Les étoiles sont l’un des plus beaux êtres célestes. Ils existent dans une grande variété de tailles et de couleurs, en fonction de leur masse et de leur température. Pendant des siècles, ils ont été utilisés dans les scènes romantiques les plus emblématiques des livres et des films, ainsi que dans les romans visuels. Maintenant, de quoi sont-ils faits ?
Composition des étoiles
Les étoiles et le reste de l’univers sont similaires en ce qui concerne la composition. Ces êtres célestes sont constitués d’hydrogène, d’hélium et d’autres éléments. En effet, après le Big Bang, l’Univers était une sphère chaude et dense, semblable au cœur d’une étoile. Il a ensuite continué à se dilater jusqu’à ce qu’il se refroidisse, de sorte que ses composants se répartissent comme suit : 73 % d’hydrogène, 25 % d’hélium et 2 % d’autres éléments.
Les premières étoiles qui se sont formées après le Big Bang étaient énormes. Ils sont très probablement devenus une supernova moins d’un million d’années après leur formation. Ces étoiles ont créé des éléments lourds tels que l’oxygène, le carbone, l’or et l’uranium, entre autres, au cours de leur vie. D’autre part, les étoiles existent depuis le début de l’univers. Certains d’entre eux ont des éléments lourds dérivés de leurs prédécesseurs riches en métaux, tandis que d’autres proviennent de leurs prédécesseurs pauvres en métaux.
Le soleil est le meilleur exemple d’étoile riche en métaux. Il a le même rapport que le reste de l’univers, qui est de 71% d’hydrogène, 27,1% d’hélium, le pourcentage restant contenant des éléments plus lourds tels que l’oxygène, le carbone et l’azote. Même si le Soleil et d’autres étoiles explosent constamment à la suite d’une réaction nucléaire, ils sont si grands qu’il leur faudrait des milliards d’années pour utiliser toute la matière qu’ils contiennent. La libération continue d’énergie, également connue sous le nom de rayonnement électromagnétique, les rend visibles. D’autres étoiles ont une composition similaire au Soleil : 3/4 d’oxygène et 1/4 d’hélium.
Comment savons-nous de quoi sont faites les étoiles ?
Malgré le grand nombre d’étoiles dans l’univers, les scientifiques ont trouvé des moyens de les étudier. Une méthode qu’ils ont utilisée consiste à utiliser des instruments pour étudier la lumière qu’ils émettent. Dans les années 1800, le scientifique William Hyde Wollaston a séparé la lumière blanche du Soleil avec un prisme et a remarqué des lignes sombres dans le spectre de l’arc-en-ciel. Puis, quelques années plus tard, Joseph von Fraunhofer a construit un spectromètre pour diffuser la lumière.
Après avoir analysé les lignes sombres, les scientifiques ont déterminé qu’elles représentent des couleurs qui ne sont pas présentes dans le spectre. C’est parce que les éléments du soleil absorbent les longueurs d’onde de la lumière. Par conséquent, les lignes sombres indiquaient la présence d’hydrogène, de sodium et de calcium, pour n’en citer que quelques-uns.
Malgré son caractère pratique, Philipp Podsiadlowski affirme que cette méthode ne dit à l’astronome que la composition au niveau de la surface, n’atteignant pas le centre.
Une autre méthode utilisée pour étudier des étoiles comme le Soleil est le détecteur Super-Kamiokande (Super-K), qui est situé à 1 000 mètres sous la surface de la montagne. Cet étrange appareil est conçu pour détecter des particules spéciales en son centre et serait capable de détecter 40 particules par jour. La lumière qu’ils créent est faible, mais elle crée un halo qui peut être détecté par les détecteurs Super-K qui recouvrent ses murs.
Pourquoi certaines étoiles sont-elles plus grosses que d’autres ?
Les étoiles viennent non seulement dans différentes couleurs, mais aussi dans différentes tailles. Cela peut sembler choquant, car ils ont à peu près les mêmes composants que les autres êtres célestes depuis le Big Bang. Maintenant pourquoi sont-ils plus gros que les autres ? Le reste de cette section en expliquera la raison.
Il existe des mesures indirectes qui permettent aux astronomes de calculer la taille d’une étoile. La quantité de rayonnement qu’il émet dépend de sa température et de sa taille physique, car la surface est le seul endroit qu’il produit. Pouvoir mesurer la distance, la température et la luminosité apparente d’une étoile permet aux astronomes de déterminer son rayon, qui peut être calculé en utilisant la même formule pour l’aire d’une sphère.
Certaines étoiles mesurent plusieurs kilomètres de diamètre, tandis que d’autres peuvent être aussi grosses que le Soleil. UY Scuti est la plus grande des supergéantes avec un diamètre de 2,4 milliards de kilomètres. Cependant, les astronomes suggèrent que cet exemple ne s’applique pas aux étoiles qui ne font pas partie de la séquence principale, comme le Soleil, qui est constitué d’hydrogène et tire son énergie de sa conversion en hélium. Dans ce cas, sa taille est déterminée par la masse.
Lors de la naissance d’une étoile, la conversion de l’énergie potentielle en énergie cinétique se produit à la suite de la contraction gravitationnelle. Une fois qu’une étoile a acquis suffisamment de masse, elle peut chauffer jusqu’à ce que la fusion nucléaire puisse être déclenchée lorsque l’hydrogène est converti en hélium. Pour les étoiles plus petites, seule une infime fraction de leur masse peut atteindre 4 000 000 Kelvin, et une lente fusion commence. Maintenant, quand il s’agit d’étoiles plus grosses, elles peuvent atteindre des températures de noyau aussi élevées que dix millions de degrés, transformant l’hydrogène en hélium à un rythme plus rapide que le Soleil.
Les étoiles de notre galaxie
La Voie lactée est la galaxie dans laquelle se trouve la Terre. Une bande dense d’étoiles est visible par nuit claire, et certaines d’entre elles sont faciles à repérer sans l’utilisation d’un télescope. La spirale barrée se trouve à environ 100 000 années-lumière de la planète Terre et ses principales constellations sont Persée et Sagittaire. On estime que la Voie lactée contient environ 100 milliards d’étoiles.
La Voie lactée est principalement composée d’étoiles de la séquence principale. Cela signifie qu’ils ont une fusion nucléaire stable en convertissant l’hydrogène en hélium, qui émet des rayons X. Au cours de ce processus, ces êtres célestes rayonnent beaucoup d’énergie, grâce à laquelle l’étoile reste brillante et chaude. D’autre part, des études montrent que les étoiles les plus anciennes vivent dans le halo de la Voie lactée et ont près de 10 milliards d’années.
Le côté primitif de la Voie lactée, qui a créé des soleils et consommé du gaz lors de sa croissance silencieuse, est constitué de vieilles étoiles rouges nées au cours du premier milliard d’années d’existence de l’univers. Faisant partie de la population primitive, ils sont composés de gaz, de poussières et de métaux. Cependant, les étoiles bleues qui composent cette galaxie ont une structure différente, ce qui conduit les chercheurs à croire qu’elles appartiennent à l’autre côté de l’espace. Ils ont également tendance à se déplacer différemment, ce qui a été immédiatement souligné par Amina Helmi de l’Université de Groningen.
Que se passe-t-il lorsque les étoiles meurent ?
Une fois qu’une étoile existe depuis environ quelques milliards d’années, elle commence à mourir. La façon dont ils décident de quitter l’univers dépend du type dont la durée de vie touche à sa fin. Par exemple, des étoiles comme le Soleil ont tendance à rétrécir sous l’effet de la gravité, ce qui se produit lorsqu’elles manquent d’hydrogène. Cependant, les couches supérieures résisteront à la fusion de l’hydrogène.
Le cœur de l’étoile se contracte alors et s’échauffe, ce qui provoque l’expansion des couches supérieures. Une fois que cela se produit, le rayon augmentera, devenant ainsi une géante rouge. Immédiatement après, le noyau deviendra suffisamment chaud pour que l’hélium fusionne avec le carbone, ce qui le fera se dilater et se refroidir. Il éjectera alors de la matière qui se rassemblera autour de l’étoile sur son lit de mort, formant une nébuleuse planétaire. Enfin, se transformant en nain blanc, il se transformera en nain noir. Une étoile comme le Soleil est censée durer un milliard d’années, donc pour l’instant, cela ne devrait pas inquiéter les habitants de la Terre.
Lorsqu’il s’agit d’étoiles plus massives que le Soleil, le processus est très similaire. Ils transforment l’hélium en carbone, mais une fois à court d’hélium, il leur reste suffisamment de masse pour le transformer en oxygène, néon, silicium, magnésium, soufre et fer. Le noyau ne peut pas brûler après s’être transformé en fer, de sorte que l’étoile s’effondre sous sa gravité, la chauffant dans le processus. Il s’effondre ensuite en un noyau de neutrons d’environ 6 miles de rayon.
Ce qui se passe ensuite est aussi déprimant que la chute du héros. Dès que les couches externes tombent à l’intérieur du noyau de neutrons, celui-ci s’effondre et explose, se transformant en supernova. Après cela, la transformation est terminée et beaucoup d’énergie et de matière sont projetées dans l’espace. Tout n’est pas perdu pour autant, car cela permet la formation d’étoiles dans les nuages interstellaires. De plus, cela peut conduire à la formation d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir.
Notre conclusion
Les étoiles sont principalement composées d’hydrogène, d’oxygène et d’hélium, ainsi que d’autres composants, puisqu’elles sont nées en même temps que l’univers. Les scientifiques des années 1800 ont pu déterminer la composition du Soleil en diffusant la lumière blanche du Soleil avec un prisme. Cependant, cette technique ne leur permettait d’étudier les étoiles qu’au niveau de la surface, ils ont donc dû recourir à un détecteur souterrain qui pouvait facilement détecter 40 particules par jour. Ils viennent dans différentes tailles, et cela est principalement dû à leur masse. Les étoiles meurent lorsqu’elles brûlent tout leur oxygène.