Amas d'étoiles


Observer

M80
ngc6093.jpg
Amas globulaire NGC 6093 (M80) dans la constellation du Scorpion, relativement compact. Les étoiles de l'amas ont une magnitude moyenne de l'ordre de 14.
Crédit : HST
M15
amas_m15.jpg
Amas d'étoiles M15, l'un des plus denses recensés. Sa masse atteint 360 000 fois celle du Soleil, dans un volume sphérique de diamètre 120 AL (la magnitude visuelle globale de 6.2 rend M15 facilement observable avec un petit télescope, dans la constellation de Pégase).
Crédit : HST

Amas fermé (ou amas globulaire)

L'observation d'une concentration d'étoiles bien regroupées laisse à penser que les objets sont gravitationnellement liées. Nées ensemble d'un même nuage interstellaire, elles évoluent ensemble. Il s'agit d'un amas fermé, regroupant un grand nombre d'étoiles avec une symétrie sphérique et une forte densité stellaire piquée au centre de l'amas.

Double amas de Persée
doubleamaspersee.jpg
Double amas ouvert dans la constellation de Persée. Situés à plus de 2 kpc, ces deux amas sont très jeunes (environ 10 millions d'années). Ils hébergent des étoiles très chaudes et bleues qui n'ont pas encore évolué en supernovæ.
Crédit : NOAO

Amas ouvert

Les étoiles d'un amas ouvert ne présentent pas cette forte densité stellaire. Les étoiles ne sont plus liées et s'éloignent peu à peu les unes des autres.

bhr71vlt.jpg
Le nuage moléculaire BHR 71. Le jet serait dû à la formation d'une étoile double à l'intérieur du nuage.
Crédit : ESO

Influence d'un couple sur un groupe

La formation d'un système double dans un amas peut changer son identité : le système double pouvant phagocyter l'essentiel de l'énergie de liaison gravitationnelle, libérant ainsi les autres membres du groupes.


Apprendre

objectifsObjectifs

Les étoiles naissent en groupe. Elles évoluent ensuite chacune selon leur masse. Dans un amas fermé, elles restent proches les unes des autres.

prerequisPrérequis

Potentiel gravitationnel, énergie mécanique.

Des nuages aux étoiles et aux amas d'étoiles

Un nuage donne naissance à plusieurs étoiles : en effet, en raison de la turbulence et des inhomogénéités du nuage initial, des sous-régions plus denses sont apparues. Les conditions très variées de masse, température et densité du nuage initial conduisent à des étoiles aux masses très différentes, et aux amas de tailles très variées également.

Amas fermé (ou amas globulaire)

Les amas fermés présentent une énergie mécanique totale négative : leurs étoiles, gravitationnellement liées comme l'était le nuage initial, sont amenées à subir un avenir commun. Le fait d'observer une distribution sphérique indique que, malgré la forte densité d'étoiles, les collisions sont très improbables. En effet, un régime collisionnel conduirait à l'aplatissement du disque.

La dénomination 'amas fermé' a une explication physique. La dénomination 'amas globulaire' provient simplement de leur aspect.

Amas ouvert

Un amas ouvert possède une énergie mécanique totale positive. Cela peut paraître surprenant, vu qu'il est issu d'un nuage qui, pour exister, devait être gravitationnellement lié, donc avec une énergie mécanique totale initiale négative.

En fait, un amas peut devenir ouvert lorsque une part importante de son énergie d'interaction gravitationnelle, négative, est accaparée lors de la formation d'une binaire très serrée. Le reste de l'énergie à distribuer pour le reste de l'amas est alors positif.

En distinguant a priori les 2 étoiles qui vont évoluer en système binaire :

E _{\mathrm{nuage, avant}} = E _{\mathrm{binaire}} + E _{\mathrm{autres\ objets}} < 0

Si le système binaire est serré :

E _{\mathrm{binaire}} \ll 0 \mathrm{ \ et donc \ } E _{\mathrm{autres\ objets}} > 0

Les composantes de l'amas vont alors peu à peu se quitter. Le mécanisme est complexe, car lié à la dynamique d'un système à N corps. On comprend que, pour former une binaire serrée, les 2 composantes ont besoin d'interagir avec le groupe. Sinon, dans le cadre du système à 2 corps décrit par la mécanique képlérienne, l'orbite des 2 étoiles n'a aucune raison d'évoluer.

hyades_cds.jpg
Amas des Hyades, à 151 AL du Soleil (ce qui est très proche), âgé d'environ 600 millions d'années. Il s'étend sur toute la constellation du Taureau.
Crédit : CDS

Intérêt de l'étude des amas

Les raisons motivant l'étude des amas stellaires sont très nombreuses :


S'évaluer

exerciceJeune et ouvert ; vieux et fermé

Difficulté : ☆☆   Temps : 10 min

Question 1)

Pourquoi les amas ouverts sont-ils en moyenne plus jeunes que les amas fermés ?


Réponses aux exercices

pages_naissance/amas-stellaire-sevaluer.html

Exercice 'Jeune et ouvert ; vieux et fermé'