Publié par : Claude Marchis | 17 mars 2013

Étoiles naines brunes et matière noire

Publié dans le Tarn libre le 29 mars

naine bruneMalgré la récente découverte du boson de Higgs et l’avance spectaculaire en physique des particules, la matière demeure partiellement une énigme pour la communauté scientifique. Considérant les théories gravitationnelles, il s’avère un déficit de masse de l’univers, ce qui a déclenché depuis plus d’un demi-siècle des recherches vers une matière invisible, dite « matière noire », se traduisant par une quête exaltée d’objets sombres de l’espace, d’étoiles qu’on nomme « naines brunes ».

Une matière invisible dans l’espace

Le magnifique tableau que nous offrent ces étoiles sur fond d’azur est loin d’être inerte. Les étoiles se déplacent, c’est le mouvement propre des astres. Dans les années 30, un astrophysicien néerlandais Oorst s’intéressa à notre galaxie, la Voie Lactée, dont le soleil se trouve à 28000 années-lumière de son centre. Il fit le constat que des étoiles s’éloignaient du centre de la galaxie et s’en échappaient. Or, leur vitesse lui parut bien excessive, au-delà de ce qui est nécessaire pour contrer la force gravitationnelle, comme si la masse de la galaxie était plus grande que celle qui est calculée par addition des masses de chaque étoile. Aujourd’hui, on sait aussi que les galaxies sont animées d’un mouvement de rotation. Là encore, leur vitesse est encore trop rapide par rapport à ce qu’elle devrait être selon les lois de la physique. Le verdict est clair : il existe une matière invisible, la matière noire, ce qui déclencha de la part de la communauté scientifique différentes hypothèses qui éclairciraient cette énigme. Johan Cohen-Tanugi du laboratoire Univers et Particules de Montpellier affirme le rôle primordial de la matière noire : « La matière noire compte pour 80% du total de la matière de l’univers. C’est grâce à son abondance et à sa force d’attraction que la matière ordinaire a pu rassembler et former les galaxies ». Tout en s’interrogeant sur les modèles de physique des particules, dès les années 80, avec l’apparition des nouvelles techniques d’observation, on a tenté d’expliquer ces phénomènes en recherchant des objets sombres de l’univers, spéculés avant d’être observés : des étoiles qui ne brillent pas, des « naines brunes ».

Étoiles naines brunes, objets sombres de l’univers à découvrir

Entre les plus grosses planètes et les étoiles réside un fossé dans la distribution des masses de l’univers. Ce constat troublant a interpellé un astrophysicien indien Shiv Kumar, lequel postula audacieusement l’existence d’éléments non brillants, des étoiles naines brunes dont la formation aurait été en quelque sorte avortée. Les étoiles se forment par fragmentation de l’espace interstellaire composé d’hydrogène, d’hélium et d’autres éléments plus lourds. Sous l’effet de la force gravitationnelle, la matière se contracte et s’effondre sur-elle-même. La température monte et une réaction de fusion thermonucléaire se déclenche au centre, l’étoile brille de toute son énergie et éclaire l’univers. Mais pour briller, l’étoile doit remplir des conditions minimales de température et de pression (8 millions de °C et 1 milliard de pressions atmosphériques). Dans le cas contraire, ces étoiles, ces futures naines brunes, ne réussiront qu’à s’allumer un court instant de quelques millions d’années avant que la réaction thermonucléaire s’éteigne et, comme des étoiles dégénérées, se feront oublier dans l’espace obscur.

La quête des naines brunes

Dans les années 80, les astronomes se lancent à la conquête des naines brunes, objectif difficile puisqu’elles sont quasiment invisibles. Qu’importe, ils disposent de méthodes d’observations indirectes qui révèleront leur positions et leur natures. Relativement chaudes, jusqu’à 2500° C, elles émettent en infra-rouge et seront détectées avec des nouvelles techniques adaptées. Ainsi en 1986, Harmington découvre des astres de quelques centièmes de masse solaire accompagnant les étoiles VB8 et VB10 situées à 20 années-lumière. Des confirmations viendront dans les années 90 avec notamment PPI15 Palomar, une naine brune dans l’amas des pléiades. Les confirmations s’accélérèrent avec la technique de détection du lithium, un élément lourd qui entre dans la composition des naines brunes qui peut trahir leur existence. Puis, Teide 1 d’une taille de 40 à 60 fois Jupiter et Gliese 29b et d’autres…

Aujourd’hui, l’idée que l’existence des naines brunes puisse apporter des éclaircissements au mystère de la matière est abandonnée. Le déficit de masse reste béant malgré ces petites étoiles démasquées. Les recherches se sont alors orientées vers la physique de la matière et sur l’existence hypothétique de nouvelles particules. Les physiciens espèrent vérifier leurs hypothèses en les détectant au HLC, l’accélérateur de particules du CERN situé sur la frontière franco-suisse.

La quête insuffisante de ces étoiles avortées, de ces naines brunes, qui suscitèrent pendant quelques années l’enthousiasme de la communauté scientifique, jouant un rôle prépondérant dans la recherche de l’origine de la matière, ne peut être considérée comme décevante. Elles ont apporté des éléments nouveaux de connaissance sur la formation des astres et réorienté les recherches sur la matière noire. Désormais, les naines brunes se sont retirées des feux de la rampe et ont rejoint leur monde obscur. C. Marchis

Publicités

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s

Catégories

%d blogueurs aiment cette page :