201 – la perfomative genese des etoiles du modele standard

L’article suivant soulève nombre de problèmes que rencontre la théorie standard de la formation des étoiles par effondrement gravitationnel. Il montre en effet que les résultats des observations sont biaisés et orientés par le cadre figé de cette théorie.

EXTRAIT DE « POUR LA SCIENCE » (oct 2014)

1) Genèse dans les bras des galaxies spirales

Le gaz galactique est la matière pre­mière des étoiles et les observations montrent que c’est surtout dans le gaz condensé des bras que se forment les nouvelles étoiles.

En outre, il ne se forme quasiment pas de nouvelles étoiles dans les galaxies elliptiques. Le phénomène est spécifique aux galaxies spirales avec un processus cyclique : le gaz de la galaxie se condense en nuages dans les bras, ces nuages s’effondrent pour former des étoiles et, par le biais des supernovæ et des vents stellaires, les étoiles réinjectent de la matière dans le disque galactique.

Le rythme de formation stellaire était alors plus élevé qu’aujourd’hui. Ce qui est surprenant, c’est que la Voie lactée et d’autres galaxies spi­rales forment encore des étoiles.

2) Température du gaz moléculaire

Les étoiles ne naissent que dans des nuages où le gaz est relativement froid (environ 10 kelvins) et dense (de l’ordre de 100particules par centimètre cube). Parmi ces nuages, les plus massifs sont les nuages molécu­laires géants, qui contiennent des molécules (principalement de dihy­drogène, ou H₂).

Au sein d’un nuage, le gaz peut subir de nombreuses contraintes. L’existence d’une pression autorise la propagation d’ondes de choc. Lors des collisions entre différentes régions de gaz, ou entre petits nuages, les molécules perdent de l’énergie et de la vitesse, et le gaz émet un rayon­nement. De ce fait, la température du gaz diminue à quelques dizaines de kelvins et conduit à la formation de nuages molécu­laires géants. Par ailleurs, les instabilités gravitationnelles augmentent localement la densité dans un nuage ; il s’ensuit des collisions plus fréquentes et un refroidis­sement plus efficace.

Le gaz dans ces nuages est plus dense (environ 100particules par centimètre cube) et se refroidit à moins de 50 kelvins. Les conditions sont alors favorables pour voir émerger des étoiles

3)La dynamique des nuages est soumise à des forces antagonistes : la gravité condense le gaz et la rétroaction des étoiles, tel le vent stellaire, le disperse.

La rétroaction stellaire a une action inverse de celle de la gravité sur la répar­tition du gaz dans la galaxie simulée : le vent, le rayonnement ionisant des étoiles jeunes, la pression de radiation (la pres­sion exercée par les photons des étoiles sur la matière environnante) et les explo­sions de supernovæ dispersent le gaz et le réchauffent.

Du fait de la rotation différentielle – la matière plus proche du centre galactique tourne plus vite que celle plus éloignée –, les nuages de gaz sont cisaillés et étirés, ce qui crée les éperons entre les bras. Le gaz se condense et forme un nuage. Ce dernier se déplace et se déforme à cause des forces de cisaillement. Les nuages sont détruits par les effets combinés du cisaillement (dû à la rotation différentielle) et de la rétroaction stellaire.

Les nuages sont capables de se maintenir des dizaines de millions d’années. La gravitation assurait la cohésion des nuages moléculaires géants, mais les effets combinés de la turbulence et de la rotation les empêchaient de s’effondrer sur eux-mêmes, d’où leur équilibre.

Avec les progrès des observations, on a montré que les nuages présentent généra­lement une structure allongée, ce qui n’est pas caractéristique des objets à l’équilibre. De plus, plusieurs études récentes sug­gèrent que la durée de vie de ces nuages pourrait être courte : les étoiles se forme­raient rapidement, puis perturberaient leur nuage de naissance par les processus de rétroaction stellaire.

Un énoncé général, le « théorème du viriel », suppose qu’un système est à l’équilibre si son énergie ciné­tique moyenne et son énergie potentielle sont égales. Dans le cas d’un nuage de gaz, l’énergie cinétique est déterminée par les vitesses des molécules du gaz, tandis que l’énergie potentielle est liée à l’auto-gravité du nuage. Si l’énergie potentielle domine, le nuage est en effondrement, si l’énergie cinétique domine, le nuage s’étiole. Nos simulations montrent que l’on est plutôt dans ce dernier cas. Ainsi, seules des régions locales dans les nuages vont s’effondrer et former des étoiles, mais les nuages dans leur ensemble ne s’effondrent pas

En outre, si les grands nuages ne sont pas liés, ils peuvent facilement se dilater après avoir quitté les bras et former les épe­rons observés entre les bras de nombreuses galaxies. Les nuages liés par autogravité, en revanche, ont tendance à conserver des formes presque sphériques. La rétroaction stellaire explique en partie pourquoi les nuages ne sont pas liés. Elle est source de mouvements dans le milieu interstellaire, « soufflant » les nuages et augmentant leur dispersion.

Ce dernier se déplace et se déforme à cause des forces de cisaillement. Les nuages sont détruits par les effets combinés du cisaillement (dû à la rotation différentielle) et de la rétroaction stellaire

COMMENTAIRES

1) Formation dans les bras des galaxies spirales

A priori, la présence d’étoiles jeunes dans ces bras laisse supposer qu’elles se forment en lieu et place par condensation du gaz moléculaire. Mais une toute autre interprétation plus dynamique est possible. En effet, les galaxies ne se naissent pas spontanément ici et maintenant toutes en même temps mais résultent d’un long processus de regroupement, les étoiles les plus jeunes rejoignant plus tardivement la galaxie. Il est donc normal que  nous trouvions dans ces bras des étoiles en formation qui éjectent un important volume de gaz. En application du schéma standard de l’effondrement gravitationnel, ce gaz est alors compris pour le matériau nécessaire à la genèse des étoiles ! L’effet est pris pour la cause de la formation.

Dans les galaxies elliptiques plus vieilles, il est donc normal qu’il ne se forme quasiment pas de nouvelles étoiles puisque plus aucun jeune astre ne les rejoint, la galaxie ayant regroupé tous les astres de son environnement.

2) Température du gaz moléculaire

Nous avions déjà signalé qu’aucune observation ne montrait le moment de l’allumage de l’étoile mais à chaque fois la protoétoile était déjà en activité et entourée du gaz qu’elle éjectait elle-même. Ainsi, « les étoiles ne naissent que dans des nuages où le gaz est relativement froid (environ 10 kelvins). Par ailleurs, les instabilités gravitationnelles augmentent localement la densité dans un nuage ; il s’ensuit des collisions plus fréquentes et un refroidis­sement plus efficace. »

On peut alors  déclarer que: « Les conditions sont alors favorables pour voir émerger des étoiles », considération performative s’il en est qui réalise l'action qu'elle décrit.

3)La dynamique des nuages est soumise à des forces antagonistes 

Outre les conditions de masse critique et la température, la génèse des étoiles dépend de la concentration des nuages soumis à des forces antagonistes. Ainsi : La pression de radiation et les explo­sions de supernovæ dispersent le gaz et le réchauffent.Ce dernier se déplace et se déforme à cause des forces de cisaillement. Les nuages sont détruits par les effets combinés du cisaillement (dû à la rotation différentielle) et de la rétroaction stellaire. Avec les progrès des observations, on a montré que les nuages présentent généra­lement une structure allongée, ce qui n’est pas caractéristique des objets à l’équilibre.

Nous ne comprenons pas, alors que les conditions de la concentration ne sont pas réunies, qu'on persiste à nous faire croire que les étoiles naissent selon le modèle de l’effondrement gravitationnel. Nous assistons à un « forcing » théorique pour parvenir à intégrer les observations dans le cadre théorique standard. Nous sommes pleinement dans le « performatif », l’illusion théorique faisant advenir le réel selon les vœux des cosmologues d’aujourd’hui.