Au-delà des distances, d’énormes distances, avez-vous déjà pensé à la densité des éléments qui forment les objets célestes ? Lorsque l’on parle de la Voie Lactée d’un diamètre de 100 000 a.l., qui compte plus de 200 milliards d’étoiles et où l’on retrouve aussi des nuages de gaz et de poussières, vous êtes-vous déjà questionné quant à la densité de toute cette matière.

- Dans notre galaxie, combien retrouve-t-on d’étoiles dans un volume donné ?
- Ou encore, dans les formes observées à l’intérieur de cette galaxie, quelles sont les densités de poussière et de gaz qui forment les nébuleuses.

Afin de mieux visualiser ce que peut être l’immensité de cet univers galactique, tentons de faire un bref survol des distances en cause entre tous ces éléments. Somme toute, la grande majorité des objets que nous voyons dans le ciel font partie de notre galaxie, la Voie Lactée.

La différence principale entre le bulbe et les bras de notre galaxie est sans doute la densité d’étoiles. Dans le bulbe, on trouve 1 million d’étoiles au parsec³ alors que dans le bras, la densité n’est que de 1 étoile par parsec³. Le parsec est une unité de mesure correspondant à 3,26 années-lumière. On imagine alors l’éloignement des étoiles entre elles et, en conséquences, l’immensité de notre galaxie. On comprend donc mieux à ce stade quelles sont les distances qui séparents les étoiles entre elles en fonction de leur localisation. Par ailleurs, le type d’étoiles change aussi entre le bulbe et les bras de la galaxie. Le bulbe est surtout occupé par des vieilles étoiles rouges alors que les bras abritent principalement de jeunes étoiles bleues.

L’espace interstellaire de notre galaxie contient aussi des gaz et des poussières. Le gaz interstellaire est composé d’environ 90 % d’hydrogène, le reste étant presque entièrement de l’hélium. La densité moyenne de ces gaz est de 1 atome/cm³, ce qui est fort peu. Mais dans certaines régions de l'espace, les atomes de gaz peuvent se regrouper en vaste nébuleuses plus denses, avec des concentrations atteignants 100 000 atomes/cm³.

Disons à titre de comparaison que la densité de l’atmosphère terrestre est de 10 atomes/cm³ (soit 10 suivi de 19 zéros).

Moins abondantes que les gaz interstellaires, les poussières ont un effet important sur l’observation de l’univers. La poussières bloquent partiellement, c’est à dire qu’elles diffuse la lumière provenant des étoiles, de la même façon que la lumière d’un lampadaire est diffusée par le brouillard. La composition de ces poussières seraient des particules d’eau gelée, de carbone et de silicate en forme de minuscules aiguilles. La dimension de ces grains est de l’ordre de 0,001 millimètre, qui se rapproche de la longueur d’onde de la lumière visible (0,0005 mm pour la couleur jaune), et cela a pour effet de perturber sérieusement la propagation de la lumière dans l’espace.

Dans certaines régions de l’espace, la densité des poussières est suffisante pour former d’immenses nuages opaques. La densité des poussières dans ces régions atteints 1 grain par 10 000 m³, alors qu’ailleurs dans l’espace la densité est, en moyenne, 10 000 fois plus faible. Une densité de 1 grain par 10 000 m³ représente un grain de poussière dans une pièce d’environ 22 mètres de haut, 22 mètres de large et 22 mètres de profond ; assez propre merci !

La lumière des étoiles peut être bloquée par ces nébuleuses en dépit de leur faible densité, car ses nuages sont très étendus. Lorsque les poussières interstellaires forment un nuage derrière des étoiles, il est parfois possible de les observer car elles réfléchissent la lumière.

En conclusion à ces quelques chiffres exposés et qui ne sont pas tout à fait dans un ordre de grandeur habituel on peut dire ironiquement : la prochaine fois, en regardant un film de science fiction avec un sujet intergalactique, et que vous verrez passer régulièrement à travers les hublots du vaisseau spatial les étoiles, les nuages de poussières ou de gaz, eh bien..., vous vous questionnerez peut-être sur la vitesse du vaisseau pour avoir un si beau décor. Vous comprendrez alors que ce n’est que du cinéma...

Charles Banville
Résumé de la présentation faite à la rencontre mensuelle du club de décembre 1999.
Informations tirées du livre
“Introduction à l’astronomie”
de Jacky Fillion, Éditions Études vivantes, 1990