Comme tout être vivant, les étoiles passent par un cycle naturel. Cela commence avec la naissance, s'étend sur une durée de vie caractérisée par le changement et la croissance, et se termine par la mort. Bien sûr, nous parlons ici des étoiles, et la façon dont elles naissent, vivent et meurent est complètement différente de toute forme de vie que nous connaissons.
D'une part, les échelles de temps sont entièrement différentes, d'une durée de l'ordre de milliards d'années. De plus, les changements qu'ils subissent au cours de leur vie sont également entièrement différents. Et quand ils meurent, les conséquences sont, disons, beaucoup plus visibles? Examinons le cycle de vie des étoiles.
Nuages moléculaires:
Les étoiles commencent comme de vastes nuages de gaz moléculaire froid. Le nuage de gaz pourrait flotter dans une galaxie pendant des millions d'années, mais un événement l'amène à s'effondrer sous sa propre gravité. Par exemple, lorsque les galaxies entrent en collision, les régions de gaz froid reçoivent le coup de pied dont elles ont besoin pour commencer à s'effondrer. Cela peut également se produire lorsque l'onde de choc d'une supernova voisine traverse une région.
À mesure qu'il s'effondre, le nuage interstellaire se décompose en morceaux de plus en plus petits, et chacun de ces effondrements se replie sur lui-même. Chacune de ces pièces deviendra une star. À mesure que le nuage s'effondre, l'énergie gravitationnelle le fait chauffer et la conservation de la quantité de mouvement de toutes les particules individuelles le fait tourner.
Protoétoile:
Alors que le matériau stellaire se resserre de plus en plus, il se réchauffe, poussant contre un nouvel effondrement gravitationnel. À ce stade, l'objet est connu sous le nom de protostar. Autour de la protoétoile se trouve un disque circumstellaire de matière supplémentaire. Une partie de cela continue de tourner en spirale vers l'intérieur, superposant une masse supplémentaire à l'étoile. Le reste restera en place et finira par former un système planétaire.
Selon la masse des étoiles, la phase protostarienne de l'évolution stellaire sera courte par rapport à sa durée de vie globale. Pour ceux qui ont une masse solaire (c'est-à-dire la même masse que notre soleil), elle dure environ 1000 000 ans.
T Tauri Star:
Une étoile T Tauri commence lorsque le matériau cesse de tomber sur la protoétoile et libère une énorme quantité d'énergie. Ils sont ainsi nommés en raison du prototype d'étoile utilisé pour rechercher cette phase de l'évolution solaire - T Tauri, une étoile variable située dans la direction de l'amas de Hyades, à environ 600 années-lumière de la Terre.
Une étoile T Tauri peut être brillante, mais tout cela provient de son énergie gravitationnelle provenant du matériau qui s'effondre. La température centrale d'une étoile T Tauri n'est pas suffisante pour supporter la fusion en son cœur. Même ainsi, les étoiles T Tauri peuvent apparaître aussi brillantes que les étoiles de la séquence principale. La phase T Tauri dure environ 100 millions d'années, après quoi l'étoile entrera dans la phase la plus longue de son développement - la phase de séquence principale.
Séquence principale:
Finalement, la température centrale d'une étoile atteindra le point où la fusion de son cœur peut commencer. C'est le processus que toutes les étoiles passent par la conversion des protons d'hydrogène, en plusieurs étapes, en atomes d'hélium. Cette réaction est exothermique; il dégage plus de chaleur qu'il n'en a besoin, et donc le cœur d'une étoile de la séquence principale libère une énorme quantité d'énergie.
Cette énergie commence sous forme de rayons gamma dans le cœur de l'étoile, mais comme elle prend un long voyage lent hors de l'étoile, elle descend en longueur d'onde. Toute cette lumière pousse vers l'extérieur sur l'étoile et contrecarre la force gravitationnelle qui la tire vers l'intérieur. Une étoile à ce stade de la vie est maintenue en équilibre - tant que son approvisionnement en hydrogène dure.
Et combien de temps ça dure? Cela dépend de la masse de l'étoile. Les étoiles les moins massives, comme les naines rouges avec la moitié de la masse du Soleil, peuvent siroter leur carburant pendant des centaines de milliards voire des milliards d'années. Les étoiles plus grandes, comme notre Soleil, resteront généralement dans la phase de séquence principale pendant 10 à 15 milliards d'années. Les plus grandes étoiles ont la durée de vie la plus courte et peuvent durer quelques milliards, voire quelques millions d'années.
Géant rouge:
Au cours de sa vie, une étoile convertit l'hydrogène en hélium en son cœur. Cet hélium s'accumule et l'hydrogène s'épuise. Lorsqu'une étoile épuise son carburant d'hydrogène en son cœur, ses réactions nucléaires internes s'arrêtent. Sans cette légère pression, l'étoile commence à se contracter vers l'intérieur par gravité.
Ce processus chauffe une coquille d'hydrogène autour du noyau qui s'enflamme alors par fusion et fait que l'étoile s'éclaircit à nouveau, par un facteur de 1 000 à 10 000. Cela provoque l'expansion des couches externes de l'étoile vers l'extérieur, augmentant la taille de l'étoile plusieurs fois. On s'attend à ce que notre propre Soleil se gonfle vers une sphère qui atteint tout le chemin jusqu'à l'orbite de la Terre.
La température et la pression au cœur de l'étoile finiront par atteindre le point de fusion de l'hélium en carbone. Une fois qu'une étoile atteint ce point, elle se contracte et n'est plus une géante rouge. Les étoiles beaucoup plus massives que notre Soleil peuvent continuer dans ce processus, remontant la table des éléments créant des atomes de plus en plus lourds.
Nain blanc:
Une étoile avec la masse de notre Soleil n'a pas la pression gravitationnelle pour fusionner le carbone, donc une fois qu'elle manque d'hélium en son cœur, elle est effectivement morte. L'étoile éjectera ses couches externes dans l'espace, puis se contractera, devenant éventuellement une naine blanche. Ce reste stellaire pourrait commencer à chaud, mais il n'a plus de réactions de fusion à l'intérieur. Il se refroidira sur des centaines de milliards d'années, devenant finalement la température de fond de l'Univers.
Nous avons écrit de nombreux articles sur le cycle en direct des étoiles sur Space Magazine. Voici quel est le cycle de vie du soleil?, Qu'est-ce qu'un géant rouge?, La Terre survivra-t-elle lorsque le soleil deviendra un géant rouge?, Quel est l'avenir de notre soleil?
Vous voulez plus d'informations sur les étoiles? Voici les communiqués de presse de Hubblesite sur les étoiles et plus d'informations sur Imaginez l'univers de la NASA.
Nous avons enregistré plusieurs épisodes d'Astronomy Cast sur les étoiles. Voici deux que vous pourriez trouver utiles: Épisode 12: D'où viennent les petites étoiles?, Épisode 13: Où vont les étoiles quand elles meurent? Et Épisode 108: La vie du soleil.
Sources:
- NASA: Comment les étoiles se forment-elles et évoluent-elles?
- NASA: La vie et la mort des étoiles
