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 La fin des étoiles légères

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Naos
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Masculin Nombre de messages : 2325
Localisation : Liège
Date d'inscription : 09/03/2005

MessageSujet: La fin des étoiles légères   Dim 11 Sep - 14:15

La fin des étoiles de type solaire, c'est à dire de 0,7 à 8 plus lourdes que notre Soleil, subissent une fin plutôt douce en comparaison aux étoiles plus massives, mais tout de même assez spectaculaire.

La fin d'une étoile comme le Soleil est amorcé par une situation de déséquilibre : les réactions de fusion thermonucléaire, celles qui créent des noyaux d'atomes plus lourds par l'amalgamme de noyaux plus légers en libérant de l'énergie, ne se déroule plus à un rythme suffisant pour faire face à la gravitation propre de l'étoile, gravitation qui tend à la faire s'effondrer sous son poids. Dans la situation du Soleil, ces réactions s'arrêteront au carbone, même si un peu d'oxygène apparaîtra avec lui.

Alors le coeur de l'étoile se contracte, faute de soutien, mais en même temps les couches de gaz de l'étoile qui entourent directement le noyau se réchauffent et se mettent elles aussi à entrer en fusion. L'énergie libérée par cet allumage repousse les couches extérieures, faisant enfler l'étoile démesurément. On pense que le Soleil, au plus fort de son gonflement, engloutira les planètes Mercure et Vénus, et embrassera l'orbite de la Terre, grillant cette dernière au passage. La surface rayonnante augmentant, mais la l'énergie libérée étant sensiblement la même, la température de la surface de l'étoile chute, elle passe de 6000 à 3500 degrés environ. Cette baisse de la température entraîne un rougissement de l'étoile ; on observe une géante rouge.



Cette géante rouge est, nous l'avons dit, instable. Elle se met à expulser sa propre matière à un taux de plus en plus élevé, sous forme d'un vent stellaire, analogue à un courant de particules s'échappant de la surface de l'étoile. Une géante rouge peut même piquer des crises : ses couches internes subissent un réarrangement brutal, mélangeant la matière du centre et de la périphérie. A chaque sursaut de ce type, une coquille de matière est expulsée de la surface.



La géante se vide de sa matière par le vent stellaire dense et soutenu qu'elle nourrit, mais épuise ses dernières réserves. Le rythme des réactions nucléaires baissent progressivement, et l'effondrement gravitationnel s'amplifie avec la baisse de régime. Mais à ce stade, le carbone et l'oxygène sont devenus des éléments inertes, ils ne peuvent plus servir de carburant : la contraction réchauffe le gaz, mais pas suffisamment pour enclencher des nouvelles réactions : la matière du coeur est comprimée au dela du supportable : les électrons à l'état libre et les noyaux se rapprochent, rendant le coeur très dense ; on parle alors d'état dégénéré de la matière ; cet état ne peut être correctement décrit qu'avec les formules de la mécanique quantique, et possède des particularités étonnantes, comme une conductivité thermique presque parfaite, l'impossibilté d'émettre de la lumière, et une température qui ne dépend plus de la pression. Les électrons et les noyaux, malgré leur charges opposées, se repoussent lorsqu'ils sont pressés trop près les uns des autres. La contraction gravitationnelle s'arrête donc lorsque cette pression dite de dégénérescence devient suffisante pour ce faire.

Lorsque l'atmosphère de l'étoile s'est échappée dans sa quasi-totalité, ce qui prend un bon milliard d'années, il reste le centre proprement dit, qui est - cela dépend de la masse de l'étoile initiale - encore en train de fusionner, ou déjà à l'état dégénéré. Très petite, ce cadavre d'étoile est peu lumineux : on l'appelle naine blanche.

Cette contraction vers la dégénerescence entraîne une hausse énorme de la densité : un centimètre cube de naine blanche, l'équivalent d'un dé à coudre, pèse plus d'une tonne ! Cela vient de la distance moyenne des électrons et des noyaux, qui est divisée par un facteur 100. La diminution de volume correspondante est de 100 élevé au cube, c'est à dire un million. En ordre de grandeur, une naine blanche est de la taille de la Terre, mais de la masse du Soleil. Plus cette naine est massive, plus la compression est forte, et donc plus le volume est petit : les plus petites naines blanches sont les plus denses et les plus massives. Elle ne dépassent pas la limite de 1,44 masse solaire, sinon elle s'effondrent - parfois brutalement - en un astre encore plus déroutant : une étoile à neutrons, mais nous n'en sommes pas là.

Cette naine blanche ou ce coeur mourant émet surtout des rayonnements ultraviolets, car la surface est portée à 100 000 degrés au moment ou elle se dévoile. Ces ultraviolets (inutile de préciser qu'ils proviennent d'une couche périphérique non-dégénérée, vu que celle-ci n'est pas lumineuse) vont exciter tout le gaz éjecté dans la phase de géante : ces couches de gaz deviennent lumineuses par fluorescence, et on peut admirer une nébuleuse planétaire, éphémère, car elle ne subsiste que quelques dizaines de milliers d'années : en s'étendant, elle se dilue et perd de sa luminosité.





Une naine blanche n'étant lumineuse que parce qu'elle est chaude, et que briller lui fait perdre de l'énergie, elle se refroidit, lentement mais sûrement. Elle bleuit, jaunit, rougit, et devient invisible aux yeux humains au fur et à mesure de la diminution de la température de surface : en un ou quelques milliards d'années, elle devient une naine noire, invisible et totalement inerte.
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