Nébuleuse planétaire - Définition et Explications

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Introduction

À 650 al, la nébuleuse Hélix (NGC 7293) est une des nébuleuse planétaire les plus proches de la Terre.

En astronomie, une nébuleuse planétaire est un 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...) astronomique qui ressemble à un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) d'aspect nébuleux lorsqu'il est observé à basse résolution. En raison de cet aspect, semblable à l'aspect des planètes, l'adjectif « planétaire » lui a été attaché, et a été depuis maintenu pour conserver l'uniformité historique.

À partir d'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 procuré explique la très...) plus détaillées (en particulier spectroscopiques) on sait maintenant que les nébuleuses planétaires n'ont en fait aucun rapport avec les planètes. Quand une petite 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.) (moins de huit masses solaires) vieillit et a fini de consommer tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) son hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), puis son 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...), son cœur s'effondre pour former une naine blanche (Une naine blanche est un objet céleste gazeux issu de l'évolution d'une étoile de masse modérée (de 8 à 10 masses solaires au maximum) après la phase où se produisent des réactions...), tandis que les couches externes sont expulsées par la pression de radiation (La pression de radiation est la pression exercée sur une surface exposée à un rayonnement électromagnétique. Cet effet fut déduit théoriquement par James Maxwell en 1871 et fut détecté expérimentalement...). Ces gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout...) forment 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 lumière qu’il reçoit, de la nature, de la...) de 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,...) qui s'étend 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'étoile à une vitesse (On distingue :) d'expansion de 20 à 30 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde...) (70 000 à 100 000 km/h). Ce nuage est ionisé par les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules...) ultraviolets émis par l'étoile qui est devenue très chaude (50 000 à 100 000 K).

L'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.) ainsi acquise par le gaz est réémise sous forme de 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...) de moindre énergie, notamment dans le domaine du visible.

Ce sont des objets qui évoluent assez rapidement, on en connaît environ 1 500 dans notre Galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.). Elles jouent un rôle crucial dans l'enrichissement de notre univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.), transformant l'hydrogène primordial en éléments plus lourds et expulsant ces nouveaux éléments dans le milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement extrêmement ténu, avec des densités typiques allant de 10 à 100...).

Les nébuleuses planétaires sont souvent très colorées et leurs images sont parmi les plus spectaculaires. Un des exemples célèbres de ce type d'objet est la nébuleuse de l'Anneau 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...) de la Lyre d'où son autre appellation : nébuleuse de la Lyre.

Histoire

Nébuleuse de l'Haltère.

Les nébuleuses planétaires sont en général des objets de faible brillance, invisibles à l'œil nu. La première nébuleuse planétaire (En astronomie, une nébuleuse planétaire est un objet astronomique qui ressemble à un disque d'aspect nébuleux lorsqu'il est observé à basse résolution. En raison de cet aspect,...) découverte fut la nébuleuse de l'Haltère dans la constellation du Petit Renard (Renard est un terme ambigu qui désigne le plus souvent en français certains canidés du genre Vulpes, proches du loup et du chien. Mais, par similitude physique, le terme est aussi employé pour désigner des...), observée par Charles Messier en 1764 et enregistrée sous le numéro M27 dans son catalogue d'objets diffus. Le terme de « planétaire » semble avoir été proposé la première fois par William Herschel, vers 1784 ou 1785, en raison de la ressemblance visuelle entre ces objets qu'il classait et la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...) qu'il venait de découvrir, à savoir Uranus.

La nature des nébuleuses planétaires resta inconnue jusqu'aux premières observations spectroscopiques, au milieu du XIXe siècle. William Huggins fut l'un des premiers astronomes à étudier le spectre des objets astronomiques en dispersant leur lumière à l'aide d'un prisme. Ses observations des étoiles montrèrent un spectre continu sur lequel apparaissent des lignes sombres (raies d'absorption).

D'autre part, lorsqu'il étudia la nébuleuse de l'Œil de Chat (Le chat domestique (Felis silvestris catus) est un mammifère carnivore de la famille des félidés. Il est l’un des principaux animaux de compagnie et compte aujourd’hui une cinquantaine de races...), il rencontra un spectre totalement différent : un faible nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de raies en émission se dégageaient sur un continu quasiment nul. La plus intense de ces raies se trouvait 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...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle...) de 500,7 nanomètres, ce qui ne correspondait à aucune émission d'élément connu 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...). Il attribua donc cette émission à un nouvel élément, le nébulium, tout comme l'hélium qui avait été identifié pour la première fois dans le spectre solaire.

Néanmoins, alors que l'hélium fut isolé sur Terre quelques années après sa découverte par les astronomes, l'énigme du nébulium résista longtemps aux physiciens qui n'arrivaient pas à l'isoler sur Terre. Ce n'est qu'au début du XXe siècle que Henry Norris Russell proposa que les raies lumineuses observées dans les nébuleuses planétaires ne soient pas le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du...) d'un nouvel élément, mais bien émises par un élément très courant, l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), placé dans des conditions très extrêmes (très basse densité).

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