CO ^ O) III

Cette action a du surtout être très marquée dans les régions centrales de la nébuleuse. Aune distance plus grande du centre où la vitesse angulaire communiquée de proche en proche était moindre, la circulation paraît plus difficile à préciser et il nous faudra avoir recours à d'autres considérations.

2."). PUin (lu inuxiinum des uires et plan êqualorial (le lu nchtileuse. — Nous allons, dans toute la suite, supposer, pour fixer les idées, que le noyau nébulaire tournait au ^ début dans le sens direct. La rotafion des amas dans le plan général de la nébuleuse aura donc lieu dans ce sens, et 1 ensend)le des météores se répandra dans un ellipsoïde de révo-

5 — Cosmogonie.

lution très aplati dont le plan équatorial contiendra les deux appendices spiraloides.

Mais, à y regarder de plus près, on voit que les choses se compliquent du fait que ce plan équatorial de la nébuleuse n'est pas nécessairement en coïncidence avec le plan de circulation des amas. Généralement ces deux plans feront un ang-le quelconque entre eux : dans ce cas, il y aura formation de deux ellipsoïdes emboîtés l'un dans l'autre; le premier intérieur (lig-. 2oi coïncidant avec le plan équatorial de la masse nébulaire dont la rotation amènera les amas autour de ce plan; le second extérieur dans le plan de circulation des météores.

La démarcation ne sera pas aussi nette que sur la figure ci-contre; mais les deux, tendances seront représentées dans le volume total de la nébuleuse.

Fijr. 25. — Si l'axe de rotation de la masse centrale est penché par rapport à la direction générale des météores, il y a une double condensation (deux ellipsoïdes ;.

Il nous suffira de dire, pour mieux préciser, qu'au début, le plan du maximum des aires sera tout à fait distinct du plan équatorial de la masse en rotation.

Toutefois, en vertu d'un théorème de mécanique bien connu, les météores qui s'ajouteront sans cesse à la masse déjà condensée composeront leur vitesse avec celle de rotation des éléments constituant cette masse et tendront à relever l axe du noyau. La dissymétrie s'effacera donc peu à peu, et si la traversée du nuage cosmique dure suffisamment, le plan du maximum des aires arrivera à coïncider sensiblement avec le plan équatorial de toute la nébuleuse: telle est la raison pour laquelle nous adopterons désormais ce plan é([uatorial comme plan de référence.

26. Répartition des vitesses et des circiiltitions dans le plan êQuatorial de la néJndense, — Si le noyau central et les amas des branches de la nébuleuse tournaient dans un vide même relatif, les mouvements auraient lieu suivant la troisième loi de Kepler, et la courbe des vitesses des particules qui décriraient des orbites circulaires serait donnée par la formule

"^' r représentant le rayon des orbites; t' étant l'ordonnée et r l'abscisse.

■^ tj

^^^.Çj.,.

Fig. 26.

L'équation correspondrait à celle d'une cubique à allure hyperbolique AB (fig. 26) dont les ordonnées donneraient les vitesses aux différentes distances de M sur MX. Mais il faut tenir compte des chocs et des résistances. Jusqu'à un certain rayon MM', la masse nébulaire tourne tout d'une pièce et, la vitesse angulaire étant la même de M à AI', la vitesse linéaire croît jusqu'à un maximum; la courbe s abaisse ensuite pour prendre une allure plus conforme à la vitesse déduite des lois de Kepler.

Ainsi, nous constatons déjà qu'en vertu du mouvement de rotation se communiquant de proche en proche à la masse : 1" les régions centrales tournent dans le sens direct ;

2° le point du maximum de vitesse M' s'éloig'ne de M au fur et à mesure de raccroissement de la nébuleuse , puisque le mouvement de rotation s'étend; 3° les amas au delà de M tournent aussi dans le sens direct, mais par rapport à ceux qui sont compris entre MM', les vitesses étant moindres, leur mouvement relatif peut déjà être considéré comme rétrograde.

Tout ceci est résumé dans la ligure 27, (jui représente la nébuleuse vue en plan, mais dans laquelle nous n'avons pas fait fig-urer les branches spirales.

Examinons maintenant ce qui va se passer dans la zone extérieure de la nébuleuse, où, pour simplifier, nous n'avons représenté qu'une branche spirale MM'BAG (fîg-. 28).

Au début, le faisceau des météores se précipitant sur le novau central était de section circulaire correspondant à

Fig. 27. — MM' région centrale où la vitesse angulaire est la même. MM'', région où la vitesse est en décroissance.

celle, de même forme, de la masse nébulaire; mais, à mesure que progressait la construction de l'ellipsoïde aplati, cette section pré.sentait au llux des amas une surface allongée en forme de fuseau (V. en bas de la fig. 28). En se précipitant sur le dos de la courbe BAC, située à la périphérie de la nébuleuse, c'est-à-dire en des régions de circulation extrêmement lente, les météores n'étaient sollicités par aucune force tangentielle appréciable ; les uns se sont répandus sur l'arc AB grossissant le flux de circulation directe, tandis que les autres, tombant sur la portion AC, glissèrent sur elle, déterminant un mouvement rétrograde. Etant donnée la vitesse du nuage cosmique, un grand nombre d'amas

FORMATION D'lNK NÉBULEUSE SPIRALE 69

ont dû continuer leur route suivant la tangente (^D et dépasser le rayon de la sphère d action ; mais quantité d'autres, en raison des chocs, ont perdu une partie de leur vitesse et ont été astreints à circuler sous l'empire de la masse centrale. Le résultat a été une dispersion en forme d éventail, où toutes les trajectoires sont demeurées possibles.

Ainsi s'expliquent ces mouvements constatés dans les nébuleuses, où nous voyons certains amas périphériques s'éloif^ner à grande vitesse du noyau central.

Ce n'est pas tout; pendant que la portion MM'BA avançait dans le sens direct et prenait la position MM'lî'A', la scission

Direcàon ^énêra/e c/es rné^éores

Jléùuleuse <dj^' Çm) ."~~II>- *'<^'? ^'^ coupe

qui tendait à s'opérer en A se comblait grâce au flux incessant des météores. De même AC subsistait, et le mouvement rétrograde continuait à s'étendre jusqu'en arrière, rejoignant le dos de l'arc dans sa seconde position diamétralement opposée '.

On pourrait objecter que les météores parcourant l'arc CB' dans le sens rétrograde ont dû se heurter à la circulation directe des météores contenus dans l'arc A'B' ; mais il y a

' Nous avons cru bon de représenter ce mouvement rétrograde sur la figure 26, en continuant la courbe des vitesses réelles au-dessous de l'axe des X.

lieu de remarquer qu'en passant de la première position à la seconde, la courbe s'est rétrécie par condensation: qu'eniin, fût-elle restée à la même distance de M, le mouvement direct eût été infiniment plus lent que le mouvement des météores venus de AG avec une grande vitesse.

Ainsi, soit que les météores parcourant B'A' dans le sens rétrograde se superposent à la circulation directe de ceux qui vont de A' à B', soit que leurs mouvements propres 1 emportent sur ceux de leurs adversaires , il se crée sans aucun doute, derrière la masse M, une région rétrograde continuant celle qui est sans cesse amorcée à l'avant.

Maintenant, si nous considérons que cette portion de la nébuleuse reçoit précisément le flot plus abondant des météores capturés indirectement, qui, eux aussi, sont indiiîérents à l'une ou l'autre circulation, nous voyons que, sur les confins de la nébuleuse, c'est le sens rétrograde qui doit l'emporter et de beaucoup sur le sens direct.

Toutes ces explications paraissent compliquées; un examen attentif de la figure 28 les rendra très claires.

Sans doute, la complexité s'accroît encore dès que nous introduisons une double spirale avec un nombre plus ou moins grand de circonvolutions; mais il suffit que nous avons exposé le principe du mécanisme.

Ce cjuil nous faut retenir de cette étude sommaire peut être résumé ainsi : Quel que soit le stade d'accroissement de la nél^uleuse. il existe près du noyau un disque de condensation où la vitesse angulaire de rotation dans le sens direct est la même pour toutes les particules; plus loin, une région à circulation directe encore, où nous remarquons un maximum de vitesse; enfin nous rencontrons, sur les bords de la nébuleuse, une région de circulation rétrograde où les mouvements peuvent aussi atteindre les plus grandes vitesses constatées. Pour cette raison, l'attraction de la masse centrale n'y est pas toujours prédominante; on peut même ajouter qu'elle l'est d'autant moins que croit davantage le rayon du disque équatorial.

A partir d'une certaine distance, en efTet, la vitesse propre

FORMATION d'UNE NIÏBULEUSE SPIRALE

des météores l'emporte sur cette attraction, et c'est sans doute là une des causes auxquelles on doit attribuer une limite à l'accroissement des nébuleuses.

27. Circulation dans les plans (}l)li(iues par rapport au plan êipiatoriat. — Il résulte du mécanisme de la capture tel que nous l'avons décrit, (jue les amas circulant svu' des plans méridiens ou oblicjues par rapport au plan équatorial devraient être tous destinés , comme les autres, en raison des chocs sur l'axe de symétrie, à retomber directement sur la masse centrale ; mais, pratiquement, les choses

Fij;-. 29. l^iK- ^^■

Choc en A entre amas m', m", iné^^aux. Choc en A en dehors de l'axe de symé-

dans le plan équatorial. trie dans un plan (tbliquc.

La circonférence en pointillé représente la limite de la sphère d'action.

ne se passent pas avec cette ré<i^ularité mathématique. Il faut tenir compte d'une certaine hétéro^^énéité ; les amas ne peuvent pas tous être rigoureusement égaux, la direction de la résultante ne sera donc pas toujours sur l'axe de symétrie (fîg. 29). Parfois aussi, les chocs n'auront pas lieu sur cette droite ; c'est ce qui arrivera pour des amas ayant pu, par hasard, la traverser sans heurt; la rencontre, dans ce cas, ne s'opère peut-être que dans la portion rentrante de leur trajectoire (fig. 30). Quoi qu'il en soit, le résultat sera à peu près le même dans les deux cas : si les vitesses après le choc sont encore suffisantes pour permettre aux amas de franchir le rayon d'action, ceux-ci seront à jamais perdus pour la nébuleuse et se verront dispersés dans toutes les directions; si, au contraire, la perte de vitesse est telle que

la trajectoire soit une courbe fermée dont l'aphélie ne sorte pas de la sphère d'action, l'amas sera lancé sur une orbite plus ou moins inclinée par rapport au plan équatorial. On comprend qu'ici, tous les cas demeurent possibles; à côté d'ellipses presque circulaires, nous devrons rencontrer des trajectoires voisines de la parabole, et il n'y a pas de raison pour une prépondérance de la circulation directe sur la circulation rétrograde. Ainsi s'explique sans eifort d'imagination la construction d'un monde cométaire.

Toutefois, la condensation peut encore avoir lieu pour ces amas échappés miraculeusement à la grande mêlée centrale ; notons, en elTet, que deux fois au cours de chacune de leurs

Fig. 31. — Diminution de Tinclinaison de l'orl^ite a'-<a après la rencontre sur le plan équatorial.

révolutions, c'est-à-dire à leurs nœuds, ils sont astreints à traverser le disque équatorial; ils ne pourront donc échapper à des rencontres. Le résultat sera celui que j'ai déjà indiqué dans le Problème solaire, à propos de la condensation du Soleil ' : généralement, inclinaison plus prononcée du plan de l'orbite, déviation du grand axe et delà ligne des nœuds, déformation de la trajectoire dont l'excentricité diminuera ; et c'est ainsi que, par une série de courbes gauches, l'amas se rapprochant sans cesse du plan équatorial finira par se confondre avec celui-ci : c est ce que montrent les figures 31 et 32.

Comment, dès lors, expliquer la présence, dans notre propre système, de ces astres vagabonds si nombreux que Kepler a pu assimiler les comètes aux poissons peuplant

' Th. Moreux : Le Problème solaire. Paris, 1900, lr« édition.

FORMATION d'UNE NÉBULEUSE SPIRALE 73

locéan? D'une façon assez simple. Les amas qui ont subsisté sont surtout les derniers venus, qui ont pu circuler plus librement, alors que la condensation avancée avait, en partie, vidé le disque aplati où tournaient les deux branches spirales; ils restent comme le lémoig-nage de l'ancienne circu-

Fi^. 32, montrant la li'ajci'toire d'nn amas cléc-ri\anl primitivement une orbite dans un plan oblique mH'm H, orbite primitive. Après les rencontres successives H, H', R", R'", la trajectoire s'incline et les nœuds se déplacent,

lation rétrograde, beaucoup plus importante autrefois qu'à l'heure actuelle.

28. Résumé des stades d'évolution d'une nébuleuse spirale» — Résumons maintenant, d'un point de vue plus large, les résultats acquis concernant la circulation des météores au cours de l'évolution nébulaire.

Un flux de météores se précipitant sur une masse attirante, ou passant dans sa sphère d'action, est indill'érent au mouvement direct ou rétrograde, mais le sens de rotation du noyau central assure la prépondérance de l'une ou l'autre circulation dans ou vers le plan équatorial de la nébuleuse.

En supposant une rotation directe du noyau , nous aurons un disque lenticulaire à densité décroissante du centre vers les bords, avec formation de deux branches spirales au sein de la masse. Ces deux branches recourbées indiquent en même temps les régions où les mouvements quasi-circulaires demeurent seuls possibles.

Dans les plans méridiens ou obliques, la circulation olFre les deux sens indifféremment, mais le sens direct s'affirme de plus en plus k mesure que nous approchons du plan équatorial.

A toutes les phases de la formation , la circulation rétrograde a été possible dans les régions extérieures de la nébuleuse, au sein du plan équatorial; mais cette circulation, en sens contraire des parties centrales, n'a pu subsister, sans être gênée, qu'à la fin de la capture météorique, c'est-à-dire après que la nébuleuse eût (juitté le nuage cosmique lui ayant donné naissance.

29. Accord des résultats thôoriques avec les observations ; comment ils expliquent les circonstances accompagnant les Nova». — Nous préciserons davantage toutes ces données lorsque nous appliquerons ces principes nouveaux à la construction du monde solaire ; mais dés maintenant nous devons faire remarquer de quel jour nouveau s éclairent les faits en apparence contradictoires révélés par l'observation. Nous comprenons comment nos investigations décèlent au sein de ces objets énigmatiques que so.it les nébuleuses des mouvements de sens contraires , surtout à la périphérie de ces gigantesques formations; nous avons l'explication de ces vitesses énormes relevées par le spectroscope dans les parties éloignées du noyau, puisque rien ne s oppose à la rapidité des météores voguant dans un milieu pratiquement sans résistance; puis celle de la lente révolution des régions centrales, qui, à 5 minutes d'arc du centre, ramène les matériaux aux mêmes endroits après un intervalle de 85000 ans'. Nous commençons enfin à entrevoir la solution de ce paradoxe déconcertant que les nébuleuses spirales peuvent se dilater, tout en se contractant.

11 y a mieux encore : le mécanisme de la capture nous montre que la formation et l'extension des branches spirales peuvent, en certaines occasions, être extrêmement rapides, et

1 Observation de Van Maanen clans la nébuleuse Messier 101.

nous voilà orientés vers la solution du fameux problème des Novœ. On sait que les astronomes désif^nent par cette appellation des étoiles dites nouvelles, mais qui probablement sont des astres dont l'éclat augmente subitement en quelques heures, pour diminuer ensuite lentement et par soubresauts.

Toutes sortes d'hypothèses ont été envisagées pour expliquer semblal)le phénomène. Les uns y ont vu le résultat de la collision de deux astres, mais les observations spectroscopiques ont fait abandonner cette impressionnante théorie. D'autres ont pensé aux marées provoquées par l'approclie dune grosse masse perturbatrice agissant sur un soleil à son déclin; c'est l'hypothèse de l'explosion qui fut en honneur il y a quelques années.

Cependant, des faits récents ont montré dans quel dédale de complications sont acculés les partisans de cette manière de voir. La plupart des Novœ, après une courte période d'éclat, deviennent le centre d'une véritable nébuleuse. Un cas typique de ce genre fut celui de la Nova Persée découverte le 22 février 1901. Au mois de juillet suivant, le spectre de l'étoile nouvelle présentait nettement les particularités des nébuleuses planétaires. Au commencement du mois d'août, la principale radiation du nébulium y était prépondérante; mais, à la fin du même mois, on vit se produire un fait inattendu qui allait ouvrir aux chercheurs la voie des plus audacieuses spéculations K

Des photographies longuement exposées montrèrent en eifet autour de la Nova des masses nébulaires irrégulières dont l'ensemble représentait, à la lin de septembre, une vaste formation spirale. L'examen des clichés antérieurs fournit en outre la preuve que le développement de ce voile nébuleux avait débuté avec l'apparition soudaine de l'astre -.

' V. à ce sujet Th. Moreux : Les .Vora? et la Conslitulion de l'Unircrs, dan?, Scienlia, févr. 1916. Con.suller aussi Bail. Soc. Aslr. de Fr., pa.ssiin : annf'e 1902 et p. 79.

* Dans ces cas, la préexistence des nébuleuses prouve seulement que l'étoile, lors de la rencontre avec le nuage cosmique, n'avait pas acquis un éclat suffisant pour attirer l'attention; la phase maximum du cataclysme n'eut lieu que plus tard. D'ailleurs, à part un cas bien connu, celui de

Ce fut alors que les astronomes se perdirent en conjectures; on ressuscita la théorie d'Arrhénius et plusieurs inclinèrent à penser que l'étoile, en explosant, avait l"a])riqué une nébuleuse; nous avons déjà dit linsulfisance de cette hypothèse (V. n*'* 3 et 4); d'autres pensèrent sérieusement à la rencontre de l'étoile avec une nébuleuse préexistante ; mais alors il faut expliquer comment l'étoile s'est maintenue, malgré sa vitesse propre, constamment au centre de la nébuleuse ' .

Dans notre théorie , l'explication ne souffre aucune difficulté ; c'est l'étoile elle-même qui, traversant un nuage cosmi([ue, a capté les météores et a déterminé la formation dune nébuleuse spirale. La précipitation de l'essaim sur la masse de l'étoile a été suffisante pour provoquer dans la photosphère de l'astre une activité inusitée : explosions, protubérances, jets coronaux , création d'une atmosphère plus volummeuse et plus dense; puis, la capture continuant, les météores se sont répartis autour de la Nova, suivant les deux branches spirales, d'après le mécanisme que nous avons longuement décrit.

Depuis, l'examen des circonstances dans lesquelles apparaissent les Novœ a montré que l'étoile temporaire de Persée n ofTre pas un cas absolument spécial. Les étoiles nouvelles de I8(i0, 188o et 1895 ont paru plongées à l'intérieur de nébuleuses préexistant à leur apparition; d'autre part, ces astres éphémères terminent généralement leur courte exis-

1 étoile temporaire de 1«76. tous les autres ont montré que la Xova existait dans le ciel en tant qu'étoile faible. La Nova de 1876 était peut-être à la limite de visibilité. Découverte dan=; le Cygne le 24 nov^enibre 1876, elle ne donna sur les clichés antérieurs à cette date aucune trace de luminosité. 11 faut aussi admettre que les étoiles nouvelles peuvent proNcnir de la rencontre d'un astre noir avec un nuajre de météores. Ce qu'il y a de plus remarquable dans ces apparitions, c'est qu'elles ont lieu au voisinage de la Voie lactée, là précisément où nous rencontrons les courants de matière noire en pins j^n-unde abondance.

• Assez récemment, on a encore émis l'idée qu'un a«tre, soleil brillant ou éteint, pouvait rencontrer les nébuleuses spirales errant dans le ciel, car les cas de nébulosités spiralo'ides se multiplient dans les A'orœ : il est vraiment {grotesque de supposer que le soleil en marche vise toujours le centre de la nébuleuse, comme un tireur inleUij^ent vise le centre d'une cible!...

FORMATION d'uNE NÉBULEUSE SPIRALE 77

tence en émettant un spectre nébulaire ; tel fut le cas des Novcp de 1(S76, de 1893 et de plusieurs autres découvertes par \Ime Fleming-, notamment celles de 1891 et 1900.

Une association aussi intime et aussi fréquente des deux phénomènes prend dès lors une valeur particulière, si nous avons soin surtout de la rapprocher de nos théories, auxquelles elle apporte une confirmation si éclatante, que nos lecteurs nous sauront j^ré de ne l'avoir pas nég-ligée.