Pourquoi les étoiles et les planètes tournent-elles ? La rotation, le mystère fascinant de la rotation cosmique !

Lorsque l'on nous a enseigné le système solaire à l'école, on nous a montré comment la Lune tourne autour de la Terre, et qu'à son tour la Terre et les autres planètes tournent autour du Soleil, et que le système solaire tourne dans notre galaxie, et que la Voie lactée tourne.

Et en même temps, quand on passe de l'échelle planétaire à l'échelle subatomique, tout tourne aussi : à l'école, on nous a enseigné le modèle planétaire de l'atome de Rutherford, et le modèle atomique de Bohr, où les électrons tournent autour du noyau, bien que cela ne soit pas valable du point de vue de la mécanique quantique.

La rotation semble donc être le mouvement qui régit l'univers. À première vue, c'est vrai, mais il y a des nuances et des exclusions.

Le modèle atomique et l'échelle subatomique

Le modèle planétaire de l'atome est une théorie qui explique la structure de l'atome en la comparant à un système solaire à petite échelle, où le noyau de l'atome est le soleil et les électrons sont les planètes, qui tournent autour du noyau sur des orbites concentriques. Le modèle planétaire a été proposé par Ernest Rutherford en 1911, après la découverte du noyau de l'atome.

En 1913, Niels Bohr améliore le modèle de Rutherford en proposant que les électrons tournent sur des orbites circulaires concentriques à des distances fixes du noyau, dans un modèle transactionnel puisqu'il se situe entre la mécanique classique et la mécanique quantique.

En 1926, Erwin Schrödinger a poussé le modèle atomique de Bohr un pas plus loin en établissant un modèle qui ne définit pas le chemin exact d’un électron, mais prévoit plutôt les probabilités de sa localisation. Ce modèle atomique est connu sous le nom de modèle de la mécanique quantique. Initialement, il ne prenait pas en compte une propriété des particules appelée « spin » qui, bien que le terme « spin » signifie « tourner » ou « rotation » en anglais, ne correspond pas réellement à une rotation, mais à un mouvement similaire.

Ainsi, bien qu'à l'échelle subatomique il semblerait que le mouvement de rotation soit présent, il n'en est rien.

À l'échelle mondiale

Il est bien connu que les planètes tournent autour d'une étoile, comme c'est le cas dans notre système solaire, où les planètes tournent sous l'effet de la gravité du Soleil et de l'inertie générée lors de la formation du système solaire.

Il y a environ 4,5 milliards d'années, notre système solaire s'est formé à partir d'un nuage de gaz et de poussières interstellaires qui s'est effondré. Ce nuage s'est contracté, a tourné et a augmenté en température et en pression. La gravité du nuage a attiré en son centre de la matière qui s'est accumulée et a formé un noyau, où les atomes d'hydrogène se sont combinés pour former de l'hélium, libérant une grande quantité d'énergie et donnant naissance au Soleil.

Le reste de la matière s'est accumulé dans différentes zones et le disque de matière a commencé à tourner par inertie. L'étoile, lorsqu'elle est comprimée, acquiert également ce sens de la rotation, tout comme la matière qui, regroupée, a formé les planètes et leurs satellites.

La plupart des planètes tournent dans le même sens autour du Soleil, mais toutes ne tournent pas dans le même sens autour d'elles-mêmes. Vénus et Uranus tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, tandis que les autres planètes tournent dans le sens inverse.

Il en va de même dans le reste de l'univers, où le spin est généralement hérité de l'étoile mère. Mais il existe certaines structures, les plus grandes connues de l'homme, appelées filaments galactiques, qui ne tournent pas. Le filament galactique le plus grand et le plus massif connu dans l'univers découvert à ce jour, appelé le Grand Mur d'Hercule-Corona Borealis, a une taille impressionnante d'environ 10 000 millions d'années-lumière en longueur et d'environ 7 200 millions d'années-lumière en largeur, et représente environ 11 % du diamètre de l'univers observable. Contrairement aux galaxies, où la matière s'agglomère par un processus de rotation dans un plan, dans les filaments qui forment le réseau cosmique, la matière s'agglomère le long d'une ligne.

Dans le cas de deux comètes, beaucoup ont des orbites qui ne tournent pas, mais ont des trajectoires ouvertes et ne s'approcheront donc du système solaire qu'une seule fois au cours de leur existence.

Pulsars et supernovae

À l'échelle la plus grande possible, nous trouvons le rayonnement de fond des micro-ondes, qui ne tourne pas non plus, car si c'était le cas, cela signifierait que l'univers a une vorticité, c'est-à-dire qu'il se déplacerait comme un cyclone, et les observations nous donnent une grande confiance dans le fait que ce n'est pas le cas.

Les supernovae sont les plus grandes explosions de l'univers, des phénomènes extrêmes et très destructeurs qui libèrent une immense quantité d'énergie, projetant des matériaux dans l'espace à des vitesses allant de 15 000 à 40 000 kilomètres par seconde. Elles se produisent lorsqu'une étoile massive n'a plus de combustible et que son noyau se condense. Ce faisant, sa vitesse de rotation augmente tandis qu'elle devient une étoile à neutrons.

Un pulsar est une étoile à neutrons en rotation rapide qui émet un rayonnement électromagnétique sous forme d'impulsions. Parmi eux, on trouve les pulsars millisecondes, ainsi appelés parce que leur période de rotation n'est que de quelques millisecondes, et ce sont les objets qui tournent le plus vite dans l'univers. Le pulsar le plus rapide observé à ce jour, connu sous le nom de PSR J1748-2446ad, effectue environ 716 rotations par seconde. Certains de ces pulsars tournent si vite que leur équateur se déplace à 20 % de la vitesse de la lumière.

En bref, tout ne tourne pas dans l'univers. Et ce qui tourne ne le fait pas toujours dans le même sens ou à la même vitesse, mais si c'est le cas, c'est grâce à la gravité, à l'élan et à l'inertie.