LE MILIEU INTERSTELLAIRE

Guy Moreels,
Observatoire de Besançon

Environ 90% de la matière de la Galaxie (la Voie Lactée) se trouve dans les étoiles. Le reste, environ 10%, se situe dans l'espace interstellaire, la distance moyenne entre les étoiles étant de 2 à 3 parsecs (environ 8 x 1013 km). La densité moyenne de l'espace interstellaire est inférieure à 0,1 particule par cm3. La matière interstellaire se concentre dans des nuages qui sont classés comme "diffus" (environ 1 particule/cm3) ou comme "denses" (environ 1 000 particules/cm3). On distingue généralement quatre types de nébulosités :

- les régions HII constituées d'ions comme HII (H+), OII (O+), OIII (02+), NII (N+). L'ionisation de ces éléments est due à l'action du rayonnement riche en ultraviolet d'étoiles jeunes du type O.

- les nébuleuses par réflexion, qui comportent une quantité importante de particules de poussière qui diffusent le rayonnement (il serait en fait plus approprié de parler de nébuleuses par diffusion).

- les nébuleuses planétaires

- les restes de supernovae.

La composition du milieu interstellaire

L'étude de ces milieux astrophysiques s'effectue dans le visible (série de Balmer de l'hydrogène, Ha à 656,3 nm, Hb à 486,1 nm), dans l'infrarouge (satellites IRAS et ISO) et dans le domaine radio.

L'eau dans le milieu interstellaire

La détection de l'eau, comme celle de l'oxygène nécessite généralement de s'affranchir de l'atmosphère terrestre. Dans le cas de l'eau, il est au moins indispensable de se trouver au dessus de la troposphère qui contient la plus grande partie de l'eau terrestre. Un seul cas permet de tenter de détecter de l'eau à partir de sites au sol : il s'agit des objets pour lesquels le décalage Doppler est suffisant. Ceci se produit lorsque le mouvement propre de l'objet est important (comètes) ou lorsque le décalage vers le rouge déplace suffisamment le spectre de la source par rapport aux raies telluriques (source lointaine).

Il est très difficile d'effectuer une détection de l'eau par absorption dans le spectre d'une étoile ou d'un objet situé au-delà du nuage moléculaire étudié. Il convient donc d'essayer de détecter les raies en émission. Il s'agit de raies de rotation, ou vibration‑rotation qui se situent dans l'infrarouge. Deux satellites, IRAS, puis ISO, ont été construits pour effectuer des mesures spécifiquement dans l'infrarouge. Pour éliminer le rayonnement infrarouge émis par les instruments eux-mêmes, les télescopes à bord, étaient maintenus à une température proche de 0 K grâce à une enveloppe contenant de l'hélium liquide.

Le satellite ISO a détecté de la vapeur d'eau dans la nébuleuse d'Orion, ainsi que dans la plupart des régions de la Galaxie où la température est suffisamment faible pour que l'eau existe sous forme gazeuse ou solide. La présence d'eau avait été révélée par la radioastronomie, mais il s'agissait de mesures limitées à certains nuages moléculaires. Maintenant, il apparaît que l'eau est omniprésente dans la Galaxie, partout où se trouve du gaz à basse température.

L'eau dans les sources extragalactiques

L'eau a été détectée récemment, pour la première fois, dans des sources lointaines, en radioastronomie (Combes et Wiklind, 1998). La raie fondamentale de l'eau à 557 GHz, décalée vers le rouge à 331 GHz, a été détectée devant le quasar B0218+357 . L'oxygène moléculaire a également été détecté alors que, jusqu'à ce jour, il n'avait pas pu être mis en évidence dans le milieu interstellaire.

Conclusion

L'eau, qui nous est si familière, est un corps extrêmement précieux. Il est remarquable de constater peu à peu, au fur et à mesure que les moyens d'observation et de détection se perfectionnent, que l'eau existe pratiquement partout où l'on veut bien la chercher dans l'Univers. Un des grands thèmes qui motivera les scientifiques dans les années à venir est la recherche de formes de vie dans des milieux autres que la Terre. Le fait d'avoir détecté de l'eau dans des objets comme le satellite Europe constitue l'encouragement le plus efficace pour continuer dans cette voie.