Concept d'artiste montrant DG CVn - un système binaire composé de deux étoiles naines rouges - déclenchant une série de fusées éclairantes puissantes vues par le vaisseau spatial Swift de la NASA le 23 avril 2014.
(Image: © Goddard Space Flight Center de la NASA / S. Wiessinger)
Les étoiles naines rouges constituent la plus grande population d'étoiles de la galaxie, mais elles se cachent dans l'ombre, trop faibles pour être vues à l'œil nu depuis la Terre. Leur rayonnement limité permet d'allonger leur durée de vie, bien supérieure à celle du soleil.
Les scientifiques pensent que 20 des 30 étoiles près de la Terre sont des naines rouges. L'étoile la plus proche du soleil, Proxima Centauri, est un nain rouge.
Le terme "naine rouge" ne fait pas référence à un seul type d'étoile. Il est fréquemment appliqué aux objets les plus cool, y compris les naines K et M - qui sont de vraies étoiles - et les naines brunes, souvent appelées "étoiles ratées" car elles ne supportent pas la fusion d'hydrogène dans leurs noyaux.
"Il n'y a pas de véritable définition des naines rouges", a déclaré à Space.com l'astronome Michaël Gillon de l'Université de Liège en Belgique. Gillon, qui étudie les objets stellaires à l'extrémité la plus froide du spectre, faisait partie de l'équipe qui a identifié l'étoile ultra-froide TRAPPIST-1. La naine rouge "se réfère généralement aux étoiles naines avec un type spectral allant de K5V à M5V", a déclaré Gillon.
Formation et caractéristiques
Les naines rouges se forment comme les autres étoiles de la séquence principale. Tout d'abord, un nuage de poussière et de gaz est rassemblé par gravité et commence à tourner. Le matériau s'agglutine ensuite au centre, et lorsqu'il atteint la température critique, la fusion commence.
Les naines rouges comprennent la plus petite des étoiles, pesant entre 7,5% et 50% de la masse du soleil. Leur taille réduite signifie qu'ils brûlent à une température plus basse, atteignant seulement 6 380 degrés Fahrenheit (3 500 degrés Celsius). Le soleil, par comparaison, a une température de 9 900 F (5 500 C). Les basses températures des naines rouges signifient qu'elles sont bien plus lentes que les étoiles comme le soleil.
Leur basse température signifie également qu'ils brûlent moins rapidement grâce à leur approvisionnement en hydrogène. Alors que d'autres étoiles plus massives brûlent uniquement l'hydrogène dans leur cœur avant d'arriver à la fin de leur vie, les naines rouges consomment tout leur hydrogène, à l'intérieur et à l'extérieur de leur cœur. Cela allonge la durée de vie des naines rouges à des milliards d'années; bien au-delà de la durée de vie de 10 milliards d'années des étoiles semblables au soleil.
Classification des naines rouges
Les scientifiques ont parfois du mal à distinguer une étoile naine rouge d'une naine brune. Les naines brunes sont fraîches et sombres, et forment probablement la même manière que les naines rouges, mais les naines brunes n'atteignent jamais le point de fusion parce qu'elles sont trop petites et qu'elles ne sont donc pas considérées comme des étoiles.
"Lorsque nous observons une naine rouge et mesurons son atmosphère, nous ne savons pas nécessairement s'il s'agit d'une naine brune ou d'une étoile - les jeunes nains bruns ressemblent presque exactement à des étoiles ultra-froides", a déclaré Adam Burgasser, astronome à l'Université de Californie, San Diego.
Pour déterminer si un objet céleste est une naine brune ou rouge, les scientifiques mesurent la température de l'atmosphère de l'objet. Les naines brunes sans fusion sont plus froides que 2000 Kelvin (3140 F ou 1727 C), tandis que les étoiles à fusion d'hydrogène sont plus chaudes que 2700 K (4400 F ou 2427 C). Entre les deux, une étoile pourrait être classée comme une naine rouge ou une naine brune.
Parfois, des produits chimiques dans l'atmosphère de l'objet peuvent révéler des indices sur ce qui se passe dans son cœur. Selon Burgasser, la présence de molécules comme le méthane ou l'ammoniac, qui ne peuvent survivre qu'à des températures froides, suggèrent qu'un objet est une naine brune. Le lithium dans l'atmosphère suggère également qu'une naine rouge est une naine brune plutôt qu'une véritable étoile.
Mais les scientifiques peuvent toujours utiliser le terme naine rouge pour décrire à quoi ressemble un objet céleste - petit et sombre - même si l'objet est en fait une naine brune, a déclaré Burgasser.
Une multitude de planètes habitables?
Les planètes se forment à partir du matériau restant sur un disque après la création de leur étoile. De nombreuses naines rouges ont été trouvées avec des planètes qui les entourent, bien que les énormes géantes gazeuses soient rares. Parce que les naines rouges sont plus faibles que les étoiles comme le soleil, il est plus facile de trouver de petites planètes qui peuvent entourer ces gradateurs, faisant des naines rouges une cible populaire pour la chasse aux planètes. NASA Télescope spatial Kepler (qui a fonctionné entre 2009 et 2018) et Satellite de sondage sur les exoplanètes en transit, ou TESS (qui a commencé ses opérations en 2018), ont sondé de nombreuses étoiles naines rouges à la recherche de planètes semblables à la Terre.
Étant donné que les planètes examinées par TESS sont proches d'étoiles brillantes qui ont tendance à être proches de la Terre, il est plus facile pour les télescopes au sol de suivre les observations. En avril 2019, les enquêteurs de TESS ont annoncé qu'ils avaient trouvé la première planète de la taille de la Terre de leur mission, bien que ses conditions ne soient pas idéales pour la vie telle que nous la connaissons.
Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que les naines rouges étaient inhabitables. Leur lumière et leur chaleur limitées signifiaient que la zone habitable - ou la région où de l'eau liquide pourrait se former sur les planètes autour d'une naine rouge - serait très proche de l'étoile, mettant les planètes à portée de rayonnement nocif de l'étoile. D'autres planètes peuvent être verrouillées à l'étoile, avec un côté constamment tourné vers le soleil, provoquant un côté trop chaud et l'autre trop froid.
En 2016, une planète potentiellement habitable a été trouvée en orbite autour de Proxima Centauri (l'étoile la plus proche de la Terre). Et en 2019, les astronomes a annoncé la possibilité d'une deuxième planète en orbite loin de la zone habitable de l'étoile. Au moins sept planètes de la taille de la Terre en orbite autour de la naine rouge TRAPPIST-1, et de nombreuses études suggèrent au moins certaines de ces planètes pourraient héberger la vie.
La fin de la ligne
De minuscules naines rouges peuvent avoir une durée de vie prolongée, mais comme toutes les autres étoiles, elles finiront par brûler grâce à leur approvisionnement en carburant. Quand ils le font, les nains rouges deviennent des nains blancs - des étoiles mortes qui ne subissent plus de fusion dans leur cœur. Finalement, les naines blanches irradieront toute leur chaleur et deviendront des naines noires.
Mais contrairement au soleil, qui deviendra une naine blanche dans quelques milliards d'années, les naines rouges mettront des milliards d'années à brûler leur carburant. C'est nettement plus long que l'âge de l'univers, qui a moins de 14 milliards d'années. Les naines rouges peuvent être un peu sombres, mais comme la tortue, elles gagnent lentement mais sûrement la course de survie.
Ressources additionnelles:
- Lisez la définition d'une naine rouge selon l'Université de Swinburne.
- Découvrez pourquoi les naines rouges pourraient être le meilleur endroit pour trouver une vie extraterrestre.
- Découvrez comment les superflares des naines rouges mettent en danger les planètes.
Cet article a été mis à jour le 6 juin 2019 par Elizabeth Howell, contributrice de Space.com.
