Qu’est-ce qu’un amas globulaire? / Astronomy Essentials

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Les amas globulaires sont des collections d’étoiles symétriques et serrées, orbitant principalement dans les halos d’étoiles étendus entourant la plupart des galaxies spirales. Les amas globulaires contiennent certaines des étoiles les plus anciennes d’une galaxie et on pense qu’elles se sont formées au début de son histoire. Se pourrait–il que – lors de sa formation initiale – une galaxie spirale comme notre Voie lactée était autrefois un nuage amorphe de gaz et de poussière? Ses premières étoiles auraient-elles pu se rassembler en amas globulaires ? Ces amas auraient-ils pu rester placés dans le halo autour du centre d’une galaxie, alors que le reste de la galaxie en rotation s’aplatissait et formait des bras spiraux? Ce scénario expliquerait pourquoi les amas globulaires orbitent dans le halo d’une galaxie et contiennent ses étoiles les plus anciennes.

Mais le fait est que personne ne sait précisément comment se sont formés les amas globulaires et quel rôle, le cas échéant, ils ont joué dans le développement des galaxies. Nous savons que les amas globulaires sont le type d’amas d’étoiles le plus ancien, le plus grand et le plus massif et qu’ils contiennent les étoiles les plus anciennes. Leur âge peut être démontré par leur absence presque totale de ce que les astronomes appellent des métaux, c’est-à-dire des éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium présents dans l’univers primitif avant la naissance des premières étoiles et galaxies. Les éléments les plus lourds ont été forgés dans des intérieurs étoilés.

Les amas globulaires sont gros. Elles peuvent atteindre 300 années-lumière de diamètre et contenir 10 millions d’étoiles. Contrairement aux amas d’étoiles ouverts – contenant des étoiles frères, dispersés à travers le disque de notre galaxie et probablement d’autres galaxies – les amas globulaires sont grands, symétriques et vieux, comme les citoyens les plus anciens et les plus guindés d’une ville terrestre.

Voici quelques façons dont les amas d’étoiles globulaires et les amas d’étoiles ouverts sont différents:

Les amas d’étoiles globulaires ont une forme très symétrique et sont les plus denses vers leurs centres. Les amas d’étoiles ouverts ont une forme plus irrégulière.

Les amas globulaires orbitent dans le halo de notre galaxie, centrés sur le centre de la galaxie et s’étendant au-dessus et au-dessous du disque galactique. Les amas d’étoiles ouverts ont tendance à orbiter à l’intérieur du disque.

Les amas d’étoiles globulaires contiennent des centaines de milliers d’étoiles, et certaines – comme Omega Centauri, ci–dessus – contiennent des millions d’étoiles. Les amas d’étoiles ouverts ont tendance à ne contenir que des centaines d’étoiles.

Notre propre Voie lactée compte environ 150 amas globulaires, avec peut-être plus en attente de découverte, cachés par la poussière galactique. Notre galaxie spirale voisine dans la direction de la constellation d’Andromède – M31 ou galaxie d’Andromède – semble avoir environ 300 amas globulaires. Certaines galaxies elliptiques en forme de football ont également des amas globulaires, comme M87 en direction de la constellation de la Vierge, qui abrite le trou noir supermassif qui a été photographié par le télescope Event Horizon en 2019. On estime que cette galaxie elliptique géante, M87, possède environ 15 000 amas globulaires, dont plus de 1 000 ont été observés directement au télescope jusqu’à présent.

Les amas globulaires orbitent autour des galaxies sur des orbites très excentriques et très inclinées par rapport au plan galactique. Orbitant dans la « périphérie » d’une galaxie, ils mettent peut-être quelques centaines de millions d’années pour compléter une seule orbite. Dans un télescope, un amas globulaire ressemble à une boule floue, avec des étoiles individuelles à la périphérie fusionnant en une boule de lumière solide vers le centre. Cependant, c’est tout simplement parce que les étoiles sont si proches les unes des autres qu’elles ne peuvent pas être résolues individuellement télescopiquement. Au centre d’un amas globulaire, les étoiles peuvent atteindre une densité comprise entre 100 et 1 000 étoiles par parsec cubique. Cela contraste avec la densité des étoiles près de notre soleil, estimée à environ 0,14 étoile par parsec cubique. Si vous étiez debout sur une planète en orbite autour d’une étoile dans un amas globulaire, votre ciel nocturne serait extrêmement encombré d’étoiles à proximité!

Les étoiles des amas globulaires sont les plus anciens habitants de la galaxie, comprenant une population de ce que les astronomes appellent des étoiles de Population II. Ceux dont l’âge a été mesuré ont entre 11 et 13 milliards d’années, ce qui les rend presque aussi vieux que la galaxie elle-même. Sans surprise, beaucoup de ces étoiles anciennes ont évolué en énormes étoiles géantes rouges gonflées, comme le fera notre soleil dans quelques milliards d’années. Les étoiles sont extrêmement pauvres en métaux, c’est-à–dire – dans le langage particulier de l’astronomie – qu’elles ont de minuscules quantités de matériaux plus lourds que l’hélium par rapport au milieu interstellaire environnant (les astronomes appellent « métaux” tous les éléments plus lourds que l’hélium). Parce que les éléments les plus lourds sont fabriqués à l’intérieur des étoiles – puis se propagent dans le milieu interstellaire via des explosions de supernova – cette rareté de métaux est exactement ce que l’on attendrait normalement de ces vieilles étoiles. Dans d’autres mondes, les étoiles de Population II sont presque exclusivement constituées d’hydrogène et d’hélium, les matériaux présents dans l’univers primitif.

Cependant, il y a un mystère: les amas globulaires présentent également des « anomalies d’abondance » de métaux plus lourds, ce qui signifie qu’il y a des éléments présents qui se trouvent ailleurs, dans des étoiles qui se sont formées plus récemment. En particulier, il semble y avoir des excès de sodium, de carbone, d’oxygène et d’aluminium, des métaux plus lourds tels que le strontium, l’yttrium, le baryum et l’europium étant également présents dans certains amas. Ces anomalies n’ont pas été expliquées de manière satisfaisante, bien que plusieurs explications aient été avancées, comme la présence précoce d’étoiles supermassives.

L’amas globulaire le plus célèbre de l’hémisphère nord est M13 dans la constellation d’Hercule, parfois appelé le Grand Amas Globulaire, découvert par Edmond Halley en 1714. Charles Messier l’ajouta plus tard dans son célèbre catalogue en 1764. Dans les télescopes amateurs, il s’agit d’une petite tache de lumière floue, à environ 22 000 années-lumière de la Terre. Au centre de cet amas, les étoiles orbitent si étroitement qu’elles entrent parfois en collision, leur mort entraînant la création de nouvelles étoiles connues sous le nom de « traînards bleus ». »Cette population stellaire est le seul type d’étoiles plus récentes dans les amas globulaires.

Les autres amas globulaires remarquables sont M22 chez le Sagittaire – l’un des plus brillants du ciel – M5 chez les Serpens et M12 chez Ophiuchus. Bon nombre des amas globulaires les plus grands et les plus brillants du ciel nocturne sont mieux vus les nuits de printemps et figurent souvent dans les soi-disant « Marathons Messier ».”

Les amas globulaires sont un spectacle merveilleux même dans les plus petits télescopes, bien qu’un grand instrument soit nécessaire pour résoudre les étoiles individuelles vers leurs centres.

Lorsque vous les regardez, vous voyez des populations d’étoiles nées à l’enfance de notre galaxie!

Conclusion: Les amas globulaires sont des collections sphériques d’étoiles, orbitant principalement dans le halo stellaire des galaxies spirales. Notre galaxie de la Voie lactée compte environ 150 globulaires, qui contiennent certaines des étoiles les plus anciennes de notre galaxie.