PRESENTATION DES OBJETS CELESTES I II Questce que

PRESENTATION DES OBJETS CELESTES I) II) Qu’est-ce que l’astronomie? Présentation globale du système solaire III) Autres objets célestes

I) Qu’est-ce que l’astronomie? • Le mot "astronomie" provient de deux mots grecs: astron, qui signifie "étoile", et nemein qui signifie "nommer". L'astronomie désigne la science des astres, des corps célestes et de la structure de l'univers. Dès ses débuts (des milliers d'années avant que les Grecs anciens ne commencent à étudier le firmament) cette science a toujours reposé sur le même principe, "nommer les étoiles". • L'astronomie s'est séparée de l'astrologie avec l'apparition de la Physique (à l'époque de la Renaissance). La démarche de l'astronomie est celle d'une science et non d'une croyance.

II) Présentation du système solaire

Déclassé

LE SOLEIL • Pour nous, de tous les astres du ciel, le Soleil est le plus important par sa lumière et la chaleur qu’il nous procure. • Sans lui, nous ne pourrions exister, pas plus que les plantes et les animaux. • La Terre serait un monde glacé, continuellement plongé dans la nuit.

• Comme toutes les étoiles, le Soleil est une boule de gaz brûlants; son principal constituant, et de loin, c’est l’hydrogène. • A notre échelle, cette boule est gigantesque: son diamètre atteint 1391000 km (100 fois celui de la Terre). • La température y est extrêmement élevée: de 6000°C à 1000000°C selon les différentes couches considérées (photosphère, chromosphère, couronne)

• Hormis le Soleil, dont la taille domine très largement celles de tous ses autres membres, le système solaire compte quelques « gros » corps, les planètes, et de nombreux autres petits corps, les comètes et les astéroïdes.

• Les planètes circulent autour du Soleil sur des orbites à peu près circulaires et voisines du plan de l'écliptique (plan de l'orbite terrestre). Par ordre de distance au Soleil ce sont : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Pluton a quant à elle été déclassée le 24 Août 2006.

• Les quatre premières (Mercure, Vénus, Terre, Mars) ont des diamètres compris grosso modo entre 5 000 et 12 000 km et des masses volumiques entre 4 et 5, 5 g/cm 3. Elles sont rocheuses et possèdent une surface solide. Elles constituent l'ensemble des planètes telluriques.

MERCURE • Sa surface ressemble à celle de la Lune, mais recouvre un énorme noyau de fer. • Son diamètre à l’équateur est de 4878 km (38% de celui de la Terre). • Elle se trouve en moyenne à 58 millions de kilomètres du Soleil. • Elle tourne autour du Soleil en 87, 97 jours terrestres.

VENUS • Deuxième planète du système solaire, Vénus se trouve entre Mercure et la Terre. Très brillante, elle se remarque du premier coup d’œil dans le ciel.

• Longtemps, les astronomes l’ont imaginée comme la sœur jumelle de la Terre. En effet, les deux planètes ont presque la même taille (12102 km de diamètre pour Vénus contre 12713 km pour la Terre) et pèsent à peu près aussi lourd. Elles sont toutes les deux enveloppées de nuages • De plus, leur distance au Soleil n’est pas très différente (à 108 millions de km pour Vénus contre 150 millions de km pour la Terre).

• Cependant, Vénus est tout de même plus proche du Soleil que la Terre, et cela suffit à faire une grande différence.

Un véritable enfer Il ne faut pas se fier aux apparences: • L’atmosphère de Vénus est irrespirable car composée de gaz toxiques. • Les nuages qu’elle renferme sont formés de gouttelettes d’acide sulfurique, un produit chimique très dangereux. • Au sol, il règne une chaleur étouffante: températures comprises entre 446°C et 482°C. • Enfin, la pression est insupportable: environ 92 fois plus forte que sur la Terre (elle correspond à celle qui s’exerce dans les océans à près d’un kilomètre de profondeur)

LA TERRE • Troisième planète à partir du Soleil, la Terre est la planète sur laquelle nous vivons. • C’est une boule rocheuse de 12713 km de diamètre, lancée à 108000 km/h autour du Soleil dans une ronde sans fin qui se renouvelle tous les 365, 25 jours. • Une boule qui tourne aussi sur elle-même en un peu moins de 24 heures, imposant à ses habitants le rythme du jour et de la nuit.

• Une mince enveloppe de gaz, dessinant autour d’elle une superbe auréole bleue, la protège: c’est l’atmosphère, composée d’air (78% de diazote et 21% de dioxygène), et qui entretient la vie. • L’une des principales originalités de la Terre par rapport à ses voisines, c’est la présence à sa surface d’immenses étendues d’eau: les océans occupent 71% de la surface du globe contre 29% seulement pour les continents.

• La Terre possède un satellite naturel: la Lune, qui nous éclaire la nuit. • La Lune est une « mini – planète » (3476 km de diamètre) sans vie, qui tourne autour de la Terre à une distance moyenne de 384000 km.

MARS • C’est un désert au sol rouillé. • Située en moyenne à 228 millions de kilomètres du Soleil, elle en fait le tour en 687 jours terrestres. • Son diamètre n’atteint que la moitié de celui de la Terre (6796 km à l’équateur), mais de toutes les planètes, elle est celle qui ressemble le plus à la nôtre.

• Comme la Terre, elle connaît des saisons, et la durée du jour y est presque la même que sur nôtre monde. • Elle est enveloppée d’une mince atmosphère dans laquelle se forment des nuages. • Sa surface offre un aspect changeant selon les saisons, et elle est parfois balayée par de violentes tempêtes de poussières.

• Enfin, des calottes de glace qui fondent en été et se reforment en hiver recouvrent les régions polaires.

• Mars possède deux satellites naturels: Phobos et Deimos

Phobos

Deimos

• Les quatre suivantes (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) ont des diamètres beaucoup plus grands, compris entre 50 000 et 140 000 km et possèdent des masses volumiques de l'ordre de 1 g/cm 3. • Elles sont essentiellement constituées de gaz (hydrogène, hélium, méthane, ammoniac, . . . ). Pour cette raison, elles ont été baptisées planètes gazeuses (on dit parfois planètes géantes).

• Malgré leurs grands diamètres, elles effectuent leur rotation en une dizaine d'heures, raison pour laquelle les structures de leurs « atmosphères » sont étirées en bandes parallèles à l'équateur. • De plus, ces planètes possèdent toutes des anneaux (seuls ceux de Saturne sont aussi grandioses). • Enfin, elles possèdent toutes plusieurs satellites naturels.

JUPITER • Plus grosse planète du système solaire, Jupiter est essentiellement gazeux. Malgré son diamètre plus de onze fois supérieur à celui de la Terre (142796 km), il effectue une rotation en moins de dix heures, sa révolution autour du Soleil se faisant en 11 ans 314. 8 jours terrestres.

• Ses caractéristiques visibles plus marquantes sont l'aplatissement de son globe aux pôles ainsi que les structures nuageuses alternativement sombres (bandes) et claires (zones), sans oublier la grande tache rouge. • Cette planète géante peut contenir plus de 1300 planètes de la taille de la Terre!

• Enfin, elle possède de nombreux satellites (28 ) dont les quatre plus gros sont très connus et aisément visibles depuis la Terre: Europe, Io, Callisto et Ganymède.

IO

EUROPE

GANYMEDE

CALLISTO

SATURNE • Avec ses anneaux, Saturne est incontestablement la planète la plus spectaculaire à observer. • Elle présente également la propriété exceptionnelle d'avoir une masse volumique moyenne de 0, 69 g/cm 3, signifiant qu'elle flotterait sur l'eau !

• Saturne se trouve à près d’un milliard et demi de kilomètres du Soleil. • Elle est moins grosse que Jupiter, mais son diamètre à l’équateur atteint tout de même 120660 km, et sa masse 95 fois celle de la Terre!

• Comme Jupiter, c’est une boule géante d’hydrogène et d’hélium, fortement aplatie aux pôles par son mouvement de rotation très rapide

• Comme Jupiter, elle possède de nombreux satellites (30) dont le plus gros se nomme Titan.

Titan en vraies couleurs

URANUS • Uranus présente la particularité d'avoir son axe de rotation quasiment couché dans son plan de révolution.

• Elle se trouve en moyenne à 2875000000 km du Soleil. • Avec un diamètre d’environ 50000 km et une masse représentant près de quinze fois celle de la Terre, Uranus est encore une planète géante, bien qu’elle ne puisse rivaliser avec Jupiter et Saturne

• Elle tourne ainsi vers le Soleil alternativement, chacun de ses pôles, durant les 84 ans qu’elle met pour accomplir sa ronde autour de l’étoile. • Ainsi, pendant plus de 40 ans de suite, la moitié de la planète connaît un jour continuel, tandis que l’autre reste plongée dans la nuit. • Uranus, comme les autres, possède des satellites naturels qui sont au nombre de 27.

NEPTUNE • Neptune est la dernière grosse planète du système solaire. • Les bandes nuageuses y sont plus marquées que sur Uranus. • On y distingue également la Grande tache sombre qui rappelle la Grande tache rouge de Jupiter

• Son diamètre à l’équateur est de 48600 km (3, 88 fois celui de la Terre). • Elle se trouve à une distance moyenne de 4504000000 km du Soleil. • Elle effectue sa révolution autour du Soleil en 164 ans 280 jours terrestres. • Enfin, elle possède 13 satellites naturels. • Son plus gros satellite c’est Triton.

Triton

PLUTON

• Le cas de Pluton est particulier, en ce sens que, depuis 1992, on découvre une série de petits corps semblables aux astéroïdes, mais ayant leurs orbites audelà de celle de Neptune et dénommés pour cette raison objets transneptuniens (ou TNO selon l'abréviation anglaise). Cette nouvelle ceinture d'astéroïdes porte le nom de ceinture de Kuiper.

• Les diamètres des objets déjà découverts sont de l'ordre de quelques centaines de kilomètres et les plus gros rivalisent avec Pluton. Il se dessinait donc une tendance de plus en plus marquée à déclasser Pluton de la famille des planètes et à ne plus le considérer que comme un TNO.

• C’est fait depuis août 2006 : après avoir découvert un TNO plus gros que PLUTON, cette dernière n’est désormais plus considérée comme une planète mais comme une planète naine au même titre que Cérès, l’un des plus gros astéroïdes connus. • Pluton possède un satellite nommé Charon.

Pluton et charon

PETITS CORPS • D’autres corps autres que les neuf planètes du système solaire et leurs satellites, gravitent autour du soleil.

• Entre les orbites de Mars et de Jupiter, on a découvert un grand nombre de petits corps, les astéroïdes ou petites planètes.

LES ASTEROÏDES • On en compte actuellement une vingtaine de milliers, mais on en découvre de nouveaux chaque mois. • Le plus gros, Cérès, atteint presque 1 000 km de diamètre, mais la majorité ne dépassent pas un à quelques dizaines de kilomètres.

• Les astéroïdes sont de petits corps rocheux (parfois très riches en métaux) qui ont subi, comme les autres corps du système solaire, un bombardement météoritique, dont les cratères d'impact témoignent. • La dimension et la masse de ces corps sont trop petites pour que la gravité soit capable de leur imposer une forme à peu près sphérique.

EROS

• Parmi eux, Éros, photographié par la sonde NEAR (Near Earth Asteroid Rendez-vous) qui s'est satellisée autour de lui avant d'y être projetée (image ci-dessous).

• L'astéroïde Gaspra. Mosaïque d'images obtenues par la sonde Galileo au cours de son périple vers Jupiter. Dans sa plus grande dimension, il ne mesure que 19 km. • Les petits corps (moins de quelques centaines de kilomètres) ne parviennent pas à adopter la forme à peu près sphérique des planètes. Leur propre champ de gravité n'est pas suffisant pour ce faire.

• Une surprise nous est réservée par l'astéroïde Ida : on découvre, à droite sur l'image, la présence d'un satellite, Dactyl. • La plus grande dimension de Ida est de 58 km. Dactyl présente une forme assez ronde de diamètre voisin de 1, 5 km ; il gravite à quelque 90 km de Ida.

Les comètes • Selon le modèle de F. Whipple, une comète consiste en une « boule de neige sale » , le noyau, en général de forme irrégulière et dont les dimensions sont de l'ordre du kilomètre. • Les glaces du noyau se subliment à son approche du Soleil, libérant gaz et poussières qui forment une chevelure (coma) ainsi qu'une ou plusieurs queues suite à l'interaction avec le rayonnement et le vent solaires.

• Les queues cométaires sont toujours dirigées à l'opposé au Soleil. • Les comètes circulent sur des orbites en général très elliptiques (allongées), qui les amènent pour certaines (c'est le cas de la comète de Halley) à traverser périodiquement tout le système solaire.

Comète Ikeya-Seki

• Afin de rendre compte du fait que les comètes se déplacent dans toutes les directions dans le système solaire, l'astronome Oort a été amené à postuler l'existence d'un vaste réservoir de comètes, de forme sphéroïdale, situé aux confins du système solaire. • Ce nuage, dont l'existence est toujours hypothétique, est appelé le nuage d’Oort. Il posséderait un rayon de l'ordre d'une année de lumière !

III) Autres objets célestes

Les nébuleuses • Ce sont des nuages de gaz et de poussières qui flottent dans l’espace, entre les étoiles. • La plupart des nébuleuses s’étendent sur plusieurs dizaines d’annéeslumière.

• Mais leur matière est si diluée qu’un déménageur pourrait aisément en porter sur le dos un volume gros comme la Lune! • Elles renferment tout au plus une centaine d’atomes par centimètre- cube, et offrent ainsi aux savants la chance inespérée de pouvoir étudier des phénomènes impossibles à observer sur la Terre, où même dans les laboratoires, on ne parvient jamais à réaliser un vide aussi poussé.

• La fameuse Nébuleuse de la Tête de Cheval, la silhouette sombre d'un nuage de gaz obscur sur fond rouge d'hydrogène excité. • Des stries verticales dans la nébuleuse rouge témoignent de la présence d'un champ magnétique qui contraint le gaz à suivre ses lignes de champ.

Nébuleuse de la Tarentule

• 30 Doradus, aussi dénommée Nébuleuse de la Tarentule, ou NGC 2070, est située dans le Grand Nuage de Magellan, à quelques 170 000 années - lumière de la Terre. • C'est une des plus grande régions connues de formation d'étoiles dans le Groupe Local de Galaxies.

• Comme nous pouvons le constater sur les images cidessus, certaines nébuleuses sont obscures, d’autres brillantes. • Elles deviennent brillantes quand une étoile proche les illumine, sinon elles restent obscures.

Les galaxies • Les étoiles ne sont pas réparties au hasard dans l’Univers. Elles se groupent en ensembles que l’on nomme galaxies.

Galaxie d’Andromède

• On distingue habituellement notre Galaxie, à laquelle appartient le Soleil, des autres galaxies. • Le Soleil n'est qu'une parmi les 200 milliards d'étoiles de cette galaxie spirale barrée typique qui mesure environ 90 000 années lumière de diamètre. • Voici un dessin de Notre Galaxie vue par dessus.

• La Voie Lactée n’est autre que la trace dans le ciel, de notre Galaxie vue par la tranche. • Elle renferme une telle accumulation d’étoiles que nous ne pouvons pas les distinguer individuellement.

Les amas ouverts • On appelle amas ouverts les petits groupes d'étoiles, essentiellement présents dans le disque de notre Galaxie, et dans celui d'autres galaxies spirales.

La Boîte à Bijoux

• ces ensembles stellaires comportent en général quelques centaines ou quelques milliers d'étoiles liées par la gravitation et en orbite autour d'un centre de masse commun. • Il pourrait exister quelque 100 000 amas ouverts dans la la Voie Lactée, dont seulement 1% ont été catalogués pour l'instant.

Les Pléïades

• Les six, parfois sept, principales étoiles de cet astérisme sont visibles à l'oeil nu. • Mais cet amas ouvert, situé, selon les mesures (discutées) d'Hipparcos, à 400 années-lumière pourrait contenir, à l'intérieur d'un domaine d'un diamètre de 30 années-lumière, jusqu'à 500 objets (3000 si l'on compte les mini-étoiles), certains très faibles. • On ne voit en fait facilement que ses étoiles bleues, chacune étant des centaines de fois plus brillantes que le Soleil.

• Les Hyades *** , qui constituent la partie centrale d'un groupe assez dispersé, l'amas du Taureau, comptent une bonne centaine d'étoiles qui semblent toutes se diriger dans la direction de la constellation d'Orion. • Les Hyades, vieilles de 600 millions d'années, renferment moins d'étoiles massives que les Pléiades.

Les Hyades

• Ces étoiles on en effet une existence brève et sont ici mortes pour la plupart. • Cet amas ouvert, distant de 130 annéeslumière, est le plus proche de la Terre. Le mieux étudié aussi, sans doute. • (NB : Aldébaran, l'étoile la plus brillante sur la photo, n'appartient pas à l'amas).

• La Crèche, ou M 44 *** est un amas ouvert vieux de 400 millions d'années, dont les étoiles sont assez dispersées et qui est visible à l'oeil nu comme une pâle lueur d'un diamètre apparent comparable à deux ou trois fois celui de la pleine Lune. • Située à 580 années-lumière de nous, la Crèche comprend deux à trois cents étoiles.

Amas de la Crèche

Les amas globulaires • Les amas globulaires sont des groupes très serrés d'étoiles concentrées dans un espace sensiblement sphérique de 50 à 300 années-lumière, et présentant une surdensité marquée dans leur région centrale. • L'effectif de ces amas peut atteindre plusieurs dizaines, parfois plusieurs centaines de milliers, voire plusieurs millions d'objets.

M 13 (Hercule)

• On connaît actuellement plus de 150 amas globulaires dans notre Galaxie (la moitié étant situés dans les directions des constellations du Sagittaire, d'Ophiuchus et du Scorpion).

M 22 (Sagittaire)

• Ces objets, très différents des amas ouverts, sont constitués des étoiles plus âgées que l'on connaisse : le plus souvent au-delà de dix milliards d'années, ce qui correspond à la période de formation de la Galaxie. • Ce qui signifie que leur formation en est contemporaine. • Les grosses étoiles, à courte durée de vie, en sont pratiquement absentes.

Amas M 3 (Chiens de Chasse)

• Omega Centauri = NGC 5139 est, avec une magnitude de 4, 17, l'amas globulaire le plus brillant que l'on puisse observer. • Son éclat en fait un objet visible à l'oeil nu. • Sa distance estimée à environ 20 000 années-lumière. • Son diamètre apparent est comparable à celui de la pleine lune. • L'amas rassemble une dizaine de millions d'étoiles dans une volume d'une cinquantaine d'années-lumière de diamètre.

Oméga du Centaure