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Posté par Michel le Mercredi 15/09/2010 à 00:00
Une découverte d'Herschel: vapeur d'eau chaude autour d'une étoile carbonée
En utilisant le télescope spatial européen Herschel, un équipe internationale incluant des chercheurs de l'Observatoire de Paris, de l'Institut de Radio Astronomie Millimétrique - IRAM et de l'Observatoire de Grenoble en France ont découvert de la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) là où l'on pensait jusqu'ici qu'elle ne pouvait se former: enfouie profondément dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) carbonée qui pulse, CW du Lion (Le lion (Panthera leo) est un mammifère carnivore de la famille des félidés du genre Panthera (félins). Il est surnommé « le roi des animaux » car sa crinière lui donne un aspect...). Ce résultat, publié le 2 septembre 2010 dans la revue Nature, devrait aider à mieux comprendre comment une telle étoile évoluée produit et expulse les ingrédients clefs de toutes les formes connues de la vie (La vie est le nom donné :).


L'étoile géante rouge carbonée CW Leonis vue par PACS et SPIRE, deux des caméras-spectromètres d'Herschel.
L'étoile est trop lumineuse pour être bien distinguée. Mais elle libère de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) sous forme d'un vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est...)
stellaire violent, dont une partie apparaît comme un 'choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de civilisation ou de particules de hautes énergies.) en forme d'arc' à gauche de l'étoile dans cette image.
Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) ont montré que la vapeur d'eau se forme en profondeur près de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) de l'étoile,
ce qui était jusqu'ici considéré comme impossible. Les astronomes en déduisent que le vent stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.)
doit être beaucoup plus "grumeleux", hétérogène, qu'on ne pensait.
Certaines régions connaissent un vent beaucoup plus faible que d'autres.
Ce phénomène permet à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) ultraviolette de l'espace interstellaire d'atteindre en profondeur
les régions les plus chaudes et d'y déclencher la création de la vapeur d'eau.

Les principaux éléments constitutifs de la vie sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...) sont l'eau et les molécules organiques à base de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.). Les deux entités sont synthétisées en quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) par les étoiles comme le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...) à la fin de leur vie. Quand ils vieillissent, ces astres deviennent des étoiles géantes rouges. Ils expulsent leur atmosphère. Celle-ci, on l'a déjà vu, peut contenir des molécules d'eau ou organiques ; mais jusqu'ici on pensait que les deux espèces ne pouvaient coexister. Les nouveaux résultats obtenus avec les Photodetector Array Camera Spectrometer - PACS et Spectral and Photometric Imaging Receiver - SPIRE à bord de l'observatoire Herschel lancé, en mai 2009, par l'Agence spatiale européenne (L’Agence spatiale européenne (ASE) (en anglais European Space Agency : ESA) est une agence spatiale intergouvernementale fondée le 31 mai 1975. Elle est chargée...) ESA ont conduit à réviser cette notion par la détection de vapeur d'eau chaude qui abonde dans l'atmosphère d'une étoile géante rouge pulsante, très riche en carbone.

CW du Lion (alias IRC+10216) est une étoile géante rouge située dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires, traçant ainsi une figure...) du Lion. De quelques fois la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) du Soleil, elle s'étend pourtant à des centaines de fois la taille de notre étoile ? dans le Système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système planétaire) : les huit...), elle se prolongerait jusqu'au-delà de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) de Mars. A peine détectable dans le visible, même par les plus grands télescopes, c'est la plus brillante étoile du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) observé dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais...), à des longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie...) dix fois plus élevées que celles perçues par l'?il humain. Ceci suggère que d'énormes quantités de particules de poussière se sont condensées autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de l'astre. Elles absorbent le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) visible pour le réemettre, ensuite, dans l'infrarouge.

L'étoile est classifiée comme 'carbonée'. À une distance d'environ 500 années-lumière, c'est l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est...) de ce genre le plus proche de la Terre. En profondeur, dans son c?ur, les réactions de fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions...) convertissent l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point d'ébullition est le plus bas parmi...) en carbone. L'astre émet actuellement 10 000 fois plus d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) que le Soleil. Et ses couches externes enflent en un 'vent stellaire' ? un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf...) de fois plus intense que le vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les...). Cette matière est riche de nombreuses molécules à base de carbone et de particules de poussière. CW Leonis achèvera bientôt son existence en devenant une étoile naine blanche chaude entourée d'une nébuleuse (Une nébuleuse (du latin nebula, « nuage ») désigne, en astronomie, un objet céleste d’aspect diffus composé de gaz raréfié...) planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres représentés sont animés soit manuellement, soit...) ? un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la...) diffus de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) et de poussière fait de la matière présente dans son atmosphère et ensuite expulsée.

Avec autant de carbone dans son atmosphère, la quasi totalité de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) devrait se trouver piégée sous forme de monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la molécule est composée d'un atome de carbone et d'un atome...) CO, pensaient les scientifiques. Ce qui signifie que la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière...) d'eau H2O doit être absente. Cependant, en 2001, le Submillimeter Wave Astronomy Satellite - SWAS (Satellite d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être...) en ondes submillimétriques) a détecté des émissions de CW Leonis à une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière....) particulière liée à la vapeur d'eau. Une proposition d'origine possible était alors que le vent stellaire libère des molécules d'eau à partir d'un nuage de comètes glacées autour de l'étoile.

Toutefois, désormais, Herschel a détecté la signature définitive de l'eau à des longueurs d'ondes beaucoup nombreuses. La vapeur d'eau apparaît portée à des températures allant jusqu'à 1000 degrés, ce qui implique que la vapeur d'eau se trouve distribuée à travers le vent stellaire y compris en profondeur, près de l'étoile elle-même. Le modèle de vent stellaire en interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) avec un nuage de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) cométaire doit maintenant être remplacé par celui où la vapeur d'eau est créée par des processus chimiques jusque-là insoupçonnés et déclenchés avec l'aide du rayonnement ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) interstellaire. La lumière ultraviolette brise le monoxyde de carbone et libère l'oxygène qui réagit ensuite avec l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) pour former les molécules d'eau.

La seule source plausible de lumière ultraviolette est l'espace interstellaire ambiant. On savait déjà que le vent stellaire est hétérogène, 'grumeleux', et les résultats apportés par Herschel montrent que certaines régions autour de l'étoile sont effectivement presque vides. Elles permettent à la lumière ultraviolette d'atteindre les couches les plus profondes de l'atmosphère de l'étoile et d'y initier les réactions qui conduisent à l'eau.

Sur la Terre primitive, le rayonnement ultraviolet sévère en provenance de notre propre Soleil pourrait avoir joué un rôle crucial dans le déclenchement des processus prébiotiques qui ont finalement abouti à créer les briques moléculaires de la vie. Les nouveaux résultats du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi...) Herschel impliquent que des réactions analogues opèrent autour d'étoiles géantes rouges qui continuent de fournir du matériel pour les nouvelles générations d'étoiles et de planètes dans les galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie,...) comme notre Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans laquelle se situent le...).


Référence:

Ces informations sont issues d'un article scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les...) intitulé "Warm water vapour in the sooty ouflow from a luminous carbon star" et paru le jeudi 2 Septembre 2010 dans la revue internationale Nature.

Equipe:

Le travail d'analyse a été conduit pas 37 chercheurs ressortissants de 8 pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la...). L'auteure principale est Leen Decin, de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) catholique de Louvain (Belgique). Marcelino Agúndez de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant...), Michel Guélin de Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de Radio Astronomie Millimétrique - IRAM et Claudine Kahane de l'Observatoire de Grenoble ont contribué en France.

Marcelino Agúndez est chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) post-doctorant au Laboratoire Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) et Théories - LUTH, unité mixte de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) entre l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de...), le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et l'Université Paris-Diderot.

L'Institut de Radio Astronomie Millimétrique - IRAM est un organisme de recherche franco-germano-espagnol. Ses activités sont soutenues en France par l'INSU/CNRS.

Le télescope Herschel

Le télescope Herschel un observatoire de l'ESA. Les instruments PACS et SPIRE ont été réalisés par un consortium d'instituts avec le soutien, en France, du CEA, du CNES et du CNRS
.


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Source: Observatoire de paris
Illustration: (ESA / KU Leuven / LUTH / Observatoire de Paris)
 
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