Les poussières
interstellaires
Après
l’apparition des éléments lourds, la complexification de la matière va se faire
au niveau atomique ou moléculaire plutôt que nucléaire. Pour que cette
évolution puisse se produire, deux conditions essentielles doivent être
remplies. D’abord, pour créer des composés complexes, il faut une densité de
matière élevée pour faciliter les rencontres entre atomes, ce qui exclut
d’office les espaces interstellaires ou intergalactiques. Ensuite, la
température doit être relativement modérée afin que noyaux et électrons restent
liés et pour que les atomes eux-mêmes puissent s’associer en structures plus
complexes.
Lors des
premières générations d’étoiles, de telles conditions n’existent que dans un
seul type d’environnement : les couches externes éjectées par les étoiles
massives en fin de vie. La densité y est relativement élevée et la température
adéquate loin de la surface de l’étoile. C’est à partir de cette matière, riche
en éléments lourds nouvellement créés, que des atomes s’agglomèrent pour former
des grains minuscules, qui seront ensuite chassés vers le milieu
interstellaire.
Un petit nuage de gaz
et de poussières appelé Barnard 68. Les observations ont montré que le nuage
risque de s’effondrer à tout moment sur lui-même pour donner naissance à une
étoile et peut-être à des planètes. Crédit : ESO/VLT
Ces grains
minuscules forment aujourd’hui la poussière interstellaire. Leur taille moyenne
est de l’ordre du millionième de mètre, similaire par exemple à la taille des
particules de fumée de cigarette. Ils sont généralement constitués d’un noyau
solide formé de carbone, d’oxygène, de silicium, de magnésium et de fer. A leur
surface on trouve déjà une chimie relativement complexe, avec des molécules
simples comme l’eau ou plus élaborées comme les hydrocarbures polycycliques
aromatiques.
Les formation des
planètes
C’est grâce aux
poussières interstellaires que les planètes vont finalement pouvoir se former.
Avec l’enrichissement graduel du milieu interstellaire en éléments lourds et en
minuscules grains, un nouveau phénomène vient en effet s’associer à la
formation des étoiles.
Le nuage de gaz
moléculaire qui s’effondre pour former une étoile va maintenant également
contenir de la poussière. Ce nuage est généralement en rotation, ce qui permet
à une fraction de la matière de ne pas tomber vers le centre, mais de rester en
orbite autour de la protoétoile. Cette matière finit par s’aplatir et par
donner naissance à un disque dit protoplanétaire.
Dans ce disque,
les grains de poussière entrent constamment en collision et, par le jeu des
forces gravitationnelle et électromagnétique, s’agglomèrent petit à petit pour
former des ensembles de plus en plus gros, dans un processus appelé
l’accrétion. Avec le temps, ces corps deviennent d’abord des planétésimaux,
avec un diamètre de l’ordre de 10 kilomètres, puis des protoplanètes, et enfin
des planètes. Ce processus d’accrétion peut être très rapide à l’échelle de
l’Univers. Dans le système solaire, il a probablement donné naissance aux
planètes en à peine 200 millions d’années.
Le couple Terre-Lune
photographié par la sonde Near en 1998. Il aura fallu une dizaine de milliards
d’années d’évolution avant l’apparition de notre belle planète. Crédit : NSSDC/NASA
L’ascension
finale
Avec la formation
des planètes s’achève l’histoire de la matière telle que l’astronomie peut
l’écrire. L’Univers a maintenant à sa disposition un creuset où atomes et
molécules se trouvent dans des conditions de densité et de température
adéquates pour l’ascension finale vers la complexité.
Ce sera surtout
le cas des planètes nées à une distance idéale de leur étoile, comme par
exemple la Terre. En particulier, une atmosphère pourra se former par dégazage
des roches et donnera naissance par précipitations à des étendues d’eau
liquide. Toutes les conditions seront réunies pour que les réactions chimiques
conduisent à des composés de plus en plus complexes et finalement aux molécules
de la vie.
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire