Le milieu interstellaire

Bien que sa densité soit en général faible, la matière située entre les étoiles joue un grand rôle. C'est à partir d'elle que se forment les étoiles par effondrement gravitationnel. Au cours de leur vie, et surtout pendant la phase finale de leur évolution, les étoiles rejettent une partie de leur matière dans le milieu interstellaire. Cette matière est enrichie en éléments lourds par les réactions thermonucléaires qui ont eu lieu au sein des étoiles. De nouvelles étoiles se forment dans le milieu interstellaire ainsi enrichi. L'évolution de l'Univers est donc caractérisée par un échange continuel de masse entre les étoiles et le milieu qui les baigne. Cet échange a lieu à l'intérieur des galaxies, mais il y a aussi échange de matière entre le milieu interstellaire des galaxies et le milieu intergalactique.

Ces poussières sont formées autour des étoiles à la fin de leur vie, mais elles sont continuellement détruites, altérées et reformées dans le milieu interstellaire. Elles jouent un double rôle. D'une part elles absorbent une grande partie des photons émis par les étoiles, les poussières ainsi chauffées réémettant l'énergie qu'elles ont absorbée par rayonnement thermique dans l'infrarouge moyen et lointain. D'autre part, la surface des poussières est le siège de la formation de nombreuses molécules, notamment de la plus abondante : la molécule d'hydrogène H2. La physique et la chimie interstellaires ont un grand intérêt

Galaxie sous ses différentes phases, ainsi que les processus physiques et chimiques qui y prennent place. Le lecteur se heurtera, comme les auteurs s'y sont heurtés, à l'extrême complexité du milieu interstellaire, qui fait qu'il n'est pas possible de le décrire d'une façon linéaire. De surcroît, notre conception même de ce milieu subit une profonde évolution au moment où nous écrivons, car on réalise progressivement qu'il est le plus souvent turbulent et hors d'équilibre. Mais nous n'en savons pas encore assez pour qu'il soit nécessaire d'abandonner les concepts relativement simples qui ont régi son étude jusqu'à ce jour, concepts qui restent à la base de ce livre et dont le rôle pédagogique subsistera longtemps encore.

Les sept premiers chapitres présentent les différentes composantes de la matière interstellaire, et détaillent leurs principales méthodes d'étude. Les sept chapitres qui suivent sont centrés sur les processus physiques et dynamiques qui régissent son comportement, entre autres les instabilités et l'effondrement gravitationnel qui aboutissent à la formation des étoiles. Le dernier chapitre résume les transformations entre les phases du milieu interstellaire.

Il peut paraître exagérément ambitieux de vouloir écrire un nouveau traité sur le milieu interstellaire après l'ouvrage classique de Spitzer, Physical processes in the interstellar medium [467]. Cependant le sujet s'est considérablement développé depuis la parution de ce livre il y a un quart de siècle. Par ailleurs, il nous semble que le livre de Spitzer, malgré sa haute valeur pédagogique, est souvent très concis et difficile à suivre même par des étudiants avancés. Nous n'avons pas hésité à reproduire certaines démonstrations données dans cet ouvrage, mais avec davantage de détails afin d'éviter au lecteur des efforts inutiles.

Nous avons choisi d'insister sur les méthodes d'étude, qui évoluent relativement peu, plutôt que sur les résultats qui sont souvent rapidement dépassés. Sans prétendre à être complets dans un domaine aussi complexe, nous avons voulu fournir au lecteur l'essentiel des outils nécessaires pour aborder directement la recherche. C'est pourquoi, à côté de tables contenant des données utiles, nous donnons une quantité substantielle de références. Ces références ont principalement été choisies pour leur rôle pédagogique : notre ouvrage n'est pas une revue, et il ne nous est pas possible de donner crédit à tous ceux qui ont développé le sujet.