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Culture générale 2009-2010 - Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 1/9 Résumé du cours de la semaine dernière : Il y aurait.

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1 Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 1/9 Résumé du cours de la semaine dernière : Il y aurait plusieurs centaines de milliards de galaxies dans lunivers… Celle dans laquelle se trouve notre système solaire sappelle la « Voie Lactée » Elle contient entre 200 et 400 milliards détoiles Lastronome Hubble a prouvé lexistence des galaxies et en a décrit la « séquence » La NASA a donné son nom à son télescope spatial La Voie Lactée serait une galaxie à spirales, sans doute barrée

2 On parle ici dunivers observable Il y aurait plusieurs centaines de milliards de galaxies… Galaxie vient du grec « Galaxia » qui veut dire, « cercle laiteux » Les galaxies peuvent être regroupées en amas de galaxie (soit plusieurs galaxies qui sont suffisamment proches pour interagir entre elles…) Il existe entre quelques centaines de millions et plusieurs milliers de milliards détoiles dans chaque galaxie. Nous sommes tous des poussières détoiles ! Car tous les noyaux des atomes qui nous constituent ont été engendrés au centre détoiles mortes il y a plusieurs milliards dannées… Hubert Reeves Quelques petites choses à savoir avant de commencer : Toute matière est composée datomes Un cube de matière solide de 20 cm de côté contient un million de milliards datomes, soit autant de grains de sable que recèlent tous les océans du globe… Le plus petit, le plus simple des atomes est latome dhydrogène Chaque atome est composé dun noyau (protons et neutrons )et dun ou plusieurs électrons. Latome dhydrogène est composé dun proton et dun électron. La fusion nucléaire, cest quand les noyaux de deux atomes fusionnent et se transforment en autre chose. La fusion ne peut se faire quà très haute température. Cest ce qui se passe lors dune explosion atomique. Deux corps quelconques sattirent avec une force proportionnelle à leur masse, cest la gravitation (Newton) II- Les étoiles, le soleil… Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 2/9

3 Une étoile naît ! M42 n'est qu'à 1500 années lumière de nous. Un tel nuage est un site de formation d'étoiles -Les étoiles naissent dans des nuages de gaz (hydrogène, essentiellement) -Lhydrogène se comprime de plus en plus, on dit que le nuage « seffondre » -En règle générale, plusieurs proto-étoiles naissent dans un même nuage (le soleil, seule étoile du système solaire, est plutôt une exception) -Plus le nuage seffondre, plus la température monte… lhydrogène est compressé, et la chaleur intense commence à provoquer des réactions de fusion nucléaire… On dit que létoile sallume… Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 3/9

4 La vie dune étoile (1/2) -La durée de vie dune étoile dépend de sa masse initiale… plus elle est petite, plus elle vivra longtemps, plus elle est grosse moins elle vivra longtemps… -Certaines étoiles natteignent pas une masse suffisante pour vivre (moins de 0,08 fois la masse du soleil). On parle alors de naines brunes. -Les plus petites étoiles, sinon, sont les naines rouges (de 0,08 à 0,8 fois la masse du soleil). Ce sont les plus abondantes (elles représentent 8 étoiles sur 10 dans notre galaxie) -Le soleil fait partie de la troisième catégorie, cest une naine jaune. Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 4/9

5 La vie dune étoile (2/2) -Pendant sa vie, létoile est comme un poumon: La gravitation la pousse à « seffondrer » : elle se rétracte (cest une sorte dinspiration). La température augmente et cela entraine des réactions de fusion thermo-nucléaire, dans son noyau. Ceci a tendance à la faire sétirer (comme une sorte dexpiration)… Tout cela séquilibre pendant des milliards dannées. -Son carburant, cest lhydrogène : les réactions de fusions thermo-nucléaires transforment lhydrogène en hélium, et parfois lhélium en atomes plus lourds (carbone, oxygène…). -Cette activité nucléaire produit de la lumière et de la chaleur. Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 5/9 Mais il arrive, à un moment, que lhydrogène manque… Cest la fin de létoile, elle commence à mourir… Pour une naine rouge, cela prendra des centaines de milliards dannées. Pour une naine jaune, moins longtemps (ce type détoile brûle ses réserves en une dizaine de milliards dannées) : il reste 5 milliards dannées à vivre au Soleil… Certaines étoiles ne vivent que quelques millions dannées… Ce sont les plus grosses qui brûlent leur hydrogène trop vite.

6 Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– int La Terre fait environ km de diamètre Jupiter est la plus grande planète du système solaire, elle est plus de 10 fois plus grande que la Terre. Le Soleil, quant à lui… Intermède

7 Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 6/9 La mort des étoiles (1/3) -Les naines rouges séteignent doucement… -La fin des naines jaunes : -Lorsque lhydrogène est épuisé, létoile na plus que de lhélium à utiliser… La fusion de lhélium va contracter fortement le noyau de létoile tout en faisant « gonfler » les couches externes : -La naine jaune devient géante rouge. -Les couches externes vont séloigner progressivement (nébuleuse planétaire), ne laissant que le noyau qui devient, à ce moment là, une naine blanche -Au bout dune dizaine de milliards dannées, la naine blanche, refroidie, deviendra une naine noire. Lunivers est trop jeune, (il na que 13,7 milliards dannées) pour quon puisse encore en observer. Une géante rouge est bien plus grande que létoile dont elle est issue… Image de Sirius B, une naine blanche, (le petit point à gauche, sous Sirius A) prise par le télescope Hubble. Le contenu dune cuillère de naine blanche pèse le poids dun éléphant !

8 Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 7/9 La mort des étoiles (2/3) : le cas des grosses étoiles -Certaines étoiles sont bien plus grosses que le soleil, 100 fois plus… -Elles sont issues de naine jaune bien plus grosses que le Soleil. -Ces étoiles sont plus chaudes mais ont surtout la caractéristique de vivre bien moins longtemps : elles consomment leur hydrogène très vite et leur masse, la chaleur qui règne dans leur noyau sont telles, que lhélium, puis le carbone, loxygène… fusionnent à leur tour, créant des matériaux ferreux (fer, nickel, chrome)… -La vie de ces étoiles sachèvent dans une explosion cataclysmique : la supernova ! -Ces étoiles sont appelées - super-géantes rouges ou géantes bleues Antarès est lune des super - géantes rouges les plus connues Létoile Rigel est lune des plus lumineuses que lon peut voir, de la Terre… La lumière de la supernova peut-être plus forte que la lumière provoquée par les centaines de milliards détoiles dune galaxie ! La quasi-totalité de la matière qui constitue les planètes provient de ce que les supernovas ont pu rejeter dans lespace. Dans notre galaxie elles sont rares…

9 Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 8/9 La mort des étoiles (3/3) : le cas des grosses étoiles (suite) -Lexplosion de ces grosses étoiles est tellement énorme, que le noyau va se contracter énormément, pendant celle-ci… -On observe, dans le cas des super-géantes rouges de curieuses étoiles : les étoiles à neutrons. Pour les plus grosses super-géantes rouges et lorsquil sagit de géantes bleues, leffondrement est tellement intense que létoile « disparaît ». Cette contraction provoque lapparition dun trou noir. Image dune étoile à neutrons, prise par le téléscope Hubble Les étoiles à neutrons sont des objets incroyablement lourds (ils pèsent plus lourd que le soleil alors que leur rayon est de 10 ou 20 km seulement) Ces objets tournent sur eux- même à grande vitesse. Vue dartiste, dun trou noir Lorsque la masse du noyau est trop forte, il se rétracte tellement que rien ne peut arrêter la gravité… Létoile seffondre et se transforme en trou noir.

10 La naissance des étoiles La vie des étoilesLa mort des étoiles Les étoiles naissent dans les nuages dhydrogène et de poussières. Par la force de la gravitation, leur noyau devient tellement lourd, la chaleur monte tellement haut que les premières réactions de fusion thermonucléaires se déclenchent. Cest lallumage de létoile… Moins les étoiles sont grosses, plus elles « vivent » longtemps ». Plus elles sont grosses, moins elles vivent longtemps. Durant leur vie, les étoiles « séquilibrent », la gravitation les fait se « contracter » sans cesse, mais cela augmente la température du noyau, provoquant ainsi des explosions thermonucléaires qui dilatent lastre. Le combustible principal des étoiles est lhydrogène. Les réactions de fusion nucléaire transforme lhydrogène, progressivement en hélium. Le tout, se met à former des atomes de plus en plus lourds (carbone, oxygène… ) voire ferreux… Lorsque que le carburant sépuise cest la fin de létoile. Dans certains cas, la fin de vie dune étoile est cataclysmique. Les naines brunes sont des étoiles mortes- nées Les naines rouges sont des étoiles de petites tailles, moins chaudes que le soleil. Elles représentent 80% des étoiles de la Voie Lactée. Les naines jaunes (comme le soleil) Selon leur taille vivent moins longtemps, elles brûlent plus vite leur hydrogène. Lorsquelles nont plus de combustible, elles vont commencer à brûler leur hélium… Le noyau de ces étoiles va se contracter et les couches extérieures de létoiles vont « gonfler » elles brûlent leur hydrogène pendant des centaines de milliards dannées. Le soleil va se transformer en géante rouge, puis après une phase dite de « nébuleuse planétaire », il ne restera quune naine blanche jusquà ce que le cœur se refroidisse complètement. Il restera à ce moment là, une naine noire. Lorsque la naine jaune dorigine est beaucoup plus grande, elle a tendance à brûler ses réserves plus vite et à se transformer en supergéante rouge ou en géante bleue. La plupart de ces étoiles disparait en quelques dizaines de millions dannées, souvent lors dune explosion cataclysmique appelé supernova Le noyau sest tellement contracté quil reste de cette explosion un objet très petit pesant un poids immense, quon appelle une étoile à neutron. Il arrive parfois que la gravité soit tellement forte, que plus aucune force ne peut lutter contre… le noyau de létole disparaît et devient un trou noir Culture générale Collège Sainte Jeanne dArc - Tours 4–De lunivers à la Terre (II)– 9/9 Lorsquune supernova explose, elle envoie dans lespace toute la matière qui sest constitué e en son sein, lors des réactions de fusion nucléaire… Les planètes sont issues de cette matière et chacun de nous est constitué datomes qui ont vu le jour au cœur dune de ces étoiles. Cest pour ça que, comme le dit Hubert Reeves, nous pouvons affirmer que nous sommes des poussières détoiles.


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