dynamique des poussières

Une balançoire qui se balance sur une colline à dents se comporte étrangement : sans impulsions, elle reste coincée dans le premier creux, mais avec des coups rythmiques, elle peut monter, descendre ou s'immobiliser.

Dans un canal annulaire entre deux anneaux dentés, des microsphères sont en suspension : les unes ont un rayon de 8 micromètres, les autres de 14. On allume la décharge et les particules se mettent en mouvement. Les petites vont dans un sens, les grandes dans l'autre.

Une bulle d'hydrogène sur une électrode de platine se comporte comme un nageur qui tente de remonter à la surface, mais à chaque fois qu'il est sur le point de se détacher, quelque chose l'attrape par les chevilles.

Au centre d'une galaxie naine ultra-compacte (un système stellaire très dense de quelques dizaines d'années-lumière) fonctionne un aspirateur. Sauf qu'au lieu de la poussière, il aspire le gaz que rejettent les étoiles mourantes.

Le télescope spatial JWST a pointé son objectif vers le monde rocheux brûlant 55 Cancri e, et a vu une enveloppe gazeuse dense. En revanche, la plus froide TRAPPIST-1 b, qui orbite autour d'une naine rouge sombre, n'a pas d'enveloppe : une roche nue.

Dans la cuisine sombre du nuage moléculaire du Taureau, à 450 années-lumière de nous, des dizaines de systèmes planétaires sont en préparation.

Autour d'une étoile qui vient de s'allumer, un tourbillon de poussière et de gaz tournoie. Ce tourbillon — le disque protoplanétaire — grandit en absorbant la matière du nuage environnant.

Un disque de gaz et de poussière tourne autour de la jeune étoile HV Tau C, presque vu par la tranche. Le télescope James Webb a analysé son spectre et a remarqué une émission d'hydrogène moléculaire chaud (H₂). Elle révèle un large vent bilatéral qui jaillit des régions internes bien au-delà du disque.

Le bord du projecteur. Dès qu'on masque l'éclat aveuglant de l'étoile centrale, un théâtre d'ombres apparaît. Le coronographe de James Webb, tel un rideau épais, a occulté l'étoile TW Hydrae – et sur une scène de 120 unités astronomiques (quatre fois la distance jusqu'à Neptune), son disque d'accrétion entre en jeu.

Soixante-douze disques d'accrétion — des cocons tourbillonnants de gaz et de poussière cosmique — ont été scrutés par l'instrument MIRI à bord du James Webb. La plupart d'entre eux libèrent des flux dans l'espace : des structures coniques denses et de fines gerbes à grande vitesse.

Le disque galactique ressemble à une ondulation figée à la surface de l'eau : chaque perturbation laisse une trace que l'on peut lire des milliards d'années plus tard.

Dans un même système stellaire, deux équipes de planètes gravitent. Les unes suivent des orbites régulières, comme des patineurs sur une patinoire, évitant les collisions. Les autres se regroupent, leurs trajectoires se croisent, et tôt ou tard, un accident cosmique se produit — un impact géant.

Autour de certaines jeunes étoiles, où la formation stellaire vient tout juste de s'achever, ne tournent pas de simples anneaux de poussière, mais de véritables champs de bataille planétaires : les disques de débris extrêmes.

Tel un mécanisme d'horlogerie des plus délicats, un système multi-planètes réagit avec sensibilité à la moindre secousse.

Les écoulements massifs de gaz issus des noyaux actifs de galaxie sont un régulateur clé de l'évolution galactique. Ils balayent le milieu interstellaire, étouffent la formation stellaire et dictent la croissance des trous noirs supermassifs.

On secoue vigoureusement une casserole de soupe bouillante — le liquide clapote, les vagues battent contre les parois. C'est à peu près ce qui se passe à l'intérieur d'une planète gazeuse lorsqu'elle passe près de son étoile sur une orbite allongée. La gravité de l'étoile excite de puissantes ondes internes dans la planète — on les appelle modes fondamentaux de marée.

Les étoiles naissent dans des nuages froids de poussière cosmique et d'hydrogène. À l'intérieur de ces cocons, les protoétoiles – les noyaux des futures étoiles – ont longtemps été considérées comme de simples amas chauds.

Au centre d'une galaxie lointaine, un trou noir supermassif est entouré d'un disque plat en rotation composé de gaz et de poussière — un gigantesque entonnoir de matière cosmique. Dans ce disque peut se trouver un petit objet compact, par exemple un autre trou noir de masse stellaire.

Une planète de la taille de Neptune, mais chauffée à blanc. Sous les nuages, un océan de magma capable d'absorber toute une atmosphère d'hydrogène. Le nouveau modèle SEAMIST a pour la première fois suivi comment une telle dissolution change le destin de la planète, de sa naissance à sa vieillesse.

Une épaisse soupe refroidit lentement dans une casserole. Soudain, le feu en dessous s'embrase, et la soupe se met à bouillonner, se décomposant en une multitude de petits tourbillons.

Dans la construction du Système solaire, comme dans un menu de dégustation gastronomique, la recette n'est pas toujours fixée à l'avance — parfois, le dernier ingrédient est ajouté alors que le plat est déjà sur le feu.

Quand un télescope capte la lumière d'une naine blanche lointaine, le spectrographe y décèle parfois des éléments lourds — calcium, fer, magnésium. Ces métaux n'ont pas pu rester dans la fine atmosphère du vestige stellaire ; ils sont la trace de débris planétaires récemment tombés.

La comptabilité cosmique a déraillé. Le comptable fait le bilan : dans une colonne, toutes les planètes que les astronomes ont recensées dans la Galaxie ; dans l'autre, les réserves de matériaux de construction dans les cocons de poussière des étoiles nouveau-nées. Les chiffres ne collent pas.

Dans un parc urbain, les arbres poussent plus vite que dans une forêt profonde. Non parce que le sol y est meilleur, mais parce que les branches s'y entrecroisent plus souvent et que les graines s'y échangent. C'est à peu près ce que vivent les galaxies du protomamasque de la Toile — un immense amas de matière qui, dans des milliards d'années, deviendra un amas mature.

Après le Big Bang, la matière noire et la matière ordinaire (principalement de l'hydrogène) se sont séparées en termes de vitesse.

Une jeune étoile est entourée d'un disque plat en rotation de gaz et de poussière — comme une pâte à pizza qu'on fait tourner. C'est à l'intérieur de ce disque que naissent les planètes.

Dans une casserole d'eau bouillante, les bulles de vapeur remontent et éclatent. Dans le monde quantique d'un fluide superfluide, les bulles se comportent différemment : elles peuvent entrer en collision et engendrer des vortex — de minuscules tourbillons, semblables à des remous dans une rivière.

Dans un disque de gaz et de poussière autour d'une jeune étoile, les particules de poussière se comportent comme des grains de sable dans un courant d'eau : le gaz s'écoule plus vite, la poussière reste en arrière, et une friction apparaît entre eux. Cette friction peut faire osciller les ondes magnétiques qui parcourent le disque.

Autour des jeunes étoiles tourbillonnent des nuages plats de gaz et de poussière, comme une pâte à pizza à partir de laquelle, avec le temps, se forment les planètes.

Dans un nuage, des milliers de minuscules gouttelettes d'eau flottent dans l'air. Pour qu'il pleuve, elles doivent grossir : s'agglutiner en grosses gouttes et devenir assez lourdes pour tomber sur le sol.

Dans les nuages froids de gaz interstellaire s'étirent de longs filaments denses. À l'intérieur, comme dans des incubateurs surpeuplés, mûrissent les futures étoiles.

Les jeunes systèmes planétaires ressemblent à un orchestre qui vient de commencer une répétition : tous les musiciens s'efforcent de jouer au même rythme.

Autour des jeunes étoiles tourbillonnent des disques de gaz et de poussière — le matériau de construction des futures planètes. À l'intérieur de ces disques, les grains de poussière ne volent pas au hasard : ils s'alignent le long de lignes invisibles où le gaz s'écoule.

Le télescope James Webb scrute de plus en plus souvent les exoplanètes — ces mondes qui orbitent autour d'étoiles lointaines. Certaines sont des boules de roche brûlantes, toujours tournées vers leur étoile d'un même côté. Là-bas, la roche fond et forme des océans de lave liquide. Comment cette lave se déplace-t-elle ?

La jeune étoile HL Tau est entourée d'un disque de gaz et de poussière, berceau des futures planètes. À l'intérieur de ce disque, le gaz ne reste pas en place : il tourne, mais en tremblant et en se mélangeant, comme l'eau d'une rivière en crue. Des astronomes ont pour la première fois mesuré directement l'intensité de ce brassage.

Une avalanche de neige poudreuse n'est pas simplement un amas de neige qui dévale une montagne. C'est un nuage qui fonce sur la pente à la vitesse d'une voiture. À l'intérieur, la neige ne repose pas, elle vole : des milliers de petites particules sont soulevées par les tourbillons d'air.

Autour d'étoiles rouges et sombres tournent des planètes rocheuses. Pour certaines, l'année dure moins d'une journée terrestre — on les appelle des exoplanètes à période ultra-courte. Leur surface est torride et leur ciel est baigné d'une lumière cramoisie.

Dans les confins froids du système solaire, l'eau est considérée comme le principal matériau de construction des glaces. Mais chez certaines comètes et certains corps glacés lointains, le rapport entre le monoxyde de carbone (CO) et l'eau est anormalement élevé — comme si une glace contenait soudain trop de sirop. D'où vient ce déséquilibre ?

Une goutte d'encre tombe dans un verre d'eau et des cercles se propagent. L'eau semble simple, mais si on regarde à l'intérieur, chaque molécule ne se contente pas d'avancer : elle tourne aussi sur elle-même, comme une toupie minuscule. Cette rotation propre des particules, les physiciens l'appellent le spin.

Dans les nuages de gaz froid où naissent les étoiles géantes, tout est en effervescence. Le gaz se comprime, tourbillonne, se fragmente en amas – les futures étoiles. On a longtemps pensé que le champ magnétique y mettait de l'ordre : comme des fils invisibles, il étirait les amas perpendiculairement à lui-même.