Qu’est-ce que le milieu interstellaire ?
Pour simplifier, le milieu interstellaire est la matière qui remplit l’espace entre les étoiles. Beaucoup de gens imaginent que l’espace extra-atmosphérique est un vide complet, dépourvu de toute matière. Bien que les régions interstellaires soient plus dépourvues de matière que n’importe quel vide créé artificiellement sur terre, il y a de la matière dans l’espace. Ces régions ont des densités très faibles et se composent principalement de gaz (99 %) et de poussières. Au total, environ 15 % de la matière visible de la Voie lactée est composée de gaz et de poussières interstellaires.
Gaz interstellaire :
Approximativement 99% du milieu interstellaire est composé de gaz interstellaire, et de sa masse, environ 75% est sous forme d’hydrogène (moléculaire ou atomique), les 25% restants sous forme d’hélium. Le gaz interstellaire est composé en partie d’atomes et de molécules neutres, ainsi que de particules chargées, telles que des ions et des électrons. Ce gaz est extrêmement dilué, avec une densité moyenne d’environ un atome par centimètre cube. (À titre de comparaison, l’air que nous respirons a une densité d’environ 30 000 000 000 000 000 000 de molécules par centimètre cube). Même si le gaz interstellaire est très dilué, la quantité de matière s’additionne sur les grandes distances entre les étoiles. Le gaz interstellaire se présente généralement sous deux formes :
- Des nuages froids d’hydrogène atomique ou moléculaire neutre ; et
- De l’hydrogène ionisé chaud près des jeunes étoiles chaudes.
Les nuages froids d’hydrogène neutre ou moléculaire sont le lieu de naissance de nouvelles étoiles si elles deviennent gravitationnellement instables et s’effondrent. Les formes neutres et moléculaires émettent un rayonnement dans la bande radio du spectre électromagnétique.
L’hydrogène ionisé est produit lorsque de grandes quantités de rayonnement ultraviolet sont libérées par des étoiles chaudes nouvellement formées. Ce rayonnement ionise les nuages de gaz environnants. La lumière visible est émise lorsque les électrons se recombinent avec l’hydrogène ionisé, ce qui se traduit par les belles couleurs rouges des nébuleuses à émission. Des exemples de nébuleuses d’émission sont la nébuleuse Trifide ou la nébuleuse d’Orion (vues sur cette photographie).
Poussière interstellaire :
La poussière interstellaire n’est pas comme la poussière que vous pourriez trouver sous votre lit ; elle est composée de substances très différentes. Ces particules de poussière sont extrêmement petites, juste une fraction de micron de diamètre, qui se trouve être approximativement la longueur d’onde des ondes de lumière bleue. Les particules sont de forme irrégulière, et sont composées de silicates, de carbone, de glace et/ou de composés de fer.
Lorsque la lumière d’autres étoiles traverse la poussière, plusieurs choses peuvent se produire. Si la poussière est suffisamment épaisse, la lumière est complètement bloquée, ce qui entraîne des zones sombres. Ces nuages sombres sont connus sous le nom de nébuleuses sombres. La nébuleuse de la Tête de cheval, vue à gauche, en est un exemple.
La lumière qui traverse un nuage de poussière peut ne pas être complètement bloquée, bien que toutes les longueurs d’onde de la lumière qui la traverse soient quelque peu atténuées. Ce phénomène est connu sous le nom d’extinction. L’extinction est causée par la diffusion de la lumière sur les particules de poussière hors de notre ligne de vue, empêchant la lumière de nous atteindre. La quantité de lumière atténuée dépend de quelques facteurs, dont l’épaisseur et la densité du nuage de poussière, ainsi que la longueur d’onde (couleur) de la lumière.
En raison de la taille des particules de poussière, la diffusion de la lumière bleue est favorisée. Par conséquent, une moindre quantité de lumière bleue nous parvient, ce qui signifie que la lumière qui nous parvient est plus rouge qu’elle ne l’aurait été sans la poussière interstellaire. Cet effet est connu sous le nom de rougissement interstellaire. (Notez que ce n’est pas la même chose que le décalage vers le rouge, qui est dû aux effets du mouvement relatif entre une source de lumière et son récepteur). Ce processus est similaire à ceux qui rendent le soleil rouge au coucher du soleil. (Pour voir une explication plus mathématique de l’extinction et du rougissement interstellaire, veuillez consulter ce site). À son tour, un nuage de poussière éclairé par la lumière des étoiles, vu de côté, apparaît bleu, comme dans le gros plan de la « nébuleuse de l’œuf » que l’on voit à droite. Cela est similaire au ciel bleu que nous voyons, qui est produit par la lumière du soleil diffusée par l’atmosphère terrestre.
En plus de traverser, ou d’être bloquée pour traverser, la poussière interstellaire, la lumière peut également être réfléchie par les nuages de poussière. C’est ce qu’on appelle une nébuleuse par réflexion, comme on peut le voir dans le coin inférieur gauche de l’image de la nébuleuse Horsehead sous la forme d’un point lumineux. Une nébuleuse par réflexion est une région de gaz poussiéreux entourant une étoile où la poussière reflète la lumière de l’étoile, ce qui la rend visible pour nous. L’image de gauche a été prise par le télescope spatial Hubble et représente NGC 1999, une nébuleuse de la constellation d’Orion. (Vous pouvez lire le communiqué de presse qui accompagne l’image sur le site du HST.)
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