Définition, caractéristiques et existence du milieu interstellaire

Publié le 18 janvier, 2024

Qu’est-ce que le milieu interstellaire?

Le milieu interstellaire est constitué du rayonnement et de la matière présents dans l’espace entre les systèmes stellaires. Il est constitué majoritairement de gaz, avec des quantités faibles mais significatives de poussière. Le milieu interstellaire, ou ISM, est une caractéristique essentielle de l’univers car c’est là que naissent les nouvelles étoiles. Il contient la matière qui forme les étoiles et les planètes et fournit les conditions nécessaires à la formation des étoiles et autres corps célestes.

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Caractéristiques du milieu interstellaire

Les principales caractéristiques du milieu interstellaire sont les suivantes:

  • Il est situé dans l’espace interstellaire, l’espace qui sépare les systèmes stellaires les uns des autres.
  • Ce n’est pas la même chose que l’énergie électromagnétique dans le même volume d’espace, appelée champ de rayonnement interstellaire.
  • Il est constitué de matière plutôt que d’énergie, principalement de gaz et de poussières.
  • Il existe en plusieurs phases, qui se distinguent selon que la matière qui le compose est à l’état ionique, atomique ou moléculaire et par les différentes températures et densités des phases.
  • Les zones les plus denses du milieu interstellaire sont appelées nuages ​​moléculaires. Dans ces zones, l’hydrogène existe sous forme moléculaire plutôt que sous forme ionique ou atomique, et c’est ici que se produit la formation des étoiles.

  • La formation d’étoiles reconstitue le milieu interstellaire grâce aux phénomènes produits par les étoiles, parmi lesquels les nébuleuses planétaires et les supernovae.
    Ceux-ci garantissent que la matière qui constitue le milieu interstellaire reste en circulation plutôt que de se concentrer entièrement dans les étoiles.
  • L’interaction entre les étoiles et le milieu interstellaire détermine la rapidité avec laquelle une galaxie utilise ses gaz et donc la durée de la formation active d’étoiles dans cette galaxie.
  • La spectroscopie est la technique utilisée pour déterminer que le milieu interstellaire est constitué majoritairement de gaz. Cette technique interprète les spectres électromagnétiques résultant des interactions entre la matière et l’énergie électromagnétique en fonction de la longueur d’onde ou de la fréquence du rayonnement.


Le milieu interstellaire est constitué de gaz et de poussières interstellaires microscopiques, également appelées poussières cosmiques ou poussières spatiales. Cependant, la répartition entre gaz et poussières n’est pas égale. L’ISM est constitué d’environ 99 % de gaz et 1 % de poussières.

La composition des gaz du milieu interstellaire est également très inégale. Le gaz ISM est composé de 91 % d’atomes d’hydrogène, de 8,9 % d’atomes d’hélium et de 0,1 % d’atomes d’éléments plus lourds. Ces éléments plus lourds sont appelés « métaux » dans des contextes astronomiques, même s’il ne s’agit pas de ce que l’on considère généralement comme des métaux. En raison de la lourdeur croissante de ces éléments, la façon dont la masse du gaz ISM se décompose est quelque peu moins asymétrique. Sa masse est composée de 70 % d’hydrogène, 28 % d’hélium et 2 % de métaux. En d’autres termes, les atomes d’hydrogène dans les gaz de l’ISM représentent 91 % des atomes individuels mais représentent 70 % de la masse, et ainsi de suite.

Les Piliers de la Création sont d’énormes nuages ​​de gaz et de poussières dans lesquels naissent les étoiles, caractéristiques des zones les plus denses du milieu interstellaire.

Une photographie de trois énormes piliers de poussière et de gaz cosmiques sur fond de plusieurs étoiles brillantes.

À l’instar des types de poussières couramment rencontrés sur Terre, la poussière spatiale est constituée de fines particules de matière solide. Les particules qui composent la poussière spatiale sont minuscules, allant de quelques molécules à un dixième de millimètre. Des éléments comme le carbone et le silicium et des composés comme les hydrocarbures et la glace d’eau constituent ces grains de poussière. Bien qu’elle ne représente qu’une infime proportion du milieu interstellaire, la poussière est importante car c’est elle qui forme finalement les objets célestes solides comme les astéroïdes, les lunes et les planètes rocheuses comme la Terre. Lorsqu’une étoile se développe à partir des gaz du milieu interstellaire, les grains de poussière sur son orbite peuvent s’agréger, formant ces corps célestes sur de longues périodes.


L’existence du milieu interstellaire a été découverte progressivement sur quelques siècles. Avant le développement de la théorie électromagnétique moderne, les physiciens postulaient que l’espace interstellaire était envahi par un milieu appelé éther lumineux, qui permettrait aux ondes lumineuses de voyager à travers l’espace. Au début du XXe siècle, les scientifiques ont compris ce qui constituait réellement le milieu interstellaire.

Lorsque les astronomes ont rencontré pour la première fois la poussière cosmique qui constitue l’ISM, c’était simplement un désagrément qui rendait les autres objets célestes plus difficiles à voir. Cependant, le développement de l’astronomie infrarouge, ou l’observation de l’univers dans la longueur d’onde infrarouge de la lumière, a permis aux astronomes de comprendre l’importance de la poussière spatiale. Ils ont découvert que l’analyse de la poussière montrait comment elle était impliquée dans la formation des planètes, comment elle formait des anneaux autour de certaines planètes et comment elle était impliquée dans la perte de masse d’une étoile vers la fin de sa vie, entre autres découvertes.

Le gaz qui constitue le milieu interstellaire a été découvert grâce à l’observation spectroscopique de l’univers (voir ci-dessus). L’imagerie spectroscopique a révélé des lignes sombres appelées lignes d’absorption interstellaire. Ces lignes ont été causées par le gaz interstellaire absorbant la lumière avant qu’elle puisse atteindre la Terre, aidant les scientifiques à comprendre l’existence du gaz interstellaire et à déterminer le rôle joué par ce gaz dans la formation des étoiles.

Le milieu interstellaire a des conséquences supplémentaires pour l’observation astronomique. La poussière et le gaz qui composent l’ISM peuvent diffuser la lumière entre un observateur et une étoile ou un autre objet émetteur de lumière. Cette diffusion peut prendre la forme d’ un rougissement interstellaire, dans lequel l’objet est décalé vers le rouge, c’est-à-dire qu’il semble émettre une lumière d’une longueur d’onde inférieure à celle qu’il émet. Cela peut également se produire sous forme d’extinction interstellaire, où l’ISM diffuse la lumière d’un objet pour le rendre invisible. (Ce n’est pas la même chose qu’une étoile en train de « s’éteindre », comme dans une supernova.)


Le milieu interstellaire, ou ISM, est la matière qui existe dans l’espace entre les systèmes stellaires, ou espace interstellaire. Il est constitué de gaz et de poussières interstellaires microscopiques, soit environ 99 % de gaz et 1 % de poussières. Le gaz de l’ISM est principalement constitué d’hydrogène (91 %), avec un peu d’hélium (8,9 %) et d’autres éléments (0,1 %). Le gaz se présente sous forme atomique, ionique et moléculaire. La poussière comprend des particules microscopiques de matière solide, qui peuvent être soit des éléments simples, soit des composés. Les parties les plus denses du milieu interstellaire sont celles où les étoiles et les planètes se forment à partir de gaz et de poussière.

Le milieu interstellaire est vital car il fournit les matériaux et les conditions nécessaires à la formation des objets célestes comme les étoiles et les planètes. Pourtant, il a fallu beaucoup de temps pour découvrir son existence et son importance. Les astronomes considéraient autrefois la poussière cosmique comme une nuisance et ignoraient l’existence du gaz interstellaire, mais de nouvelles techniques d’observation les ont aidés à surmonter ce problème. L’observation infrarouge de la poussière a permis aux astronomes de découvrir les rôles essentiels qu’elle joue dans l’univers, notamment dans la formation des planètes. Les images d’observations spectroscopiques ont révélé des raies d’absorption interstellaire, qui montraient où la lumière était diffusée par le gaz interstellaire. Les images ont révélé l’existence de ce gaz et ont permis aux scientifiques de déterminer sa propre importance dans des phénomènes tels que la formation d’étoiles. Cette diffusion de la lumière par l’ISM est également responsable du rougissement interstellaire, où le gaz et la poussière provoquent le déplacement de la lumière émise par un objet vers une longueur d’onde inférieure, et de l’extinction interstellaire, où l’ISM diffuse la lumière d’un objet pour le rendre invisible. Les astronomes doivent être conscients de ces phénomènes et corriger les données.



Transcription vidéo

Le milieu interstellaire

Si vous regardez attentivement autour de votre chambre, à moins qu’elle ne soit aussi en désordre que la mienne, vous remarquerez que même s’il y a des photos sur le mur, un lit et d’autres meubles, la majeure partie de la pièce est en réalité vide.

Mais ce vide est une idée fausse. Même si vous agitez vos bras et ne touchez rien lorsque vous courez dans votre chambre, vous courez toujours dans l’air, un mélange de gaz que vous ne pouvez tout simplement pas voir.

L’espace entre les étoiles est également communément considéré comme vide, même si ce n’est pas toujours le cas. En effet, entre (inter) ces étoiles existe le milieu interstellaire (ISM), un ensemble de gaz et de poussières situé entre les étoiles. L’ISM est le berceau des étoiles, alors regardons l’ISM de plus près.

Les caractéristiques de l’ISM

Environ 99 % de l’ISM est constitué de gaz. La spectroscopie, l’utilisation de modèles uniques de raies spectrales pour identifier une substance chimique, nous a aidé à identifier la composition chimique du milieu interstellaire.

Il est composé d’environ 70 % d’hydrogène, 28 % d’hélium et 2 % d’autres éléments. Ces atomes s’assemblent pour former des molécules dans des régions denses et froides, que les astronomes appellent nuages ​​moléculaires. Plus de 150 molécules différentes ont été trouvées dans ces endroits. C’est dans ces nuages ​​moléculaires que le gaz peut devenir suffisamment dense pour former des étoiles, ce que nous explorerons dans une autre leçon.

Quoi qu’il en soit, tout comme l’espace « vide » de votre pièce contient de la poussière qui flotte, les 1 % restants de l’ISM contiennent de la poussière interstellaire, des particules solides microscopiques présentes dans le milieu interstellaire. Ces particules de poussière ne sont pas constituées de cellules mortes de la peau, mais plutôt de carbone, de fer, de glace, de silicates et de composés organiques.

Comment savons-nous que l’ISM est là?

Alors, comment pouvons-nous savoir si l’ISM est là si nous ne pouvons pas vraiment le voir très bien? Je veux dire, vous pouvez au moins voir la poussière flotter dans votre pièce si la lumière la frappe correctement, mais la poussière et les gaz interstellaires ne sont pas aussi simples à détecter.

La clé pour savoir qu’il existe réellement est la spectroscopie que j’ai mentionnée précédemment ainsi que les relations entre les propriétés telles que la distance, les classes spectrales, la luminosité et les luminosités des étoiles.

Il y a plusieurs concepts que je souhaite définir pour vous à cet égard. Concepts qui aident à expliquer comment nous savons que l’ISM est là.

Un concept est appelé extinction interstellaire, la diminution de la lumière provenant d’une étoile en raison de son obstruction par le milieu interstellaire. Normalement, nous savons qu’une étoile avec une luminosité particulière (la luminosité intrinsèque d’une étoile) devrait avoir une certaine luminosité apparente en fonction de sa distance par rapport à nous. Mais l’ISM est comme un brouillard et il atténue la lumière des étoiles. C’est comme avec les phares de voiture et le brouillard. Vous savez qu’une voiture a des phares brillants, mais s’il y a un épais brouillard, vous pouvez être à seulement dix pieds de là et les voir à peine.

L’autre concept que je veux que vous connaissiez s’appelle le rougissement interstellaire, un processus par lequel la lumière des étoiles est rendue plus rouge par le milieu interstellaire. Cela s’applique à l’extinction interstellaire dans la mesure où l’extinction interstellaire est plus forte pour les courtes longueurs d’onde de la lumière que pour les longues. Les longues longueurs d’onde, comme le rouge, sont filtrées, tandis que les plus courtes, comme le bleu, sont diffusées par l’ISM.

En d’autres termes, les particules de poussière dans le milieu interstellaire disperseront ou feront fuir, si vous préférez, la lumière bleue. Cela rend les étoiles derrière ces particules de poussière plus rouges qu’elles ne le devraient autrement, car la poussière enlève une couleur. C’est comme peindre. Si vous mélangez quelques couleurs, vous obtenez une deuxième couleur. Si vous parvenez à supprimer une couleur de ce mélange, vous obtiendrez une autre couleur. Ici, la poussière supprime en quelque sorte la lumière bleue, nous obtenons donc des étoiles plus rouges que d’habitude.

Une autre méthode par laquelle les astronomes peuvent détecter l’ISM consiste à utiliser des raies d’absorption interstellaire, ou des lignes sombres dans les spectres stellaires créées par le gaz interstellaire. Normalement, le spectre d’une étoile très chaude (comme celui de la classe spectrale O) ne devrait pas avoir de lignes indiquant qu’elle contient quelque chose comme du calcium. Mais s’ils apparaissent dans le spectre d’une étoile, cela indique aux astronomes que ces atomes doivent être situés ailleurs, entre cette étoile et la Terre. Autrement dit, ils font partie de l’ISM.

Résumé de la leçon

Alors vous voyez, l’espace entre nous et les étoiles lointaines n’est pas vide après tout ! La spectroscopie, l’utilisation de modèles uniques de raies spectrales pour identifier une substance chimique, nous a donné des indications.

Entre les (inter) étoiles existe le milieu interstellaire (ISM), un ensemble de gaz et de poussières situés entre les étoiles. L’ISM est le berceau des stars. 99 % de l’ISM est constitué de gaz contenant 70 % d’hydrogène, 28 % d’hélium et 2 % d’autres éléments. Les 1 % restants contiennent de la poussière interstellaire, des particules solides microscopiques présentes dans le milieu interstellaire. Ces particules de poussière sont constituées de carbone, de fer, de glace, de silicates et de composés organiques.

La façon dont nous connaissons l’existence de l’ISM est due à des concepts tels que l’extinction interstellaire, la diminution de la lumière provenant d’une étoile en raison de son obstruction par le milieu interstellaire ; la rougeur interstellaire, un processus par lequel la lumière des étoiles est rendue plus rouge par le milieu interstellaire ; et les lignes d’absorption interstellaire, les lignes sombres dans les spectres stellaires créées par le gaz interstellaire.

Résultats d’apprentissage

Une fois que vous aurez terminé cette leçon, vous devriez être capable de :

  • Définir l’ISM
  • Expliquer comment les ondes lumineuses sont utilisées pour « voir » l’ISM
  • Identifier et discuter différents types de preuves de l’existence de l’ISM


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