Le télescope spatial Hubble a réalisé une nouvelle image du cœur de la nébuleuse du Crabe, dans la constellation du Taureau. Au centre de la nébuleuse, le vestige de l’étoile supergéante rouge qui a explosé s’éteint lentement, mais cette étoile à neutrons brille encore autant que notre Soleil ! Le champ de cette image mesure environ 3,3 années-lumière, les plus fins détails mesurent 15 milliards de kilomètres. Photo Nasa/ESA/STSCI.

Les astronomes de l’Institut du télescope spatial Hubble viennent de rendre publique une image prise avec le célébrissime instrument, satellisé en 1990, et qui ne cesse depuis un quart de siècle de nous offrir des images du ciel d’une sidérale netteté. La dernière image produite par Hubble nous conte une histoire récente, à l’échelle du cosmos, tellement récente que l’astre que le télescope a photographié est bien plus jeune que l’humanité…
Au matin du 4 juillet 1054, il y a 962 ans, une étoile apparut soudainement dans la constellation du Taureau. Visible en plein jour, cent fois plus lumineux que les étoiles les plus éclatantes de cette région du ciel, Aldébaran, Capella, Procyon, Bételgeuse et Rigel, cet astre extraordinaire était plus brillant que la planète Vénus ou un croissant de Lune ! Cet événement marqua profondément l’humanité en ce début de second millénaire et les chroniqueurs, en Asie et en Europe, le rapportèrent dans leurs mémoires. Quelques mois plus tard, l’astre disparut, la constellation du Taureau reprit son aspect habituel, et « l’étoile invitée » fut oubliée…
Oubliée presque mille ans. C’est en 1950 que les astronomes contemporains retrouvèrent dans les chroniques chinoises de la dynastie Song l’extraordinaire phénomène céleste de juillet 1054 et firent le rapprochement avec un objet énigmatique, appelé nébuleuse du Crabe, se trouvant aujourd’hui dans la même région de la constellation du Taureau. Ils comprirent très vite, en étudiant la nébuleuse du Crabe, qu’il s’agissait des restes d’une étoile disparue : l’astre d’une luminosité inouïe observé en 1054 était une supernova, l’explosion signant la fin cataclysmique d’une étoile supergéante.

La nébuleuse du Crabe, vue à gauche par le Very Large Telescope européen, mesure une douzaine d’années-lumière et est distante de 6500 années-lumière environ. Les filaments de gaz issus de l’explosion de la supernova de l’an 1054 filent à mille kilomètres par seconde dans le cosmos. Dans quelques dizaines de milliers d’années, la nébuleuse, diluée et refroidie, se sera fondue dans le milieu interstellaire, qu’elle aura enrichie de ses éléments lourds, carbone, oxygène, silicium, fer, or… Photos ESO/Nasa/ESA/STSCI.

La nébuleuse du Crabe se trouve à 6500 années-lumière de la Terre. Cette coquille de gaz expulsée lors de l’explosion de la supernova de 1054 s’échappe à plus de mille kilomètres par seconde du lieu de l’explosion, c’est à dire cent fois plus vite qu’une fusée terrestre en partance pour l’espace ! En un peu moins de mille ans, ses filaments d’hydrogène, d’hélium, d’oxygène, d’azote ont déjà parcouru une demie douzaine d’années-lumière, soit plus de soixante mille milliards de kilomètres. La nébuleuse s’étend progressivement, s’agrandissant d’environ cinquante milliards de kilomètres par an. Sur les photographies prises depuis les années 1950, les astronomes peuvent suivre son évolution…
Il est très probable que l’étoile qui a explosé en 1054 était une supergéante rouge, ressemblant à Bételgeuse d’Orion ou Antarès du Scorpion. Cette supergéante, vue sa distance, devait être visible à l’œil nu mais briller modestement, comme ses voisines du Taureau, à l’exception de la brillante Aldébaran. Si l’explosion de 1054 a complètement détruit cette étoile, il demeure cependant, au centre de la nébuleuse du Crabe, un minuscule résidu, appelé étoile à neutrons par les astronomes. Il s’agit de l’ancien cœur nucléaire de la supergéante.
Cet astre dense et brûlant a des caractéristiques surréalistes, dignes d’un roman de Lewis Carroll. Il faut tenter d’imaginer une sphère parfaite, aveuglante, tournant trente fois par seconde sur elle-même. Cette sphère est constituée de neutrons presque collés les uns contre les autres, conférant à la sphère une solidité dix milliards de fois supérieure à celle de l’acier et une densité de l’ordre de un million de milliards : un dé à coudre de cette matière extraterrestre pèserait sur Terre un milliard de tonnes…
De fait, ce vestige de cœur d’étoile qui s’éteint lentement ne mesure qu’une vingtaine de kilomètres de diamètre, pour une masse environ deux fois supérieure à celle du Soleil !
Une extinction toute relative, cependant, car ce minuscule cœur stellaire dénué de réactions nucléaires est aujourd’hui toujours aussi brillant que le Soleil…

Serge Brunier

L’indice UV, calculé par les météorologues, renseigne sur l’intensité des rayons ultraviolets du soleil qui parviennent au sol. – Ph. DiRavenna / Flickr / CC BY 2.0

Disons que vous passez vos vacances au Cap d’Agde. Le soleil brille et, ce jour-là, le bulletin météo prévoit un indice UV de 6, autrement dit un “risque fort” pour la peau. Or, à quelques dizaines de kilomètres de là, à La Grande-Motte, le même jour et à la même heure, l’indice UV n’est que de 4 ! Le risque n’est plus que “modéré”. Pourtant, le soleil brille tout autant. Comment est-ce possible ? Simple : si l’indice UV décrit l’intensité du rayonnement ultraviolet émis par le soleil et le risque qu’il représente pour la santé, il n’est pas une donnée immuable. Bien d’autres paramètres entrent en jeu.

Les nuages, par exemple : selon leur épaisseur, leur couleur, leur forme et leur altitude, ils filtrent plus ou moins les ultraviolets, faisant chuter ou grimper localement l’indice UV. Mais si le ciel est pareillement bleu à La Grande-Motte et au Cap d’Agde ? Alors, ce sont peut-être les aérosols : très nombreux dans l’air en cas de pollution, ils peuvent filtrer 30 à 40 % du rayonnement ! Ce n’est pas tout : la nature du sol modifie aussi la dose d’UV à laquelle nous sommes exposés.

Le soleil tape plus fort à la mer, qui réfléchit les rayons

Ainsi, le sable réfléchit 15 % des UV, l’eau 25 %, un paramètre appelé albédo. La dose de rayons reçue est donc plus forte en mer que sur la plage et bien moindre dans les terres. Par ailleurs, à l’échelle du globe, la couche d’ozone n’est pas sans effet : l’exposition aux rayons ultraviolets augmente là où elle est la plus mince, c’est-à-dire aux pôles, ainsi qu’à l’équateur et en altitude, où le Soleil est le plus proche de la Terre. C’est pour toutes ces raisons que l’indice UV peut varier d’un site à l’autre, même s’ils ne sont pas très éloignés. Il n’est pas un simple indice météorologique. Ce qui donne une idée du travail de Météo France qui, chaque jour, le recalcule à partir de tous les facteurs qui influent sur l’intensité du rayonnement ultraviolet.

En été, chaque jour, l’indice UV varie (sur une échelle
de 1 à 11) en fonction des nuages, de l’épaisseur
de la couche d’ozone et de la pollution. Météo France
pondère cet indice en fonction du type d’UV (A, B ou C)
en présence. Des informations qui permettent d’adapter
sa protection solaire. – © S&V (2015)

L’indice UV est une échelle de 0 à 11

Inventé en 1992, cet indice est devenu une référence pour l’Organisation météorologique mondiale et l’Organisation mondiale de la santé. Il s’étale sur une échelle linéaire de 0 à 11. A chaque échelon, la densité de puissance des rayons solaires qui frappent un mètre carré de sol augmente de 25 mégawatts. L’indice est par ailleurs pondéré pour prendre davantage en compte l’intensité des rayons dont la longueur d’onde est inférieure à 315 nanomètres, c’est-à-dire les UVB.

Car les UV, dont la longueur d’onde est comprise entre 100 et 400 nanomètres, juste avant les rayons X, se divisent en trois catégories : les UVA, les UVB et les UVC. Et ce sont les UVB qui sont les plus agressifs pour la peau. Bien qu’ils ne représentent que 5 % des rayons, ils provoquent le plus de dégâts à court terme : des coups de soleil, bien visibles, aux mutations de l’ADN, plus sournoises. Les UVA sont absorbés plus profondément par la peau et provoquent des dégâts moins visibles, mais tout aussi dangereux à long terme. Et ce, même si la peau est déjà bronzée. La mélanine qui la pigmente a beau absorber 90 % des rayons (dont tous les UVB), les 10 % qu’elle laisse passer suffisent à provoquer des dommages.

Se mettre à l’ombre dès un indice 3

Pour se prémunir contre ces rayons, il faut se mettre à l’ombre à l’heure où le soleil frappe le plus fort, dès que l’indice UV atteint le niveau 3 (“modéré”). A partir de 6 (“fort”), enduisez-vous de crème solaire, portez un chapeau, des lunettes de soleil et mettez-vous à l’ombre durant les trois heures les plus ensoleillées de la journée ; de 8 à 10 (“très fort”), ajoutez une chemise à manches longues et ne vous attardez pas au soleil. Au niveau “extrême”, tout le corps devrait être couvert. Si un indice UV de 8 ou 9 est courant sur les plages françaises, il passe rarement la barre des 10-11. Dans les Andes boliviennes, sur le volcan Licancabur (5 916 m d’altitude), c’est une autre affaire. En raison des effets combinés d’une couche d’ozone naturellement plus mince dans la région, de tempêtes, de plusieurs incendies et d’une éruption solaire survenue quelques semaines avant les mesures, les chercheurs ont enregistré en 2004 le plus fort indice UV jamais mesuré à la surface de la Terre : 43 !

—F.G.

D’après S&V Questions-Réponses n°16

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• Soleil : entre pannes et colères, ses cinq mystères – S&V n°1150 (2013) – acheter ce numéro. Etudié de puis la plus lointaine Antiquité, le Soleil est aujourd’hui sous le regard continuel de satellites et d’astronomes. Pourtant il recèle encore bien des mystères.

• Les UV et la vie — S&V n°896 (1992). Les rayons ultraviolets du Soleil parviennent sur la Terre en plus grande quantité du fait du trou dans la couche d’ozone. Avec quelles conséquences pour le vivant ?