Dossier : Lorsque l`Univers formait des étoiles

Dossier>Lorsquel'Universformaitdesétoiles Futura-Sciences
Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/dossiers/d/astronomie-lorsque-
univers-formait-etoiles-882/
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Lorsquel'Universformaitdesétoiles
Lorsque nous observons les astres, nous avons l’impression que tout bouge. Mais nous savons bien,
depuis Copernic, que ce mouvement est essentiellement dû à la rotation de la Terre sur son axe qui
produit un mouvement apparent du Soleil, de la Lune et des étoiles dans le ciel. Un deuxième
mouvement,àl’échelledel’année,estdûàlarotationdelaTerreautourdenotreétoileleSoleil.
Page1/6-Lorsquel'Universformaitdesétoiles
Notreplanèteestunlieuoùlemouvementestconstant.Nousnousdéplaçonsàpied,dansdesvéhiculessur
la terre, sur la mer, dans les airs et, même parfois, en dehors de l’atmosphère. Sur Terre, tout évolue : les
animaux, les végétaux et même les minéraux subissent une évolution. Les prévisions météorologiques nous
informent également de l’évolution de l’atmosphère terrestre causée par des phénomènes naturels et, plus
récemment,parlesêtreshumains.
Lorsquenousobservonslesastres,nousavonsl’impressionquetoutbouge.Maisnoussavonsbien,depuis
Copernic, que ce mouvement est essentiellement dû à la rotation de la Terre sur son axe qui produit un
mouvement apparent du Soleil, de la Lune et des étoiles dans le ciel. Un deuxième mouvement, à l’échelle de
l’année,estdûàlarotationdelaTerreautourdenotreétoileleSoleil.
Etau-delà,dansl’universpluslointain?Toutest-ilimmobile,stableethomogènedansl’espaceetdans
letemps?
C’estloind’êtrelecas: l’univers a subi une évolution depuis le Big Bang. Les galaxies se sont formées et ont
évoluéesdepuisleBigBangetellescontinuentencoreleurévolutionpardesaccrétions,descollisionsouparles
changements causés par les étoiles qu’elles contiennent.Lesétoilesseformentégalement,ellespassentla
plupartdeleur«vie»dansunétatquel’onappellelaséquenceprincipale(c’estceluidenotreSoleildepuis
5 milliards d’années et pour encore 5 milliards d’années) puis elles changent de couleur, de taille et meurent de
manière plus ou moins violente. Au cours de leur vie, les étoiles ont créé des noyaux atomiques de plus en plus
lourds(carbone,oxygène,azote,…)quisontlesélémentsdebasesanslequell’êtrehumain(ettouteslesautres
espèces)n’auraientpuapparaître(Figure1).
25/05/2009-Par
DenisBurgarella,Astronome

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Figure1:legaz(essentiellementhydrogèneethélium)créépeuaprèsleBigBangestenrichienéléments
pluslourds(carbone,oxygène,azote,etc.)danslecycledelamatière.Àlafind’uncycle,denouvellesétoiles
jeunessontcréées.©NASAetHubbleHeritage.
Dans cedossier,nousallonsnousintéresserà l’histoire delaformationdesétoiles.Nonpasd’uneétoilemaisde
touteslesétoilesde l’univers. Cettehistoire delaformationdesétoilesàl’échelle cosmiqueestfortementliéeà
l’histoiredesgalaxiesetnouscommençonsàlacomprendredepuisunequinzained’annéesseulement.
Page2/6-L’universestunobjetenévolutiondepuis13,7milliardsd’années.
Ilsuffitdeleverlesyeuxverslecielpourobserverdesdizaines,descentainesoudesmilliersd’étoiles
enfonctiondel’endroitoùvousvoustrouvezsurTerre,enfonctiondel’heured’observationetenfonctionde
l’environnementetdelapollutionlumineuse(maiscelaseraitlethèmed’unautredossieràécrire).
Jusqu’àuneépoquetrèsrécente,pourlesfemmesetleshommesquiontvécusurlaTerredepuisl’apparitionde
l’espèce humaine, l’univers entier est considéré comme homogène et stable dans l’espace et dans le temps : on
croyait qu’ilétaitpartouttelque nousl’observonsaujourd’hui,qu’illeseraindéfiniment etqu’ilenatoujoursété
ainsicommepourraitlelaisserpenserlaFigure2(jenetienspascompteicidesthéoriesdetype«créationniste»
quirefusentdeprendreencomptelesfaitsscientifiquesobservés).

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Figure2:lecielétoiléau-dessusdel’ObservatoireEuropéenAustral(ESO)auChilidonneune(fausse)
impressiondestabilité.Maiscetteimpressionn’estvalidequ’àdeséchellesdetempstrèscourtes.©ESO
Est-ilutilederemonteràlarévolutioncoperniciennequiareplacéleSoleilaucentredusystèmeSolaireetquia
donclancé laTerredansunmouvementderotationautourde notreétoile,leSoleil, àenviron100000km/hou
bienàladécouverteplustardivedumouvementduSoleiletdetoutlesystèmeSolairedansnotreGalaxie,laVoie
Lactée, à une vitesse de l’ordre de 800 000 km/h pour démontrer que l’univers (et nous avec) sommes en
mouvement?
Peut-être pas, l’objectif de ce dossier est plus orienté vers une évolution de l’univers que vers le
mouvementdelaTerre. En effet, depuis le début du siècle, nous accumulons de plus en plus d’évidence que
l’affirmationd’ununivershomogèneetstableesttoutsimplementfausse.
CelaacommencéavecEdwinHubblequiadécouvertquel’universestenexpansiondepuisunévénementquifut,
plus tard baptisé ironiquement (il militait pour un univers quasi-stationnaire) le Big Bang par l’astronome Anglais
FredHoyle.Plustard,ladécouverted’unrayonnementfossileparPenziasetWilsonen1965confirmalathéoriedu
BigBangcommelaplusprobablepourexpliquerl’origineetl’évolutiondel’univers(Figure3).

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Figure3:PourunobservateursurnotreplanèteTerre,touteslesgalaxiessemblents’éloigneretceci
d’autantplusqu’ellessontplusloin.Enfait,lesgalaxiessontplusloinparcequel’universentiersedilate:
c’estlesensdumaillagequis’agranditavecletempsquipassedelafigureduhautàcelledubas.Étantplus
éloignées,ellesnousapparaissentégalementpluspetitesetmoinslumineuses.Parcontre,vouspourreznoter
quelesétoilesn’ontpasbougé.CecitraduitlefaitquelesétoilesappartiennentànotrepropreGalaxie,la
VoieLactéen’estguèresensible,localement,àl’expansiondel’univers(enfaitlesétoilessedéplacent
égalementmaiscedéplacementestduàleurmouvementpropredanslaVoieLactée).©CNESpourlaTerre
et©NASApourlesgalaxies.
Page3/6-L’histoirecosmiquedelaformationdesétoilesàpartirdesphotons
stellairesultraviolets
Demême,lesétoilesn’ontpastoujoursétélàetl’histoiredelaformationdesétoilesàl’échelledel’univers
est l’un des sujets qui a le plus animé la communauté astronomique mondiale depuis une quinzaine
d’années.Cettehistoirecosmiquedelaformationdesétoilesestliée,vialanucléosynthèseaucœurdesétoilesà
laformationdesélémentsetfinalementàl’apparitiondemoléculespluscomplexesquisontlesbriquesdelavie.
Il a fallu attendre le milieu des années 90 pour que ce thème de recherche prenne une ampleur planétaire. Des
travaux réalisés au Télescope Canada-France-Hawaii ont suggéré que la densité de formation d’étoiles observée
(enunitédemassed’étoilesforméesparanetparunitédevolumed’univers)croissaitlorsquenousobservionsun
Univers de plus en plus jeune de l’univers local jusqu’à la moitié de la vie de l’univers environ (à un décalage
spectralverslerouge–leredshift–del’ordredez=1).End’autrestermes,celavoulaitdirequenotreunivers
créécinqfoismoinsd’étoilesaujourd’huiqu’ilyaenviron8milliardsd’années(Figure4).

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Figure4:L’universétaitbienplusactif,ilya8milliardsd’années.Ilseformaitàz=1environcinqfoisplus
d’étoilesparunitédevolumequ’aujourd’huiàz=0
Une étape majeure de ces travaux sur l’histoire de la densité de formation stellaire cosmique a été le champ
profonddusatelliteHubble,lefameux«HubbleDeepField»(HDF)delaFigure5.
Figure5:lechampprofonddutélescopespatialHubble.Danscettepetitezoneducielsoigneusementchoisie
pournepascontenird’étoilesbrillantes(onenvoitquiontuneforme…d’étoiles),ilaétépossiblede
détecter1500galaxiesdontcertainessetrouventàplusde10milliardsd’années-lumièredelaTerre.