Les étoiles commencent leur vie lorsque la fusion de l’hydrogène s’enflamme dans leur cœur dense et chaud. Une fois ce processus enclenché, c’est le grand jeu. La force gravitationnelle de toute la masse de l’étoile tente de la comprimer en un point minuscule, mais l’énergie libérée par la fusion pousse vers l’extérieur, créant un équilibre délicat qui peut persister pendant des millions, voire des trillions d’années.
Les petites étoiles vivent incroyablement longtemps. En raison de leur petite taille, elles n’ont pas besoin de beaucoup d’énergie pour équilibrer l’attraction gravitationnelle vers l’intérieur, elles ne font que puiser dans leurs réserves d’hydrogène. En prime, les atmosphères de ces étoiles circulent constamment, faisant descendre de l’hydrogène frais des couches extérieures vers le cœur, où il peut alimenter le feu continu.
Tout compte fait, une étoile naine rouge typique brûlera allègrement de l’hydrogène dans son noyau pendant des trillions d’années. Pas trop minable.
A mesure que ces petites étoiles vieillissent, elles deviennent régulièrement plus brillantes jusqu’à ce qu’elles s’éteignent vaguement, devenant un gros morceau inerte et ennuyeux d’hélium et d’hydrogène qui traîne dans l’univers en s’occupant des affaires de personne d’autre que les leurs.
C’est un triste destin, mais au moins c’est un destin tranquille.
Le grand final
Lorsque les étoiles massives de notre univers meurent, c’est beaucoup plus violent. En raison de la masse accrue de ces étoiles, les réactions de fusion doivent se produire beaucoup plus rapidement afin de maintenir l’équilibre avec la gravité.
Malgré le fait qu’elles soient beaucoup plus lourdes que leurs cousines naines rouges, ces étoiles ont une durée de vie beaucoup plus courte : au bout de quelques millions d’années seulement (ce qui, compte tenu des échelles de temps astronomiques, pourrait aussi bien être la semaine prochaine), elles meurent.
Mais quand les étoiles massives meurent, elles s’éteignent dans toute leur gloire.Leur taille énorme, signifie qu’il y a suffisamment de pression gravitationnelle pour faire fusionner non seulement l’hydrogène, mais aussi l’hélium. Et le carbone. Et l’oxygène. Et le magnésium. Et le silicium. Un bon nombre des éléments du tableau périodique sont produits à l’intérieur de ces étoiles géantes vers la fin de leur vie.
Mais une fois que ces étoiles forment un noyau de fer, la musique s’arrête et la fête est terminée.
Toute cette matière entourant le fer se comprime sur le noyau, mais la fusion du fer ne libère pas d’énergie pour la contrer. Au lieu de cela, le noyau se contracte jusqu’à atteindre des densités si incroyables que les électrons sont poussés à l’intérieur des protons, transformant l’ensemble du noyau en une boule géante de neutrons.
Cette boule de neutrons est capable – temporairement, du moins – de résister à l’effondrement écrasant, déclenchant une explosion de supernova. Une supernova libère plus d’énergie en une semaine que notre soleil n’en libère au cours de toute sa vie de 10 milliards d’années. L’onde de choc et la matière éjectée lors de l’explosion creusent des bulles dans le milieu interstellaire, perturbent les nébuleuses et font même jaillir de la matière des galaxies elles-mêmes…
C’est l’un des spectacles les plus spectaculaires de tout l’univers. Lorsque des supernovas se produisent dans notre coin de la galaxie, les explosions sont suffisamment lumineuses pour apparaître le jour et peuvent même être plus brillantes que la pleine lune la nuit.
Pretty intense, et quelle façon de partir.
Un dernier spectacle
Ce sont les étoiles de taille moyenne qui subissent le pire sort. Trop grosses pour s’éteindre tranquillement dans la nuit et trop petites pour déclencher une explosion de supernova, elles se transforment plutôt en monstres épouvantables avant de finalement se retourner contre elles-mêmes.
Pour ces étoiles moyennes (qui incluent des étoiles comme notre soleil), le problème est qu’une fois qu’une boule d’oxygène et de carbone se forme dans le noyau, il n’y a pas assez de masse l’entourant pour la fusionner en quelque chose de plus lourd. Elle reste donc là, se réchauffant de jour en jour. Le reste de l’étoile réagit à ce brasier dans le noyau, gonfle et devient rouge, produisant une géante rouge. Lorsque notre soleil se transforme en géante rouge, son bord atteindra presque l’orbite de la Terre.
Cette phase de géante rouge est instable, et les étoiles comme notre soleil vont convulser, s’effondrer et se regonfler encore et encore, chaque événement lançant des vents transportant la majeure partie de la masse du soleil dans le système solaire.
Dans son agonie finale, une étoile de taille moyenne crache ses entrailles pour former une nébuleuse planétaire effervescente, de fines volutes de gaz et de poussière entourant le noyau de carbone et d’oxygène désormais exposé au centre. Ce noyau reçoit un nouveau nom lorsqu’il est exposé au vide spatial : une naine blanche.
La naine blanche illumine la nébuleuse planétaire environnante, la dynamisant pendant environ 10 000 ans avant que le cadavre stellaire ne se refroidisse trop pour permettre de tels spectacles lumineux.
Bien que belles et déroutantes à contempler dans un télescope, les nébuleuses planétaires sont les produits de la mort violente et torturée d’une étoile. Séduisantes, oui, mais aussi obsédantes à contempler.
Pour en savoir plus, écoutez l’épisode « Que se passe-t-il quand les étoiles meurent ? » du podcast Ask A Spaceman, disponible sur iTunes et sur le Web à l’adresse http://www.askaspaceman.com. Merci à Mitchell L. pour les questions qui ont mené à cet article ! Posez votre propre question sur Twitter à l’aide de #AskASpaceman ou en suivant Paul @PaulMattSutter et facebook.com/PaulMattSutter.
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