Nébuleuses : naissance, mort des étoiles et grandes familles

Une nébuleuse est un nuage de gaz et de poussière interstellaires. Le gaz est surtout de l'hydrogène, avec de l'hélium et des traces d'éléments plus lourds. Certains nuages sont le berceau de nouvelles étoiles, d'autres sont les restes d'étoiles mortes. Selon la lumière qu'ils reçoivent, ils brillent, reflètent ou masquent ce qui se trouve derrière eux.

Comment on les a découvertes

Le mot vient du latin « nebula », le brouillard. Les astronomes l'ont d'abord appliqué à toute tache floue du ciel. En 1771, Charles Messier publie la première version de son catalogue, pour éviter de confondre ces objets avec des comètes. La nébuleuse d'Orion y porte le numéro 42, la nébuleuse du Crabe le numéro 1.

Pendant longtemps, on ne sait pas ce que sont ces taches. William Herschel, à la fin du XVIIIe siècle, en repère plusieurs centaines. Certaines, vues au télescope, ressemblent à un disque pâle de planète : il les nomme « nébuleuses planétaires », un nom trompeur qui est resté. Au XXe siècle, la découverte que certains de ces objets étaient en réalité des galaxies entières, comme Andromède, a fait le tri. Cette histoire est racontée dans l'article Galaxies : histoire, formes et grandes familles.

Les grandes familles

• Les nébuleuses en émission brillent de leur propre lumière : le gaz, chauffé et ionisé par des étoiles jeunes et chaudes, rayonne, surtout en rouge pour l'hydrogène. La nébuleuse d'Orion et la nébuleuse de la Rosette en sont les exemples classiques.
• Les nébuleuses par réflexion diffusent la lumière d'une étoile voisine, ce qui leur donne une teinte bleutée.
• Les nébuleuses obscures sont des nuages de poussière si denses qu'ils se détachent en noir sur un fond d'étoiles ou de gaz lumineux.
• Les nébuleuses planétaires sont des coquilles de gaz expulsées par une étoile de masse moyenne en fin de vie. La nébuleuse de l'Œil de chat et la nébuleuse de l'Anneau en font partie.
• Les rémanents de supernova sont les débris d'une étoile massive qui a explosé. Le Crabe est le reste d'une supernova observée en l'an 1054 par des astronomes chinois.

Là où naissent les étoiles

Dans un nuage assez dense, la gravité rassemble la matière en amas qui s'effondrent et s'échauffent jusqu'à allumer des étoiles. La nébuleuse d'Orion, à environ 1 300 années-lumière, est la région de formation stellaire massive la plus proche de nous. Elle est visible à l'œil nu, sous l'étoile centrale du baudrier du chasseur. En son cœur, un petit groupe de jeunes étoiles, le Trapèze, éclaire tout le nuage.

Les Piliers de la Création, dans la nébuleuse de l'Aigle, sont devenus célèbres avec la photographie du télescope spatial Hubble en 1995. Ces colonnes de gaz et de poussière mesurent plusieurs années-lumière de haut. Leur sommet est érodé par le rayonnement des étoiles voisines, tandis que de jeunes étoiles se forment à l'intérieur. En 2022, le télescope James Webb en a livré une nouvelle image en infrarouge, qui traverse une partie de la poussière.

Là où elles s'achèvent

Lorsqu'une étoile comme le Soleil épuise son combustible, elle gonfle puis rejette ses couches externes. Le noyau restant, une naine blanche, éclaire le gaz expulsé et forme une nébuleuse planétaire. Celle de l'Œil de chat, découverte par Herschel en 1786, montre des coquilles concentriques et des jets, ce qui en fait l'une des structures les plus complexes connues dans cette catégorie. Le Soleil connaîtra ce sort dans environ cinq milliards d'années.

Ce cycle est essentiel : les éléments lourds, comme le carbone, l'oxygène ou le fer, sont fabriqués dans les étoiles puis dispersés dans ces nuages. Les nouvelles générations d'étoiles et de planètes se forment avec cette matière recyclée. Nous en sommes faits.

Pourquoi elles marquent le regard

Les nébuleuses doivent leurs couleurs à des raisons physiques précises. Les images scientifiques utilisent souvent de fausses couleurs : chaque filtre, hydrogène, oxygène ou soufre, est associé à une teinte, ce qui révèle des structures invisibles autrement. Le résultat est un jeu de volutes dorées, de rouges profonds et de bleus pâles sur fond noir, entre rigueur et peinture. Le sujet a aussi nourri les illustrateurs, comme on le voit dans Art spatial : histoire, courants et grands illustrateurs.

Les affiches Nébuleuses de la boutique reprennent ces nuages, ces colonnes et ces coquilles de gaz.

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