Poussière interstellaire

Composition de la poussière interstellaire

Le milieu diffus interstellaire est constitué de matière qui remplit l'espace entre les étoiles. La matière ordinaire est principalement composée d'hydrogène ionisé (H⁺), atomique (H1) et moléculaire (H2) et de poussières. La poussière représente moins de 1% de la masse totale du milieu interstellaire qui lui même ne représente que 10% de la masse lumineuse (matière ordinaire) de la galaxie. La poussière n'est pas une composante primordiale mais le résultat des explosions stellaires qui répandent les atmosphères recyclées des étoiles, dans le milieu interstellaire. En effet, les étoiles en mourant produisent de la matière sous forme de poussière qui sert de matériau de base pour la formation de nouvelles étoiles.
La poussière interstellaire ou poussière cosmique ressemble à un assemblage de grains de 0.1 micron de diamètre maximum (image ci-contre).
Les grains de poussière interstellaire sont en réalité des assemblages simples de molécules qui deviennent de plus en plus complexes jusqu'à atteindre des dimensions de 0.1 µ (environ 10 000 molécules).
Les grains de poussières interplanétaires sont plus gros et peuvent atteindre des tailles de plusieurs dizaines de microns (environ 1 000 000 molécules), d'ailleurs on les capture, à haute altitude dans la stratosphère terrestre, avec des collecteurs.
La poussière existe aussi dans le milieu intergalactique et bien sûr en quantité encore plus faible.
Les grains de poussières intergalactiques sont beaucoup plus petits, de la taille de quelques molécules.
Les grains de poussière interstellaire recyclés dans le cœur des étoiles se répandent à nouveau dans l'espace interstellaire lorsque l'étoile en fin de vie expulse ses couches de matière. Cette matière en se refroidissant trouve des conditions favorables pour s'assembler en amas de molécules. Mais la poussière recyclée par la machine stellaire, celle que l'on voit dans l'univers ou dans notre système solaire n'est pas la même que celle que l'on connait dans nos maisons. La poussière de nos maisons est principalement produite par l'érosion des objets, dans ces poussières tous les éléments connus sur Terre peuvent être présents.

Tandis que la poussière interstellaire a forcement été crée par une étoile, c'est même, le résidu de sa combustion nucléaire, des composés silicatés essentiellement à base de carbone, d'oxygène et de silicium. Ensuite ces poussières rejetées par l'étoile viennent enrichir le milieu interstellaire en se mélangeant avec les gaz. Ces grains de poussière solides vont évoluer en fonction de la densité du milieu. Si le milieu interstellaire glacial le permet, elles s'entourent d'un manteau de glace d'eau, en effet, l'eau (H2O) est abondante dans l'Univers car il y a beaucoup d'hydrogène (74%) et beaucoup d'oxygène (1%). Partout dans l'univers on trouve ces grains de poussière qui vont participer sous certaines conditions à une chimie intéressante. Ces grains vont pouvoir se combiner à toutes les autres molécules du milieu interstellaire si celui-ci n'est pas trop secoué par des ondes de choc. Les ondes de choc provoquées par les explosions de supernova sont absolument destructrices pour ces petits composés chimiques.
Dans les galaxies, la distribution de la poussière n'est évidemment pas uniforme ainsi on trouve les poussières dans des nuages déformés par les vents stellaires, appelés nébuleuses. Certaines nébuleuses sont très brillantes car elles hébergent de nombreuses étoiles naissantes. Parfois ces immenses nuages de poussière sont si denses (100 à 1000 particules par centimètre cube) qu'ils absorbent une grande partie du rayonnement électromagnétique des étoiles placées derrière, ce sont les zones sombres des galaxies, les nébuleuses obscures. Contrairement au gaz, la poussière, qui est solide, cache parfaitement les étoiles.

N. B. : L'hydrogène moléculaire (H2) est fait de deux atomes d'hydrogène associés chimiquement. Les nuages moléculaires sont des nébuleuses interstellaires dont la densité permet la formation de H2. La molécule H2 n'est pas facilement détectable mais les scientifiques ont un traceur qui permet de dire qu'il y a de l'hydrogène moléculaire, ce traceur est le monoxyde de carbone CO. En effet le rapport entre la luminosité du CO et la masse de H2 est presque constant.

Image : Cette poussière interplanétaire capturée à haute altitude dans la stratosphère, est principalement composée de glace, de carbone et de micro grains de silice. Elle mesure 10 microns de large, soit un dixième du diamètre du cheveu humain. La cueillette de ces particules se fait grâce à des collecteurs de poussières embarqués dans des satellites spatiaux spécialement conçus à cet effet.
La poussière qui se promène dans le système solaire vient principalement des comètes et astéroïdes et date des débuts de la formation du Soleil. Aujourd'hui, dans certaines conditions on peut voir une lueur produite par la réflexion de la lumière du Soleil sur les particules de poussières du disque zodiacal, cette lueur s'appelle la lumière zodiacale. Ce disque de poussières poussé par le rayonnement solaire, s'étend entre Mercure et Mars. La quantité de particules de poussière nécessaire pour produire la lumière zodiacale est extrêmement faible, quelques particules par km3.
La poussière interstellaire se trouve elle, beaucoup trop loin dans l'espace pour y envoyer nos satellites spatiaux. Crédit NASA.

La poussière des nébuleuses

En voyant toute cette poussière, on a du mal à croire qu'il y a seulement quelques dizaines d'atomes par centimètre cube, dans les nuages de l'espace interstellaire, mais l'espace est immense. La taille de la nébuleuse de la Lagune est d'environ 110 années-lumière, cela représente beaucoup d'atomes.
Les murs de poussières sont faiblement éclairés par les étoiles situées derrière car ces petits grains solides absorbent parfaitement la lumière. Cependant les télescopes arrivent à percer ces merveilles cosmiques par de longues poses qui dévoilent la palette entière des couleurs, en particulier l'étonnante couleur rose de l'hydrogène. C'est William Hershel (1738-1822) qui découvrit les nébuleuses obscures, les nuages de gaz et de poussières sans lumière.

Image : En une seule image toute la splendeur du centre de la nébuleuse de la lagune ou M8 ou NGC 6523. La nébuleuse a été découverte en 1747 par Guillaume Le Gentil. Ici la poussière interstellaire se répand sur presque toute l'image, laissant simplement apercevoir l'étoile brillante Herschel 36 qui éclaire cette région. Ce vaste mur de poussière cache de nombreuses jeunes étoiles chaudes à peine visibles en transparence.