Effondrement gravitationnel ?

[kikiline07]

Bonjour,

Voila plusieurs documentaires que je regarde présentant la naissance des étoiles. Dans les nébuleuses gazeuses un élément perturbateur (collision entre 2 nuages, souffles d'explosions proches, passage dans des zones plus froides ou plus denses entrainant une augmentation de pression...) casse l'équilibre et le nuage "s'effondre sur son propre poids" : la matière s'accumule en un point, la densité augmente, la matière s'échauffe et l'étoile s'allume.

Je me pose une question peut être bête mais je ne trouve pas de réponses :
=> Un nuage de gaz dans l'espace pour moi représente des molécules libres de toutes force, pas de poids, sans "pesanteur", avec une gravité certes qui déforme l'espace comme tout éléments mais à l'échelle d'une molécule ? Du coup qu'est ce qui provoque que des molécules d'un coup se dirige tous vers le même endroit (le tout début de l'accrétion - effondrement gravitationnel). Auriez-vous des pointeurs ou une formulation simple ?

Merci d'avance
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[Deedee81]

Salut,

Une molécule seule exerce une force gravitationnelle extrêmement faible (et même non mesurable avec nos moyens). Mais des milliards de milliards de milliards de molécules exercent une forte attraction gravitationnelle. C'est simplement dû au fait que la gravité est toujours attractive. L'effet se cumule.

Une molécule du nuage est donc attirée par l'ensemble de toutes les autres molécules (et elle a donc bien un poids). Peu importe que cette molécule soit une molécule, une poussière, ou un caillou. L'attraction par l'ensemble du nuage sera équivalente (c'est le principe d'équivalence), l'accélération de la "pesanteur" est indépendante de la masse du corps test (molécule ou poussière, tant que ce n'est pas trop gros). Tout comme sur Terre nous sommes attirés par l'ensemble des atomes constituant la Terre et où l'accélération de la pesanteur de 9,81 m/s² est la même pour tout corps en chute libre.

Dans un nuage moléculaire il y a un équilibre entre ce poids du nuage et l'agitation thermique (un peu comme le fait que les planètes tournent autour du Soleil sans tomber dessus, bien que l'agitation thermique soit infiniment moins régulière). L'effondrement se produit s'il y a rupture de cet équilibre (tout comme un corps très massif passant près d'une planète pourrait la faire tomber dans le Soleil. Ca arrive fréquemment aux comètes, qui tournent autour du Soleil avec des longues périodes, lorsqu'elles ont le malheur de frôler Jupiter).

[f6bes]

Bonjour kikiline 07,
Tant que la gravité des molécules est EXACTEMENT compensé, on est à l'état d' équilibre.C'est à dire que chaque molécule
influence et est influencée par sa voisine.
Le hic c'est que dans un nuage il y un ( des) bords, et la molécule en bordure subit des forces ATTRACTIVES non équilibré.
D'un coté il n'y a pas de molécules (et leur attraction) et de l'autre coté il y a des molécules et leur attraction.
Donc la molécule en " bordure" subit une attraction d'une partie des autres.Donc une + une molécule ça fait le double d'attraction qui
désiquilibre encore plus , localement,le nuage.Une troisieme viens s'ajouter aux deux premiéres et ça va en s'accentuant à la vitesse grand v.
On ne peut pas dire..." sans pesanteur"

A+

[Gilgamesh]

Soit un nuage de gaz interstellaire supposé homogène et sphérique, de température T, de masse M et de rayon R. On suppose qu'il n'est formé que d'hydrogène pour simplifier.

Au sein du nuage, les atomes de H, de masse m ont une énergie cinétique du fait de leur agitation thermique.

L'énergie cinétique moyenne est :

E_c=1/2 mv² = 3/2 kT


Soit une (moyenne) des atomes v :

v² = 3kT/m


Par ailleurs le nuage développe un champs de gravité, et la vitesse de libération du nuage est telle que :

v_L² = 2GM/R

Si v est inférieure à vL la vitesse thermique est insuffisante pour échapper à la gravité et la particule plonge dans le nuage. Le nuage se contracte (R diminue) ce qui augmente encore la vitesse de libération et le processus une fois enclenché ne peut que s'amplifier, c'est le principe de l'effondrement gravitationnel.

v<vL => 3kT/m < 2 GM/R

En remplaçant M par l'expression de la densité n (en nombre de particule par unité de volume), on aboutit à une masse limite, appelée masse de Jeans qui est la masse maximale d'un nuage de température T et de densité n au delà de laquelle il s'effondre d'un seul tenant.

M_J = 7,75.10²¹ T^3/2n^-1/2 kg

[A voir en vidéo sur Futura]