La nébuleuse primitive

Publié le par TPE

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La nébuleuse primitive (ou protoplanétaire)


 

 

L'hypothèse de l'existance de la nébuleuse primitive a été émise en 1755 par Emmanuel Kant et un modèle similaire fut proposé en 1796 par Pierre-Simon Laplace. Aujourd'hui les scientifiques sont d'accord pour affirmer que la nébuleuse primitive est à l'origine de la formation des planètes.

Celle-ci résulte de la naissance du Soleil et entoure celui-ci. Elle présente les mêmes composants que lui avec des proportions similaires : 70% d'hydrogène, 28% d'hélium, 2% pour tous les autres éléments (dont 1% (en masse) de grains interstellaires micrométriques composés de matériaux réfractaires (un cœur de silicate et une couche de métaux) dont la dimension est de l'ordre du micron).

L'histoire de cette nébuleuse protoplanétaire comporte différents aspects, à savoir un aspect dynamique (mouvements), thermique (sa température en fonction du temps), chimique (évaporation de l'hydrogène et de l'hélium, condensation des autres éléments, au moins dans le domaine des planètes telluriques) et nucléaire (irradiation par le rayonnement cosmique solaire).

  La nébuleuse planétaire IC 418. L'étoile au centre s'est transformée en nébuleuse planétaire il y a quelques milliers d'années. Le diamètre de la nébuleuse atteint maintenant 0,2 années-lumière.

On peut déterminer la masse de la nébuleuse primitive si l'on prend comme éléments caractéristiques des planètes telluriques le fer et le silicium. On trouve ainsi que la nébuleuse a eu une masse au moins égale à 2% de la masse solaire. Actuellement, les estimations penchent en faveur d'une masse inférieure à 0,1 masse solaire.

Du côté de sa taille les scientifiques sont cependant d'accord pour affirmer que son rayon était égal à 30 Unités Astronomiques.

L'étude des météorites permet de déterminer les températures et les pressions dans la nébuleuse primitive. Elle utilise les transformations chimiques, la solubilité des métaux à l'état de traces et des gaz dans les solides, la séparation isotopique, etc.

La température de la nébuleuse primitive s'établit principalement par suite de l'équilibre entre la chaleur reçue du proto-Soleil ( beaucoup plus chaud à cette époque ) et la chaleur rayonnée ; voisine de 1500  kelvins initialement, la température a dû s'abaisser ensuite vers 600  kelvins et rester plus longtemps voisine de 200  kelvins. Bien sur la température de la nébuleuse varie en fonction de l'éloignement par rapport au Soleil.  

(1 k = t °C + 273,15)

La détermination de la pression dans la région de formation des chondrules de la météorite, à partir de la diffusion solide du bismuth (élément atomique de la même colonne que le phosphore, l'arsenic et l'antimoine) donne un environ de 10-4 à 10-6 atmosphère soit une pression assez faible. (1 atm = Pression atmosphèrique terrestre )

Enfin du coté nucléaire, l’irradiation de la nébuleuse primitive (à l’aide de rayons ultraviolets et les rayons  X du proto-Soleil éruptif) à probablement entraîné l'évaporation d'une quantité importante de gaz  (hydrogène, hélium). La nébuleuse primitive s'entoure alors d'une gaine chaude dont les gaz légers ont en majorité disparu probablement en moins d'un million d'années. Dans cette même période se sont sans doute formés certains éléments radioactifs à courte durée de vie.


 NGC 604, une nébuleuse à émission, pouponnière d'étoiles, dans la constellation du Triangle. Photo prise par Hubble en 1995.

 

Remarque : La nébuleuse prend une forme de disque

  Considérons un nuage de gaz qui se contracte sous l'effet de sa propre gravité (dessin de gauche). Au fur et à mesure que le nuage se contracte, la conservation du moment cinétique conduit le nuage à tourner sur lui-même. La force centrifuge équilibrant de plus en plus la force de gravitation, le contenu de la région équatoriale, perpendiculaire à son axe de rotation, se déplace vers le centre en ralentissant. Le long de l'axe de rotation, la force centrifuge est nulle. Elle s'accroît progressivement lorsqu'on s'éloigne de l'axe. La matière située le long de l'axe de rotation ne subit donc pas la compensation et tombe plus rapidement vers le centre et le disque commence à se former (dessin du centre). A terme, l'ensemble de la matière se retrouve dans le plan équatorial (dessin de droite) où elle atteint un équilibre centrifuge: sa rotation compense les effets de la force de gravitation.

 

 

Le nuage de poussières "satélisées" autour du soleil se dissipe et prend une forme de disque


 

Dés ses premiers instants, la nébuleuse protoplanétaire se voit stratifiée à cause de la lumière mais surtout de la tempèrature et de la gravité. Les éléments les plus légers s'éloignent du soleil central et formeront par la suite les planètes géantes, instaurant donc en leur sein une gravité plus forte que pour les planètes telluriques (région interne du disque protosolaire avec des planètes solides plus petites et moins denses) et permettant ainsi de capturer les gaz tel que l'helium et l'hydrogène dans leur champ gravitationnel.


La température joue un rôle important dans la stratification de la nébuleuse protoplanétaire...


 

 

Dans sa chronologie, les premiers instant de la nébuleuse primitive sont associés à la formation des chondrules ou chondres (Objects généralement sphériques, de taille voisine du mm, constitués principalement d'olivine et/ou de pyroxène pauvre en calcium, et présents en abondance dans les météorites pierreuses primitives.)

 

  Aujourd'hui encore de nombreuses planètes sont en formation dans d'autres nébuleuses protoplanétaire partout dans notre univers...


Image qui représente de nombreuses nébuleuses prises en photo par des satellites d'explorations.

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Jean-François Clet 19/01/2010 16:37


Bonjour
Vous mettez en illustration une "nébuleuse planétaire", or ce type de nébuleuse (nomée "planétaire" car elle présente une forme sphérique comme une planète)est au contraire le reste de l'explosion
d'une étoile.

Les étoiles naissent dans des nébuleuses obscures telle "les piliers de la création" dans la nébuleuse d'Orion.

J.F. Clet


Soft@ge 19/05/2009 08:18

Description fort interessante. Mais quel est l'élément primaire qui détermine une rotation ordonnée même faible à l'ensemble de la nébuleuse ?