Grand oral du bac : Sciences L'UNIVERS
Publié le 04/02/2019
Extrait du document
pour donner naissance à des planètes. Il est quasiment certain que des planètes se sont formées autour d’autres étoiles que le Soleil ; certaines d’entre elles abritent peut-être une forme de vie.
Le devenir d’une étoile dépend surtout de sa masse. Quand le cœur d’une étoile de masse comparable à celle du Soleil a transformé tout son hydrogène par fusion, l’étoile se comprime car la force de gravitation n’est plus équilibrée par la force d’explosion thermonucléaire.
En s’écrasant, le cœur de l’étoile s’échauffe, pro-
voquant alors le gonflement des couches supérieures qui doivent évacuer ce surcroît d’énergie; on parle alors de «géantes rouges». Lorsque le centre de l’étoile atteint la température de 200 millions de degrés, les atomes d’hélium fusionnent pour donner du carbone et de l’oxygène. Lorsque les réserves d’hélium sont épuisées, la masse d’une étoile comme le Soleil n’est pas suffisante pour comprimer davantage le cœur: c’est la fin! Les couches externes, énormément gonflées, se diluent lentement dans l’espace et il reste une naine blanche (le cœur hyperchaud), qui se refroidira lentement (en plusieurs milliards d’années) pour donner un corps noir - à ne pas confondre avec un «trou noir».
Les étoiles plus massives que le Soleil connaissent une fin bien plus redoutable. Tandis que leur énergie nucléaire s’épuise, elles se transforment en supergéantes. Leur taille gigantesque les rend instables et elles explosent: c’est ce que l’on appelle une supernova. Pendant quelques jours, elles brillent comme cent millions de soleils!
En février 1987, on a pu observer à l’œil nu une supemova dans le Grand Nuage de Magellan, petite galaxie «proche» de la nôtre. Selon la masse de départ d’une étoile, une supemova peut laisser un résidu appelé étoile à neutrons. Ce corps est beaucoup plus dense que les naines blanches : on a calculé qu’une cuillerée à café de la matière qui le compose serait aussi lourde que l’Everest!
Les trous noirs
Si la masse de la supergéante est au moins cinq fois supérieure à celle du Soleil, l’explosion de l’étoile peut donner naissance à un astre extraordinaire, qui exerce une force d’attraction tellement intense sur son environnement que rien, pas même la lumière, ne peut s’en échapper: c’est un trou noir. Les trous noirs ne peuvent pas
▼ Les nébuleuses du Scorpion et d'Ophiucus forment certainement la région la plus colorée qui soit de notre ciel. L’éclat des étoiles est rendu par leur reflet sur les nuages de poussières environnants.
Représentation de trous noirs, régions de l’espace où l’attraction gravitationnelle est telle qu’aucune matière ne peut leur échapper. Ils se forment à la suite de la mort d’étoiles massives.
être repérés à l’aide d’instruments optiques. Les astronomes ont déduit leur existence de deux phénomènes qu’ils ont observés: certaines étoiles massives tournent autour d’un point invisible comme deux étoiles doubles tournent l’une autour de l’autre. Ce mouvement ne peut s’expliquer, en fonction des lois de la gravitation, que par la présence d’une masse invisible, le trou noir, équilibrant la rotation de l’astre visible ; le champ de gravitation du trou noir attire les atomes de gaz composant son double visible et donne lieu à une importante émission de rayons X détectables au radiotélescope.
L’Univers contient d’autres objets mystérieux, comme les pulsars. Ce sont des corps produisant des impulsions radioélectriques régulières. On pense qu’il s’agit d’étoiles à neutrons émettant des ondes radio et tournant très rapidement sur elles-mêmes.
Le pulsar, point noir sur cette image radio, est le résidu d’une étoile qui a explosé voici 11000 ans. Il tourne sur lui-même 13 fois par seconde en émettant de la lumière et des ondes radio. Les bandes colorées représentent les émissions de la couche de gaz et de poussières en expansion constante.
▼ Image numérique colorisée de l’explosion d’une étoile, ou supernova, prise par le satellite d’observation IUE.
Dr K Milne/David Parker/Science Photo Library
L’évolution de l’Univers
Personne ne connaît le destin de l’Univers. Depuis qu’a eu lieu le big bang, il semble être en expansion constante. À long terme, on envisage plusieurs possibilités.
L’Univers étant en expansion, il pourrait continuer à se dilater jusqu’à ce que toutes les étoiles et les galaxies meurent et que la totalité de l’énergie soit épuisée.
D’après la théorie de l’Univers fermé, l’expan
sion de ce dernier s’arrêtera un jour; la gravitation conduira alors les galaxies à «retomber» les unes vers les autres; l’univers rétrécira, deviendra de plus en plus petit pour disparaître au cours d’un «big crunch». Cela pourrait déclencher un nouveau big bang et créer un autre Univers. Surviendrait alors un cycle étemel d’expansions et de contractions.
Il existe une troisième hypothèse, introduite en 1948 et appelée théorie du modèle stationnaire, selon laquelle l’Univers a le même aspect à tout moment et en tout point. Ainsi, dans un avenir lointain, l’Univers atteindrait des dimensions stationnaires, un état d’équilibre sans expansion ni effondrement.
Toutes ces théories font l’objet de discussions passionnées. Nous vivons actuellement une véritable révolution des connaissances concernant l’origine et le destin de l’Univers.
«
L'Univers ! Cette
planche illustre l'ancienne
a conception
de l'Univers géocentrique.
La Terre est au centre du monde
et les planètes sont accrochées à des cercles
qui tournent autour.
Les étoiles sont situées
sur le cercle le plus éloigné.
étoiles, c'est une boule de gaz incandescent, un
énorme fourneau nucléaire dégageant d'impor
tantes quantités de lumière, de chaleur et
d'autres formes d'énergie.
Le système solaire est constitué du Soleil et des
planètes qui gravitent autour.
Si les étoiles nous
semblent minuscules, c'est simplement parce
qu'elles sont très éloignées.
En fait, certaines sont
cent fois plus grosses que le Soleil.
Les astronomes regroupent les étoiles en
constellations.
Une constellation est un groupe
d'étoiles visibles en un endroit précis du ciel et :g
qui ne sont pas nécessairement rapprochées dans �
l'espace (elles sont dans la même direction mais �
pas toutes à la même distance de nous).
� '
Image envoyée
par le télescope
spatial Hubble
montrant l'anneau
brillant de la supernova
1987A, située à
170 000 années-lumière
de la Terre.
Cette étoile
a explosé en février
1987, illuminant le gaz
qui l'entourait.
importante
que nous connaissions.
L'unité utili
sée est l'année-lumière, c'est-à-dire la distance
parcourue par la lumière dans le vide en une
année, elle correspond à environ 9460 milliards
de kilomètres.
L'étoile la plus proche du Soleil, la
Proxima du Centaure, se trouve à 4, 3 années
lumière.
Nous voyons donc cette étoile telle
qu'elle était il y a plus de quatre ans.
Quant à la
lumière émise par le Soleil, elle met seulement
8 minutes et 20 secondes pour parvenir jusqu'à
nous.
La Voie lactée ressemble à une gigantesque
roue mobile comprenant une partie centrale glo
buleuse.
Elle contient des milliards d'étoiles.
Le Soleil se situe vers la jante de la roue, à envi
ron 25000 années-lumière de la partie centrale.
Sur une échelle beaucoup plus grande, les 0_
étoiles se regroupent en galaxies.
Le Soleil et �
ses planètes font partie de notre galaxie : la Voie �
lactée.
Cette dernière est loin d'être la plus grande :
galaxie; sa taille est néanmoins si impressionnante
qu'il est difficile de s'en faire une idée précise.
Dans l'Univers, on mesure les distances en
termes de vitesse de la lumière (à peu près
300000 kilomètres par seconde), la vitesse la plus Véritable
observatoire de l'espace, le
& t
télescope spatial Hubble fut mis en orbite a
� fu
le 25 avri11990, à environ 600 kilomètres �
au-dessus de la surface terrestre.
�
LA CLASSIFICATION
DES GALAXIES 1.
M87, galaxie elliptique
géante.
Les galaxies elliptiques
ne contiennent
quasiment ni gaz
ni poussières visibles.
2.
M104, galaxie du
Sombrero.
L'énonne
partie centrale de cette
galaxie spirale recèle
peu de gaz
et de poussières.
3.
Une galaxie
spirale nonnale.
Des bras de gaz
et d'étoiles s'enroulent
autour du noyau
du corps céleste.
4.
Une galaxie
spirale Irrégulière.
Les galaxies peuvent
étre détonnées
par l'attraction
gravitationnelle..
»
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