Qu’appelle-t’on “ciel profond” en astronomie ?
Généralement et pour faire simple, c’est tout ce qu’on peut voir dans notre ciel, à l’exception de notre environnement immédiat : le système solaire. En effet, les éléments du système solaire sont généralement assez lumineux de par leur relative proximité. C’est le cas du Soleil, des planètes (et de leurs satellites), de la Lune (notre satellite), des planètes naines, des astéroïdes et des comètes.
Donc, à contrario, les objets du ciel profond sont généralement peu lumineux car très éloignés et/ou très petits. Ce sont notamment les galaxies, les amas stellaires (amas ouverts et amas globulaires) et des nébuleuses de différentes sortes. Cela peut aussi s’appliquer parfois à l’observation d’étoiles particulières.
← À de très rares exceptions d’ordre esthétique, observer une étoile au télescope ne présente pratiquement aucun intérêt, sauf dans certains cas où certaines étoiles multiples, qui sont en interaction gravitationnelle, peuvent être de couleurs différentes : le cas le plus connu est celui d’Albiréo, dans la constellation du Cygne. Ce couple d’étoiles appelé parfois “la topaze et le saphir” est en fait un système triple, la grosse étoile jaune étant elle-même double !
LA VOIE LACTÉE
Les étoiles que l’on peut observer la nuit à l’œil nu font toutes partie de notre propre galaxie. Lorsque l’on observe dans le sens du plan de la galaxie, la concentration d’étoiles est maximum. Dans le ciel, cela se traduit par une bande laiteuse plus lumineuse que le reste de la voûte céleste : il s’agit de la « Voie Lactée ». Ce terme désigne également, par extension, notre Galaxie. Par contre, dans la direction perpendiculaire au plan de la galaxie, la concentration d’étoiles est moindre. A l’observation, cela correspond à la partie courante du ciel étoilé.
QU’EST CE QU’UNE GALAXIE ?
C’est un vaste ensemble d’étoiles et de matière interstellaire, isolé dans l’espace et qui tient en un “bloc”, grâce à la gravité. Ses dimensions sont en moyenne de 50.000 à 100.000 années-lumière de diamètre. Elles comptent environ 100 à 350 milliards d’étoiles chacune. On les classe en quatre principales catégories : les spirales, les elliptiques, les lenticulaires et les irrégulières.
Une galaxie se présente le plus souvent sous la forme d’un disque aplati et circulaire dans lequel on observe des bras (spiraux) s’enroulant autour du noyau. Ce dernier, dont la forme est un renflement, est appelé le Bulbe.
CLASSIFICATION DES GALAXIES
⇐ Edwin Hubble (1889 – 1953), astronome américain, a découvert que les galaxies sont des “univers îles”, c’est-à-dire des objets à part entière dans l’univers et non des objets appartenant à notre galaxie comme on le pensait à cette époque. Il a proposé en 1926 une classification morphologique des galaxies : la séquence de Hubble. A l’origine, la séquence de Hubble représentait l’évolution dans le temps des galaxies. Une galaxie évoluait d’un type vers un autre (de gauche à droite sur le schéma). Nous savons aujourd’hui que cette évolution est beaucoup plus complexe. Le schéma est toujours utilisé comme nomenclature des galaxies selon leur forme, mais ne correspond plus à l’état de nos connaissances quant à la formation et l’évolution des galaxies.
Dans le système solaire, on utilise comme unité de distance le kilomètre, mais plus généralement l’unité astronomique (UA). L’unité astronomique vaut 149.597.870 km soit la distance moyenne Soleil / Terre. Par exemple, Éris, la planète naine la plus éloignée du Soleil, se situe à une distance moyenne de 67,78 UA du soleil (soit environ 10,1 milliards de km). La lumière du Soleil met 9,8 heures pour arriver sur Eris (contre 8 mn 30 secondes pour arriver sur la Terre)
A l’échelle de la galaxie ou de l’univers, ces unités ne sont plus adaptées car trop petites : on emploie alors l’année-lumière (AL) qui vaut 9,461 X 1012 kilomètres (soit près de 9 mille cinq cents milliards de kilomètres). Par exemple, Neptune se situe à 4,17 heures-lumière du Soleil. On utilise aussi, chez les spécialistes et les astronomes professionnels le “parsec” (pc), dont la définition est un peu compliquée à expliquer ici et qui vaut environ 3,26 années-lumière. Pour plus de précisions sur le parsec, cliquez sur le lien suivant pour vous rendre directement dans notre glossaire : Parsec.
L’EXPANSION DE L’UNIVERS
L’observation de l’univers révèle un phénomène surprenant : toutes les galaxies s’éloignent généralement les unes des autres (ou presque) et ce d’autant plus vite qu’elles sont éloignées entre elles. On peut illustrer ce phénomène en dessinant des points à la surface d’un ballon de baudruche (chaque point représentant une galaxie) : en gonflant le ballon on constate que chaque point s’éloigne de ses voisins. On dit que l’univers est en expansion.
LA MACHINE À REMONTER LE TEMPS
La lumière qui nous parvient d’objets très éloignés met des millions voire des milliards d’années à nous parvenir : elle révèle donc l’aspect qu’avaient ces objets il y a des millions ou des milliards d’années. Plus on observe loin, plus on remonte dans le temps jusqu’à se rapprocher de l’instant de la naissance de l’univers.
LES LIMITES DE L’UNIVERS OBSERVABLE
Malheureusement, il est matériellement impossible de voir assez loin pour observer la naissance de l’univers. On arrive toutefois à voir jusqu’à près de 13 milliards d’années-lumière. Les scientifiques considèrent aujourd’hui, selon leurs théories, que l’univers est infini.
LES AMAS DE GALAXIES
Les galaxies ne se répartissent pas uniformément dans l’univers : elles se regroupent en amas de galaxies. Notre propre galaxie fait partie de ce que l’on appelle “amas ou groupe local” qui compte 27 galaxies dont la galaxie d’Andromède (M31), la galaxie du triangle (M33) et le petit et le grand nuage de Magellan, qui sont deux petite galaxies satellites de la nôtre. La galaxie d’Andromède se situe à 2,4 millions d’années-lumière de notre Voie Lactée : soit 20 fois le diamètre de notre galaxie.
Autre amas, celui de la Vierge avec, parmi les plus connues des galaxies de ce groupe, NGC4565, spirale vue sur la tranche (à gauche) et M104, la galaxie du Sombrero (à droite); cette galaxie a un diamètre de 120.000 années-lumière. ↓
LE CIEL PROFOND
QU’EST CE QU’UN AMAS D’ÉTOILES ?
Un amas d’étoiles est une concentration d’étoiles de même origine au sein d’une galaxie. On distingue deux types d’amas d’étoiles : les amas globulaires et les amas ouverts.
Les amas globulaires
Très concentrés (60 à 300 années–lumière de diamètre, pour parfois plusieurs centaines de milliers d’étoiles), ce sont des objets situés hors de notre galaxie, mais liés gravitationnellement avec elle. Typiquement, ils se situent généralement entre 10.000 et 100.000 AL de nous. Ils contiennent principalement des étoiles très vieilles. Il y a environ 150 amas globulaires autour de la Voie Lactée, et également d’autres amas globulaires autour d’autres galaxies que la nôtre.
Les amas ouverts
Moins riches en nombre d’étoiles, les amas ouverts sont beaucoup plus jeunes que les amas globulaires. On le voit à la grande proportion d’étoiles bleues (donc jeunes et chaudes) qui les composent. Ils se situent principalement dans les bras spiraux des galaxies.
QU’EST CE QU’UNE NÉBULEUSE ?
LES NÉBULEUSES DIFFUSES
Une nébuleuse est un nuage de gaz et de poussière interstellaire. Les nébuleuses se trouvent à 
l’intérieur d’une galaxie et brillent du fait de la présence d’une ou plusieurs étoiles toutes proches qui excitent leurs particules. On distingue deux types de nébuleuses : Les nébuleuses diffuses et les nébuleuses planétaires.
← ci-contre, la plus célèbre de toutes, “la nébuleuse d’Orion” M42
De formes irrégulières et de dimensions importantes (20 à 70 années-lumière), elles sont le siège de nombreuses naissances d’étoiles.
← C ‘est le cas pour la splendide nébuleuse de l’Aigle ou M16
LES NÉBULEUSES PLANÉTAIRES
Contrairement à ce que leur nom pourrait laisser croire, les nébuleuses planétaires n’ont rien à voir avec une ou des planètes. En fait il s’agit d’une étoile de petite taille (comme notre Soleil) qui, vers la fin de sa vie, s’est dilatée en géante rouge et a expulsé un grand nuage de gaz. L’étoile s’est ensuite contractée pour devenir une “naine blanche”. Généralement de formes ovales ou sphériques et de petites dimensions (moins de 5 années-lumière de diamètre), les nébuleuses planétaires sont donc le résidu de la mort, en cours, d’une petite étoile. On voit bien l’anneau de gaz et, dans les meilleures conditions, la naine blanche en son centre (ici la nébuleuse de la Lyre, M57).
A l’inverse, les très grosses étoiles meurent dans une explosion gigantesque (qu’on appelle Supernova), ce qui forme également un grand nuage de gaz en expansion très rapide. Le reste de l’étoile peut se transformer en trou noir, en étoile à neutrons et/ou en pulsar. C’est ce qu’on peut voir dans la nébuleuse M1, dite du “Crabe” dans la constellation du Taureau. C’est ce qui reste d’une Supernova qui a explosé en 1054 (observée et décrite cette année là par des astronomes chinois).
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