Sous-dossiers

Notre galaxie renferme d'importantes quantités de gaz et de poussières dispersées entre les étoiles. Cette matière interstellaire représente 10% environ de la masse de la Galaxie. Elle se concentre souvent au sein de vastes nuages, les nébuleuses, dont voici les différents types :

Les nébuleuses à émission

Ce sont des nuages de gaz (principalement d'hydrogène) qui émettent de la lumière sous l'action du rayonnement ultraviolet qu'elles reçoivent d'étoiles très chaudes situées à l'intérieur ou à proximité. Sur les photographies à longue pose, elle présentent de belles couleurs, en particulier la teinte rougeâtre caractéristique de l'hydrogène.

L'une des plus spectaculaires est la Grande nébuleuse d'Orion (M42), perceptible à l'oeil nu sous forme d'une petite tache floue dans l'épée d'Orion. Le premier à avoir signalé sa présence est le savant français Nicolas Fabri de Peiresc, qui l'observa à la lunette en 1611.Charles Messier, dans la seconde moitié du XVIIIe siècle, la répertoria sous le n° 42 dans son célèbre catalogue d'objets diffus. L'Américain Henry Draper en obtint la première photographie en 1880. Cette masse gazeuse se situe à 1 600 années-lumières et son diamètre apparent dans le ciel est à peu près le double de celui de la pleine lune (presque 30 années-lumières). Cette nébuleuse est un véritable spécimen de pouponnière stellaire dont l'étude s'avère extrêmement précieuse aux astronomes pour mieux comprendre les toutes premières étapes de la vie des étoiles.

Dans l'hémiphère Sud, la plus belle nébuleuse à émission est celle de la tarentule, appelée aussi 30 Doradus, visible à l'oeil nu à l'extrémité sud-est du Grand Nuage de Magellan. Bien que située à quelques 170 000 années-lumère, elle présente un diamètre apparent supérieur à celui de la pleine lune. Si elle était aussi proche que la Grande Nébuleuse d'Orion, elle nous apparaîtrait trois fois plus brillante que Vénus et couvrirait toute la superficie de la constellation d'Orion ! Sa partie la mieux visible a, en fait, 600 à 700 années-lumière de diamètre, mais la photographie révèle qu'elle s'étend en un réseau de filaments ténus sur 6 000 années-lumière. Sa masse représenterait près de 500 000 fois celle du Soleil.

Très remarquable aussi est la nébuleuse associée à l'étoile Êta (ή) Carinæ (NGC 3372) au nord-est de la constellation de la Carène. Quoique distante de 9 000 a-l, elle s'étend dans le ciel sur 2°, soit environ quatre fois le diamètre apparent de la pleine lune. Son diamètre réel est voisin de 300 années-lumière, soit environ dix fois plus grand que celui de la nébuleuse d'Orion. Elle est éclairée par de nombreuses étoiles chaudes, dont certaines sont 5 millions de fois plus brillantes et 100 fois plus massives que le Soleil. Au télescope, on découvre qu'elle est partagée en trois grands secteurs par des bandes de poussières et, dans sa partie la plus brillante, on distingue une petite nébuleuse obscure, appelée nébuleuse "Trou de serrure" en raison de son aspect.

Les nébuleuses par réflexion

A la différence des précédentes, ces nébuleuses n'émettent pas de lumière propre, car les étoiles qui les éclairent ne sont pas assez chaudes pour stimuler un tel phénomène. Elles ne font que réfléchir la lumière de ces étoiles. L'exemple le plus célèbre est celui des nébulosités qui enveloppent les principales étoiles de l'amas des Pléiades, principalement Mérope.

Les nébuleuses obscures

Ces nébuleuses ne sont situées à proximité d'aucune étoile susceptible de les éclairer. Riches en poussières, elles constituent des masses sombres qui masquent les étoiles situées à l'arrière-plan ou qui, parfois, se profilent en ombre chinoise sur une nébuleuse brillante. Elles ont été découvertes au XVIIIe siècle par l'astronome britannique d'origine allemande William Herschel (Uranus et étoiles doubles). Après lui, son fils John poursuivit leur étude, surtout dans l'hémisphère Sud.

Un exemple célèbre est celui de la nébuleuse Tête de Cheval, près de l'étoile ζ d'Orion. Elle a été découverte en 1889 par l'Américain William Pickering, sur l'une des premières photographies qu'il prit la région d'Orion. En se profilant devant une nébuleuse brillante plus lointaine, elle dessine la silhouette d'une tête de cheval de jeu d'échec.

Beaucoup plus spectaculaire apparaît, en revanche, dans le ciel de l'hémisphère Sud, le Sac à charbon. Cette vaste nébuleuse obscure est facilement discernable à l'oeil nu, comme une sorte de grand trou ovale, de 7° sur 5°, dans la Voie lactée, à l'est de la Croix du Sud, à la frontière de cette constellation et de celle du Centaure. On la remarque d'autant mieux que, dans cette région du ciel, la Voie lactée est particulièrement dense et lumineuse. Situé à 550 années-lumière de distance, le Sac à charbon a un diamètre réel de l'ordre de 60 années-lumière !

Les nébuleuses diffuses

Ce sont des nébuleuses formées d'un enchevêtrement complexe de nébulosités des trois types précédents. Ce phénomène est fréquent dans le cas de nébuleuses très étendues, comme dans le cas de la nébuleuse Êta Carinæ.

Un exemple particulièrement spectaculaire est offert par la nébuleuse Trifide (M20), dans la constellation du Sagittaire. Un réseau de bandes de poussières sombres partage sa partie la plus brillante en trois grands lobes, expliquant le nom qui lui a été donné, au XIXe siècle, par John Herschel, le premier astronome à avoir remarqué cette particularité. Par ailleurs, sur les photographies, on constate qu'elle est formée de deux régions distinctes : sa partie sud, la plus brillante (divisée en trois lobes), de couleur rose vif, est une nébuleuse à émission, tandis que sa partie nord, de teinte bleutée, est une nébuleuse par réflexion. Aux latitudes moyennes de l'hémisphère Nord, cette nébuleuse est malheureusement difficile à observer dans de bonnes conditions, car elle est toujours basse sur l'horizon sud. L'été constitue la saison laplus favorable à son observation.

Un autre spécimen remarquable est la nébuleuse Amérique du Nord (NGC 7000), à moins de 3° à l'est de Deneb, la plus brillante étoile de la constellation du Cygne. Découverte en 1786 par William Herschel, elle doit son nom à l'Allemand Max Wolf qui en obtient la première photographie en 1890 et fut frappé de constater combien sa forme rappelle celle du continent nord-américain. Elle est constituée pour l'essentiel d'une nébuleuse à émission, mais des nuages de matière sombre contribuent à expliquer son aspect, notamment au niveau de la région qui délimite l'équivalent du golfe du Mexique.

Les nébuleuses planétaires

Alors que les nébuleuses mentionnées jusqu'ici correspondent, pour la plupart, à des régions peuplées d'étoiles très jeunes ou dans lesquelles se forment de nouvelles étoiles, les nébuleuses planétaires sont associées, au contraire, à l'agonie de vieilles étoiles. Leur nom leur a été donné au XIXe siècle par des astronomes qui, en les observant à la lunette ou au télescope, leur trouvèrent une certaine ressemblance avec les planètes lointaines, Uranus et Neptune. Mais, elles n'ont, en fait, rien à voir avec les planète.

Il s'agit, d'enveloppes gazeuses éjectées par des étoiles peu massives (ayant, par exmple, une masse voisine de celle du Soleil), qui on atteint le satde de géantes rouges et connaissent une brève période d'instabilité. Ces enveloppes se dispèrsent progressivement dans l'espace et l'on ne distingue souvent que leur contour, en forme d'anneau Parfois, au centre de l'enveloppe, on aperçoit l'étoile dont elle est issue.

La plus lumineuse est la nébuleuse Dumbell, appelée aussi nébuleuse du Diabolo ou nébuleuse Haltère, en raison de son aspect. Elle a été découverte le 12 juillet 1764 par l'astronome français Charles Messier, qui l'a répertoriée sous le n°27 (M27) dans son Catalogue d'objet diffus. La nébuleuse elle-même, située à 700 années-lumière environ, s'étend à une vitesse de 27 km/s et l'on évalue son âge à 48 000 ans.

Non moins célèbre est la nébuleuse annulaire de la Lyre (M57), découverte en 1779 par l'astronome français Antoine Darquier. Située entre les étoiles β et γ de la Lyre, elle est aisément repérable comme une tache arrondie grisâtre. Distante de 5 400 années-lumière, cette enveloppe de gaz d'environ dix milliards de kilomètres de rayon, se disperse dans l'espace à une vitesse moyenne de 38 km/s. L'étoile qui l'a éjectée il y a quelque 20 000 ans reste hors de portée des petits instruments (sauf télescope de 300mm de diamètre).

Parmi les autres nébuleuses planétaires aisément observables par l'amateur, figurent la nébuleuse Esquimau (NGC 2392), appelée aussi nébuleuse Tête de Clown, dans la constellation des Gémeaux, et la nébuleuse Saturne (NGC 7009), dans la constellation du Verseau. Découverte en 1787 par William Herschel, la nébuleuse Esquimau doit son nom à son aspect sur les photographies, qui évoque un visage humain encapuchonné. Elle est située au sud de la brillante étoile Castor, à mi-distance entre les étoiles κ et γ des Gémeaux. Quant à la nébuleuse Saturne, elle doit son nom au fait que, dans un télescope de moyenne puissance elle présente des proéminences latérales rappelant l'aspect de Saturne avec ses anneaux. Découverte également par William Herschel (encore :p), en 1782, elle est située à 1° à l'ouest de l'étoile υ du Verseau. Son aspect particulier vient sans doute de ce qu'elle résulte de plusieurs éjections successives de matière.

Enfin, Hélix (NGC 7293), dans le Verseau, à 8' au sud de l'étoile υ du Verseau. Distante de 450 années-lumière seulement, c'est la plus proche de toutes les nébuleuses planétaires connues et, par suite, celle qui présente le plus grand diamètre apparent. En contrepartie, elle n'est que faiblement lumineuse. Par ailleurs, aux latitudes moyennes de l'hémisphère Nord, elle reste toujours basse sur l'horizon. Son observation est donc assez difficile, ne vous attendez pas cependant à y découvrir beaucoup de détails.

Les restes de supernovæ

Alors que les petites étoiles, du type du Soleil, s'éteignent en douceur au terme de leur évolution, celles dont la masse est nettement plus importante connaissent une fin dramatique. Elle explosent en supernovæ et, hormis leur noyau, leur matière est projetée dans l'espace, où elle se disperse progressivement en nébuleuses d'un type particulier, les restes de supernovæ. Ces "cendres d'étoiles" entreront plus tard dans le matériau constitutif de nouvelles étoiles. Peu à peu, le milieu interstellaire s'enrichit aisin en éléments chimiques plus lourds que l'hydrogène et l'hélium, synthétisés au sein de générations d'étoiles disparues.

Le reste de supernova le plus célèbre est la nébuleuse du Crabe (M1), dans la constellation du Taureau. Elle est issue de l'explosion d'une supernova dont les Chinois furent témoins le 4 juillet 1054. L'étoile qui explosa brilla si intensément qu'elle pu être observée en plein jour pendant 23 jours, puis, la nuit, à l'oeil nu, pendant un an et demi. Située près de l'étoile ζ du Taureau, la nébuleuse, de magnitude 9, est perceptible comme une petite lueur ovale, avec un télescope d'au moins 100mm d'ouverture. Mais les filaments qui lui ont valu son nom et lui donnent, sur les photographies, un aspect caractéristique, sont hors de portée de la plupart des instruments d'amateur. Distante de plus de 6 000 années-lumière, elle s'étend encore à une vitesse d'environ 1 100 km/s (près de 4 millions de km/s). Au centre, a été découvert en 1968 le vestige de l'étoile qui a explosé : c'est une source d'ondes radio, appelée pulsar, dont les émissions nous parviennent sous forme de brèves impulsions se reproduisant toutes les 33 millisecondes).

Célèbre également, la nébuleuse Dentelle (NGC 6990), dans la constellation du Cygne, au sud de l'étoile ε du Cygne, est le reste d'une supernova beaucoup plus ancienne, dont l'explosion se serait produite il y a 30 000 ans environ.