quelques objets ressemblants à des amas globulaires isolés.
L’astronome Gérard de Vaucouleurs a recensé autour de nous quelques cinquante autres groupes de galaxies comptant chacun quelques dizaines de membres.
Les galaxies de chaque groupe sont liées entre elles par la gravitation, et chaque groupe est lié aux autres groupes à l’intérieur de ce qu’on appelle: un amas de galaxies.
Il y a des amas réguliers et des amas irréguliers.
Les amas réguliers sont à symétrie sphérique et présentent une forte concentration centrale, le centre étant souvent occupé par une galaxie elliptique, super géante. Les diamètres des amas réguliers varient entre 3 millions et plus de 30 millions d’année lumière.
Les amas irréguliers ne présentent pas de symétrie, ni de concentration unique. Certains sont peu peuplés, et comprennent des galaxies de tous les types. D’autres comme l’amas proche de la Vièrge, sont importants, et comprennent un grand pourcentage de galaxies elliptiques.
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