Etude de la signature spectrale d’un nuage de matière interstellaire en effondrement

Résumé du document

On étudie dans ce document un nuage de matière interstellaire : le filament du taureau.
Ce filament se situe, comme son nom l'indique, dans la constellation du taureau. Découvert et observé par les chercheurs du CESR (Centre d'Etudes Spatiales du Rayonnement) il constitue un objet d'étude idéal de la phase protostellaire.
Ce sont en effet de tels nuages de gaz qui, en se contractant sous l'effet de la gravitation, donneront naissance à des étoiles. C'est d'ailleurs pour cela que l'étude de tels objets est si intéressante : il nous faut comprendre leur évolution pour comprendre la formation du Soleil , de son système de planètes, et en particulier de la Terre.
Ce nuage a été choisi par les chercheurs en raison de la simplicité de son environnement : il se situe dans une région proche (140 pc), dans laquelle ne se trouvent ni étoile ni restes de supernovae, il baigne donc dans un champ radiatif isotrope et dans un champ magnétique quasi uniforme.

Extraits

[...] En effet elle est suffisamment rare pour permettre une étude des couches profondes du nuage et émet par une transition rotationelle dans le domaine millimétrique. L'observation par PRONAOS de la raie de C18O du filament du Taureau donne un spectre à l'allure particulière : Ce graphique représente le contenu spectral de la lumière provenant du nuage, à des longueurs d'onde proches de la longueur d'onde caractéristique de C18O. Il est gradué en km/s, cette vitesse est la vitesse d'éloignement effective de la source. [...]

[...] Pour une première approche de l'objet on utilise les cartes du ciel réalisée par le satellite américain IRAS. Lancé par la NASA en 1987, ce dernier a réalisé une cartographie complète du ciel vu à 4 longueurs d'onde différentes : et 100 micromètres. Le satellite mesure grâce à des bolomètres, l'intensité lumineuse reçue, à une longueur d'onde précise, venant d'une région du ciel. On obtient une carte représentant les zones du ciel en fonction de l'intensité lumineuse qu'elles émettent à ces longueurs d'onde. [...]

[...] Etude de la signature spectrale d'un nuage de matière interstellaire en effondrement NUAGE DE MATIERE INTERSTELLAIRE : LE FILAMENT DU TAUREAU Ce filament se situe, comme son nom l'indique, dans la constellation du taureau. Découvert et observé par les chercheurs du CESR (Centre d'Etudes Spatiales du Rayonnement) il constitue un objet d'étude idéal de la phase protostellaire. Ce sont en effet de tels nuages de gaz qui, en se contractant sous l'effet de la gravitation, donneront naissance à des étoiles. [...]

[...] C'est cette observation que je vais expliquer et reproduire par un modèle simple. SPECTROSCOPIE , DUALITE EMISSION-ABSORPTION Le spectre de rotation de C18O On peut modéliser la molécule C18O par une molécule rigide constituée de deux points matériels de masses respectives MC et MO. Le moment d'inertie de cette molécule autour de l'axe D perpendiculaire à la liaison C-O et passant par son centre d'inertie est alors : où m est la masse réduite : Quand la molécule est en rotation autour de son axe à la vitesse constante W son énergie de rotation est : où s est son moment cinétique. [...]

[...] Sur la carte apparaît nettement la structure allongée du nuage que nous allons étudier. Mais si cette méthode d'observation permet de situer l'objet et d'avoir une idée de sa forme et de ses dimensions, elle ne donne aucune autre information et il est donc nécessaire d'utiliser d'autres instruments pour obtenir des données plus précises. A cette fin le CESR a conçu, en partenariat avec d'autres laboratoires du CNRS un télescope embarqué sur un ballon sonde : PRONAOS. Le cadre en blanc sur la carte IRAS représente la coupe transversale du nuage qui a été choisie par les chercheurs pour effectuer les observations grâce à PRONAOS. [...]