LES AMAS D'ÉTOILES
Les astronomes ont dénombré trois sortes d'amas stellaires dans l'univers connu : les amas globulaires, les amas ouverts et les systèmes binaires et multiples.
Les amas globulaires sont des concentrations d'environ 10 000 à un million d'étoiles gravitationnellement liées. L'étude spectroscopique des amas globulaires montre que leur abondance en éléments lourds est beaucoup plus faible que celle des étoiles, comme le Soleil, qui se forment dans le disque des galaxies. Ces amas sont donc considérés comme très anciens et seraient formés d'étoiles de génération primitive (Population II). Des estimations plus récentes fournissent un âge de 12 à 20 milliards d'années. Comme la détermination de leur âge est cruciale, en tant que limite basse de celui de l'univers, la discussion sur ce point est vive et permanente depuis des dizaines d'années. En fait cet âge est déduit de l'examen des diagrammes H-R.
Les disques stellaires, par contraste, ont évolué au fil des nombreux cycles de création d'étoiles et de supernovae, qui enrichissent la concentration en éléments lourds dans les nuages de formation stellaire, pouvant déclencher l'effondrement de ces derniers.
Notre galaxie contient environ 200 amas globulaires, la plupart sur des orbites fortement excentriques qui les entraînent bien à l'extérieur de la Voie Lactée. Beaucoup d'autres galaxies possèdent aussi des systèmes identiques, certains (par exemple M87) pouvant contenir plusieurs milliers d'amas !
M22 est un objet remarquable se trouvant à 10 000 années-lumière, son diamètre angulaire de 24 correspond à environ 65 années-lumière en linéaire. Il est visible à l'oeil nu pour des observateurs ne se trouvant pas à des latitudes trop au nord. Comme il est plus brillant que l'amas d'Hercule M13 et surpassé seulement par les deux amas brillants de l'hémisphère sud (qui ne sont pas dans le catalogue de Messier), Omega Centauri (NGC 5139) et 47 Tucanae (NGC 104), il fait partie des quatre amas les plus brillants du ciel. Le champ stellaire total a un diamètre d'environ 200 années-lumière et l'ensemble s'éloigne de nous à 144 km./sec. Cet amas présente la particularité notable de contenir une faible nébuleuse planétaire, découverte par le satellite infrarouge IRAS. Pour l'observateur, il est intéressant de noter que M22 se situant à moins de 1° de l'écliptique, les conjonctions avec les planètes sont souvent remarquables.
Les amas ouverts (ou galactiques) sont des groupements, physiquement homogènes, d'étoiles maintenues ensemble par liaison mutuelle gravitationnelle. On considère qu'ils prennent naissance dans les grands nuages de gaz et de poussière cosmiques de la Voie Lactée, et que leurs orbites se situent dans le disque de la Galaxie. Dans de nombreux nuages, visibles comme nébuleuses diffuses, la formation d'étoiles se poursuit en ce moment, et donc celle de nouveaux et jeunes amas.
La plupart des amas ouverts ont une vie très courte en tant qu'essaim d'étoiles. Tout en suivant leurs orbites, certains de leurs membres finissent par s'échapper, du fait des modifications de vitesse lors de rapprochements mutuels, des forces de marées dans le champ gravitationnel de la galaxie, et des rencontres avec des étoiles extérieures ou des nuages interstellaires croisant leur chemin. C'est ainsi qu'un amas ouvert moyen perd en cours de route la plupart de ses membres en quelques millions d'années ; très peu d'amas ont un âge se comptant en milliards d'années. Les étoiles échappées suivent leurs propres orbites dans la galaxie, en tant qu'individus : toutes les étoiles du champ stellaire de notre Voie Lactée et des galaxies extérieures sont considérées comme ayant leur origine dans des amas.
Les Pléiades (M45) est le plus célèbre de tous les amas ouverts, contenant environ 500 étoiles bien visibles dans un ciel noir de velours. Cet amas ouvert de première luminosité sur l'échelle des grandeurs est facilement visible à l'oeil nu et ressemble à une plus petite version de la grande casserole. Au moins 6 étoiles bleues et chaudes sont aisément visibles et les observateurs attentifs peuvent en repérer plus. En raison de son grand diamètre de 2°, M45 est mieux appréhendé avec des jumelles. Un voile de faible nébulosité entoure les membres les plus lointains des Pléiades, la pièce le mieux observable étant la nébuleuse de Mérope (IC 349), qui entoure l'étoile Mérope. Ces nébuleuses à réflexion ne sont pas des restes du nuage de gaz où les Pléiades ont été créées, mais d'un nuage fortuit de poussière que l'amas traverse. Dans quelques cultures antiques, des cérémonies pour honorer les morts ont été tenu le jour où les Pléiades atteignaient leur point le plus élevé dans le ciel à minuit (c'est autour d'Halloween). Les Aztèques pensaient que la fin du monde arriverait quand les Pléiades seraient au plus haut dans le ciel à minuit. (cliquez sur l'image pour l'apprécier en grand format).
Les systèmes binaires et multiples
La formation d'étoiles entraîne la création d'au moins autant de systèmes d'étoiles multiples que de systèmes simples, comme notre Système solaire. En fait, si la masse de la planète Jupiter avait été un peu plus grande, elle serait devenue une étoile.
Cette faible étoile double fut trouvée par Charles Messier alors qu'il cherchait une nébuleuse rapportée se trouver - à tort - dans le voisinage, par l'observateur du XVIIème siècle Johann Hevelius. Comme il avait mesuré la position du couple, il lui donna un numéro dans son catalogue. Ceci nous donne quelques indications sur la manière dont ce catalogue fut constitué : Messier enregistrait des positions pendant qu'il répertoriait les amas d'étoiles et les nébuleuses pouvant être pris pour des comètes. M40 fut apparemment la dernière à être entrée alors qu'il était occupé à vérifier les rapports d'observations dont il disposait en 1764. Ce système binaire se trouve à 16' au NE de l'étoile de magnitude 6 70 UMa. Elle forme un triangle rectangle avec la faible galaxie spirale barrée (type SBb), NGC 4290 (de magnitude 12,5 et de diamètre angulaire 2,5 x 1,9 minutes d'arc, qui se trouve à 125 millions d'années-lumière et s'éloigne à raison de 2 885 km./s). En supposant l'étoile primaire dans la séquence principale, elle doit avoir une luminosité proche de celle du Soleil, ce qui permet d'en déduire l'ordre de grandeur de sa distance, soit 100 parsecs, ou un peu plus de 300 années-lumière. Messier 40 est sans aucun doute Winnecke 4, mais Mallas et Kreimer rappelle l'observation par Hevelius d'une autre étoile, 74 UMa de magnitude 5, distante de plus d'un degré. Quelques versions imprimées du catalogue de Messier ont écarté M40, objet "obscur", malgré sa réalité dans le ciel.
Il faut garder à l'esprit que presque tous les amas de Messier sont membres de la Voie Lactée (la seule exception étant probablement l'amas globulaire M54 qui appartiendrait apparemment à la galaxie elliptique naine du Sagittaire, découverte en 1994). Les autres galaxies contiennent aussi des amas de tout type, qui ne peuvent être détectés qu'avec des instruments extrêmement sensibles.