Le gardien des ours

David Elbaz, astrophysicien au Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA). Paris-Saclay 

spécialisé dans l'étude de l'origine des étoiles, des galaxies et des trous noirs 

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12 juillet 2022. Mise en service du télescope spatial James-Webb (JWST)  

un œil de 6,5 mètres de diamètre 

dédié à l'observation infrarouge de l'Univers 

dont la caméra Miri -collaboration internationale. La France, le CEA Paris-Saclay, ont joué un rôle central 

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Dans la direction de la constellation des Poissons, à 32 millions d'années-lumière de la Terre  

la galaxie Messier 74 / M74. La galaxie du Fantôme  

Fin septembre 1780. M74 est découverte par Pierre Méchain 1744-1804, astronome français ; puis observée par son ami Charles Messier 1730-1817, qui quelques semaines plus tard, l'intègre dans son catalogue  

Pierre Méchain a découvert une majeure partie des objets du ciel profond, répertoriés dans le catalogue Messier 

Une galaxie spirale dite de grand style ; ses bras spiraux sont importants, bien définis 

sa lumière est diffuse, blafarde ; des régions d'hydrogène ionisé 

sa taille est relativement similaire à la celle de notre Voie lactée ; bien moins massive (1 / 5) 

en son centre, comme pour la Voie lactée, un trou noir supermassif 

Dans les bras spiraux de la galaxie, des étoiles jeunes ou en cours de formation 

des molécules complexes  

La lumière en infrarouge moyen du télescope, capte la présence de molécules PAH  

Les hydrocarbones aromatiques polycycliques (HAP, en français) -constitués d'atomes de carbone et d'hydrogène  

Géante, plane, chacune de ces molécules contient de 20 à 100 atomes de carbone -ensemble, elles recèleraient 10 à 20 % du carbone cosmique 

À ce jour, aucune molécule n'est spécifiquement identifiée 

Les atomes de carbone sont reliés entre eux, avec de nombreux cycles de carbone -des cycles benzéniques accolés (configuration aromatique de six atomes de carbone) 

Des particules de type suie 

pour de nouvelles étoiles et systèmes planétaires, des briques de formation,  

pour l'émergence de la vie, une source d'ingrédients  

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Les galaxies naissent de l'apport de matière diffuse, par les fleuves cosmiques  

Ces courants de carbone sont partout, entre toutes les galaxies 

froids (- 260° C / zéro absolu -273,15 °C), ils brillent peu 

peu denses ; pas un flot furieux, plutôt des volutes 

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14 avril 2023. Radiotélescope ALMA ("âme", en espagnol), dans sa configuration la plus compacte  

octobre 2011-2018. Situé au Chili, dans le désert d'Atacama. Andes chiliennes, à 5 000 mètres d'altitude  

66 antennes d'un diamètre compris entre 7 et 12 mètres ; elles peuvent être écartées de 150 mètres à 16 kilomètres, et fonctionnent en interférométrie 

Composé de gaz, un courant cosmique est observé près de la galaxie radio 4C 41.17 (la Fourmilière), à 12 milliards d'années-lumière de la Terre 

il fait 300 000 années-lumière, 3 fois le diamètre de notre galaxie 

il coule en dehors de la Voie lactée, puis plonge à l'intérieur 

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La modélisation et l'observation de ce courant permet de résoudre un mystère, posé dès les années 1950 

Pourquoi notre Soleil (-4,6 milliards d'années) est-il né, alors que notre galaxie, la Voie lactée, (-13 milliards d'années) ne devait plus avoir de gaz, pour donner naissance à de nouveaux astres ?  

La réponse est dans l'existence des fleuves cosmiques. Ils alimentent les galaxies en matière. Elles concentrent de nouveaux nuages de gaz, qui s'effondrent en étoiles 

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L'Univers primordial 

-13,8 milliards d'années. Big Bang 

Hydrogène et un peu d'hélium  

380 000 ans à 400 millions d'années après le Big Bang. L'Âge sombre 

Absence d'étoiles, la seule lumière présente est celle du rayonnement fossile 

100 millions d'années après le Big Bang. Premières régions de formation stellaire 

Au cœur des nébuleuses, les molécules d'hydrogène refroidissent le gaz, qui s'effondre. Dans ce nuage froid, les futures étoiles prennent forme 

250 à 350 millions d'années après le Big Bang. L'Aube cosmique 

Les étoiles apportent la lumière au cosmos 

Vers 400 centaines de millions d'années après le Big Bang. Des galaxies massives, compactes, brillantes 

Les spectres fournis par le télescope spatial vont permettre de connaître leur distance, leur luminosité intrinsèque, leur masse stellaire 

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Les trous noirs supermassifs se trouvent au centre des galaxies massives ; chaque grosse galaxie abriterait un tel corps céleste 

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Ainsi, notre galaxie abrite en son centre, à 27 000 années-lumière de la Terre, un trou noir supermassif. La source Sagittarius A* 

4,3 millions de masses solaires. Dans la direction de la constellation zodiacale du Sagittaire, une source radio intense  

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21 juin 2023. Strasbourg. Observatoire astronomique. Frédéric Marin, chercheur du CNRS  

Il y a environ 200 ans, le trou noir supermassif Sgr A* est sorti d'une phase de repos  

« Au début du XIXe siècle, durant une année, Sgr A* a absorbé des objets cosmiques (gaz et poussière), qui passaient à sa portée 

Puis de nouveau, il est entré dans un état de quiescence » 

Sur Terre, en raison de la distance, aucun n'effet n'a été perceptible 

Les scientifiques ont décelé un écho de rayons X de cet évènement ancien 

« Il révèle une intensité originelle au moins un million de fois plus intense, que celle actuellement émise par Sgr A* » 

Entre son sommeil et son réveil, l'intensité de l'émission de rayons X peut être comparée  

à une luciole, dans la forêt, qui soudain,  

deviendrait aussi lumineuse que le Soleil 

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Pendant le Big Bang, la matière noire provoque l'effondrement direct des surdensités de matière ? 

ou les trous noirs supermassifs constituent une partie de la matière noire (nature inconnue. 27 % de l'Univers) ? 

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Les Piliers de la Création  

dans notre galaxie, la Voie lactée ; à 6 500 années-lumière de la Terre 

dans la direction de la constellation de l'Aigle  

des colonnes de poussières interstellaires ; une pouponnière d'étoiles 

Juste au-dessus, des étoiles puissantes, jeunes, massives 

pendant des millions d'années, ces étoiles ont rayonné de la lumière ultraviolette, qui ont provoqué un phénomène d'érosion sur les Piliers  

Les zones les plus résistantes persistent ; des lieux de fertilité 

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La poussière interstellaire protège les systèmes solaires en train de naître 

Ainsi notre Système solaire (-4,6 milliards d'années) 

nous sommes nés dans un cocon de poussière interstellaire, doté de cette résistance 

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La Grande Ourse 

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Grande Ourse (la nymphe Callisto) 

Petite Ourse (Arcas, fils de Zeus et de Callisto) ; leur nom vient d'un mythe de la Grèce antique 

Callisto ("la plus belle") fait partie de la suite d'Artémis, qui impose à ses compagnes, une stricte chasteté 

Zeus s'éprend de la nymphe 

pour l'approcher sans éveiller sa méfiance, il prend les les traits d'Artémis 

Viol. Enceinte, Callisto cherche à dissimuler son état à Artémis. Jusqu'à une baignade dans la rivière 

Artémis chasse Callisto de sa suite 

Callisto donne naissance à un fils, Arcas ("arktos", ours) 

Héra, l'épouse de Zeus, choisit ce moment pour châtier sa rivale. Elle la transforme en ourse, la condamne à trouver refuge dans la montagne 

Quinze ans plus tard, Arcas, devenu jeune homme, part à la chasse  

L'ourse Callisto 

Arcas bande son arc 

Zeus ne permet pas que le fils porte le coup fatal à sa mère 

Il les fait enlever tous les deux et les place dans le ciel 

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Prolonger l'arc du manche, aboutir à l'une des étoiles la plus brillante de l'hémisphère nord 

Arcturus, à 36,7 années-lumière de la Terre 

Sa couleur est rougeâtre. Après avoir épuisé son réservoir d'hydrogène, elle refroidit  

Une géante rouge de 7,1 milliards d'années, en fin de vie  

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Naine jaune, âgé de 4,6 milliards d'années, notre Soleil est à mi-vie ; dans 2,5 milliards d'années, vu de loin, il apparaîtra comme Arcturus 

Il englobera les planètes les plus proches 

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À terme, Arcturus terminera sa vie en nébuleuse planétaire ; une coquille de gaz en expansion, éjectée d'une étoile en fin de vie 

Cette phase durera encore quelques dizaines de milliers d'années et laissera apparaître le cœur d'Arcturus, mis à nu 

L'étoile évoluera alors vers le stade ultime de naine blanche ; taille réduite, température de surface élevée 

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Proche de la Grande et de la Petite Ourse, dans la Voie lactée, Arcturus -le gardien des ours 

Arctos -"ours", en grec ; a donné le mot "arctique"  

Vers la Grande et la Petite Ourse, la direction du nord  

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1971. Le courant d'Arcturus est un groupe mouvant d'étoiles, découvert par Olin J. Eggen 1919-1998, astronome américain  

le courant n'est pas situé dans le plan de la Voie lactée 

53 étoiles partagent un mouvement propre similaire  

Des étoiles vieilles, pauvres en éléments lourds  

elles présentent une diversité de composition chimique 

Un vestige d'anciennes galaxies, absorbées par notre galaxie ? 

ou le courant s'est formé à l'intérieur de la Voie lactée, par l'influence de perturbations externes -collision, fusion entre deux galaxies ?