Formation du milieu interstellaire

[Gilgamesh]

J'ai besoin d'en savoir plus.

Un, pourquoi d'un coup l'effet de gravitation arrive. Pourquoi pas avant. Surtout que l'univers étant en expansion normalement toute les masses y compris les particules devraient s'éloigner les une des autres et ne pas interagir.

L'univers est en expansion mais là où la densité est plus élevée, on peut raisonner comme si cette région de surdensité formait un "mini univers fermé". C'est à dire que cette région va suivre l'expansion dans un premier temps mais à un rythme un peu ralenti (courbe pleine) par rapport à l'univers moyen (courbe pointillée), puis au bout d'un temps d'autant plus court que la surdensité est prononcée, se recontracter (la bosse en haut de la courbe) pour diminuer son rayon de moitié (théorème du viriel) et se stabiliser (segment horizontal) pour donner naissance aux grandes structures (amas de galaxies).



source : Fundamentals of Cosmology - James Rich, 2e édition

Ensuite pour comprendre ce qui se passe on part d'un grand nuage de gaz (rayon R supérieur à l'année lumière) et ce qui se passe pour un atome d'hydrogène à sa surface.

Il a une certaine température T, donc une certaine vitesse V_t, pour vitesse "thermique".



où :
k est la cte de Boltzmann (1,6e-23)
m la masse de l'atome d'hydrogène.

Cette vitesse aurait tendance à le mener à l'infini sauf qu'il est dans un puits de gravité. Il est attiré par le centre du nuage, du fait de la masse de l'ensemble (typiquement M = 10 à 30 masses solaires).

Par hypothèse, si cet atome n'a pas quitté le nuage, c'est que V_t ne dépasse pas la vitesse de libération, ou vitesse d'échappement V_e




Les conditions d'équilibres s'écrivent donc :



La masse M attractive est égale au produit du volume par sa densité :



En supposant le nuage grosso modo sphérique, le V le volume se calcule simplement :



la masse volumique quand à elle est proportionnelle au nombre de particules par cm³.

En remplaçant les termes qu'il faut tu obtiens que la masse d'équilibre, dite "masse de Jeans", s'écrit :



(K une cte ad hoc)

Numériquement :



avec T en Kelvin et n le nombre d'atomes d'hydrogène (proton) par cm³.


Autrement dit, si tu prend un nuage et que tu augmentes sa densité ou plus simple que tu diminues sa température, tu fais passer sa masse sous Mj et la force de gravité l'emportent sur la force d'agitation thermique.

Le nuage s'effondre et l'astre peut se former.

Plus d'explication sur la masse de Jeans ici : Effondrement et fragmentation d’un nuage

Deux, Pourquoi ce gaz va se refroidir, quelle en est la cause ?

Voir ma première réponse pour le rôle des poussières, et le message #10

Il y a ensuite un raisonnement qui me contrarie puisque que vous justifiez la cause (les gaz doivent se refroidir) pour que cela corresponde à l'effet (sinon il n'y aurait pas d'effondrement de condensation de la matière)...Pour moi c'est la cause qui doit justifier l'effet et surtout pas l'inverse.

C'est juste une façon de parler.
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[invite20ae9842]

Aroll, Non, ce n'est pas ça. Le gaz s'effondre par effet de la gravitation, et son refroidissement permet la poursuite de cet effondrement (sinon l'augmentation de pression s'opposerait à la poursuite de l'effondrement).

J'ai besoin d'en savoir plus.

Un, pourquoi d'un coup l'effet de gravitation arrive. Pourquoi pas avant. Surtout que l'univers étant en expansion normalement toute les masses y compris les particules devraient s'éloigner les une des autres et ne pas interagir.

Deux, Pourquoi ce gaz va se refroidir, quelle en est la cause ?

Il y a ensuite un raisonnement qui me contrarie puisque que vous justifiez la cause (les gaz doivent se refroidir) pour que cela corresponde à l'effet (sinon il n'y aurait pas d'effondrement de condensation de la matière)...Pour moi c'est la cause qui doit justifier l'effet et surtout pas l'inverse.

Gilgamesh a répondu (Merci , j'ai un peu la flemme ce matin.)

Alain

[Amanuensis]

source : Fundamentals of Cosmology (pdf intégral de excellent cours de James Rich, 2e édition, en anglais)

Je n'arrive pas à exploiter ce lien.

[Gilgamesh]

Je n'arrive pas à exploiter ce lien.

Effectivement, lien mort.

[invite36ad5631]

c'est la tout le probleme de l'energie noire. la matiere noire qui attire, et l'energie noire qui expand...
personne n'en sait rien, c'est le moment d'ecrire de bons bouquins de science-fictions.

[invite36ad5631]

@gilgamesh : je pensais avoir lu que l'univers etait isotrope et uniforme ? c'est la ceux que d'aucun soupsonne apres l'icosaedre de poincarré (luminet), c'est a dire un univers infini, sans bord, et isotrope localement (a la taille de notre horizon).

[Gilgamesh]

@gilgamesh : je pensais avoir lu que l'univers etait isotrope et uniforme ? c'est la ceux que d'aucun soupsonne apres l'icosaedre de poincarré (luminet), c'est a dire un univers infini, sans bord, et isotrope localement (a la taille de notre horizon).

Homogène et isotrope, oui. Disons que l'approximation est très suffisamment correcte pour appliquer la métrique FLRW. L'univers est homogène dépassée l'échelle de 300 Mpc et au delà. Mais on mesure tout de même les inhomogénéités notamment sur le CMB, et durant la phase où l'univers est dominé par la matière (quand le facteur d'échelle a était inférieur à (Ω_M/Ω_Λ)^1/3 ~ 0,75), une petite fluctuation de densité peut se retrouver avec une densité surcritique et avoir une énergie totale négative ce qui la mène à l'effondrement gravitationnel. Pour que le scénario fonctionne, il faut un univers dominé par la matière noire froide (CDM). Ce scénario "classique" ne fait pas appelle à l'hypothèse multiplement connexe.

[Nicophil]

Depuis des lustres, les journalistes scientifiques (depuis Le Monde jusqu’à La Recherche) nous expliquent que « la matière noire » est une formule pour justifier l’anormale cohésion gravitationnelle des galaxies

Selon Françoise Combes, "un vrai changement de paradigme survient en 1984" : c'est cette année-là que la matière noire devient non-baryonique.

[Garion]

Un, pourquoi d'un coup l'effet de gravitation arrive. Pourquoi pas avant. Surtout que l'univers étant en expansion normalement toute les masses y compris les particules devraient s'éloigner les une des autres et ne pas interagir.

Parce qu’à partir d'une certaine distance, la gravitation prend le dessus sur l'expansion.
Imagine la terre et la lune posés en 2D sur une surface élastique, elles sont liées par la gravité.
Imagine que cette surface soit en train de s'étirer. Cela devrait logiquement éloigner la terre de la lune.
Mais une fois que la une est plus loin de la terre, sa vitesse n'est plus suffisante pour rester sur une orbite aussi lointaine, et elle tombe un peu pour reprendre son orbite.

Deux, Pourquoi ce gaz va se refroidir, quelle en est la cause ?

Quand un nuage de gaz s'effondre, cela provoque des collisions entre ses éléments qui créent un échauffement, cet échauffement se traduit par une augmentation de leur énergie cinétique qui font qu'elles se déplacent de plus en plus vite et empêchent qu'elles ne s'effondre indéfiniment en repoussant les couches extérieures.
Mais cet échauffement crée aussi un rayonnement, qui fait partir une partie de l'énergie sous forme de photons. Donc le gaz va finalement se refroidir et l'effondrement va continuer à se faire lentement.
C'est un peu ce qui se passe avec les étoiles, l'énergie dégagée par les collisions engendre des réactions nucléiares qui chauffent et empêche l'effondrement, mais avec le temps elles finissent quand même par s'effondrer car elles perdent cette énergie par rayonnemment.

Il y a ensuite un raisonnement qui me contrarie puisque que vous justifiez la cause (les gaz doivent se refroidir) pour que cela corresponde à l'effet (sinon il n'y aurait pas d'effondrement de condensation de la matière)...Pour moi c'est la cause qui doit justifier l'effet et surtout pas l'inverse.

C'est un cercle. Chacun permet l'autre.
Plus on se contracte, plus on chauffe, mais plus on rayonne aussi et au final toute l'énergie fini par partir un rayonnement et le corps s'effondre.

[leopold 11]

Interaction gravité Terre/Lune ... la lune s'éloigne . Interaction gravité du couple Terre/Lune et Soleil . Cela tombe ? Le soleil arrache-t-il la Lune de l'orbite terrestre ?

Le vent stellaire réduit-il , combat-il dans un certain pourcentage la gravité exercée ?

[Gilgamesh]

Interaction gravité Terre/Lune ... la lune s'éloigne . Interaction gravité du couple Terre/Lune et Soleil . Cela tombe ? Le soleil arrache-t-il la Lune de l'orbite terrestre ?

Je ne retrouve pas le calcul, mais je crois me souvenir que même en poursuivant le processus jusqu'à son terme (synchronisation de la rotation de la Terre), la Lune reste dans la sphère de Hill de la Terre. C'est forcément le cas dans un système virialisé du reste (l'énergie de liaison gravitationnelle représente le double des énergies cinétiques du système).

Le vent stellaire réduit-il , combat-il dans un certain pourcentage la gravité exercée ?

La pression du vent solaire sur la Lune se traduit par une poussée qui n'excède pas quelques tonnes, soit une accélération de l'ordre de 10^-19 m.s^-2. C'est complètement négligeable.