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La vie et la mort des étoiles
Tout feu tout flamme Quand on voit briller les étoiles dans le ciel nuit après nuit, restant éternellement à la même place, on a du mal à imaginer qu'elles évoluent dans le temps. Il y a 2000 ans on croyait que les étoiles étaient attachées au ciel ou qu'il s'agissait de petits trous pratiqués dans la voûte céleste qui laissaient entrevoir le feu qui se trouvait derrière. Ce n'est qu'au XXe siècle que les astronomes comprirent réellement ce qu'étaient les étoiles et qu'ils découvrirent que Soleil faisait partie de leur famille. Aujourd'hui nous savons où et comment les étoiles naissent, comment elles passent leurs vingt ans avec insouciance, subissent ensuite des sursauts d'éclats et grossissent en prenant de l'âge pour finir par mourir parfois violemment, un peu à l'image de la vie des hommes... La naissance d'une étoile Le Soleil ainsi que toutes les étoiles que tu vois dans le ciel sont nées dans un immense nuage de gaz et de poussière dont le centre plus dense et très chaud a fini par s'illuminer. Comment cela s'est-il produit ? Il faut imaginer un endroit de l'espace contenant beaucoup de gaz et de poussière, un nuage protostellaire si vaste qu'il est 10 ou 100 fois plus grand que le système solaire actuel. Lorsque ce nuage est isolé dans l'espace et très dense on l'appelle un proplyde. Il en existe beaucoup dans la constellation d'Orion. Sous l'effet de la gravité, ce nuage de gaz et de poussière se met à tourner sur lui-même et se contracte de plus en plus, émettant des jets de gaz perpendiculairement au disque. Au centre, la température commence à augmenter et dépasse bientôt 1000°C. Le nuage continue à se contracter et finalement le centre devient si dense qu'il atteint une température d'un million de degrés et une pression titanesque. A ce moment là, il se produit des réactions nucléaires et le noyau commence à briller de lui-même. En l'espace de quelques centaines de millions d'années une étoile est née ! Juste après cette période, les planètes se forment à partir des nappes de gaz et des poussières restées à l'écart du centre. C'est ainsi que s'est formé le système solaire voici 4.6 milliards d'années.
A l'inverse du Soleil, la majorité des étoiles vivent en couple, formant des systèmes binaires ou multiples. Parfois ces couples sont des illusions d'optique car les deux étoiles ne tournent pas l'une autour de l'autre. La planète Jupiter aurait pu devenir une étoile si elle avait été plus massive et aurait alors formé un système double avec le Soleil. Il existe également des étoiles variables. Au cours de leur vie leur luminosité varie de façon périodique ou irrégulièrement. Certaines changent d'éclat parce qu'un compagnon plus sombre tourne autour d'elle et affaiblit leur lumière comme durant une éclipse, c'est le cas de l'étoile Algol dans la constellation de Persée que tu peux observer à l'oeil nu. Ce changement de brillance n'est donc pas dû à une modification physique de l'étoile. On appelle ces étoiles des binaires à éclipse. D'autres étoiles changent d'éclat en quelques heures ou quelques jours avec la régularité d'une horloge, ce sont les Céphéides. Combien de temps vit une étoile ? La durée de vie d'une étoile dépend de sa masse. Le Soleil par exemple est peu massif et est une petite étoile pas très chaude, dont la température est d'environ 6000°C à la surface et de 15 millions de degrés dans le noyau. Il devrait vivre environ 10 milliards d'années et calmement. Ensuite, lorsqu'il aura consommé presque tout son hydrogène, il va se dilater jusqu'à atteindre l'orbite de Vénus ou peut-être celui de la Terre, grillant tout sur son passage tout en devenant rouge et donc moins chaud. C'est la phase de géante rouge. Devenu gigantesque, sa surface extérieure va perdre du gaz puis il va assez rapidement se dégonfler pour finalement plus petit qu'une planète (1500 à 50000 km de diamètre), c'est la phase de naine blanche.
La mort d'une étoile Lorsqu'une étoile devient une naine blanche ou rouge, sa taille n'est pas plus grande que celle de la Terre et elle brille encore un peu juste avant de mourir. Elle s'éteint alors au bout de plusieurs milliards d'années et devient sombre et invisible dans le ciel. Sa surface devient solide puis glacée. Si une étoile est beaucoup plus lourde que le Soleil, elle brûle littéralement ses vingt ans, vit tout au plus quelques centaines de millions d'années et meurt de ce fait beaucoup plus tôt et dans une mort très violente. Les "petites" étoiles jusqu'à 8 fois plus massives que le Soleil finissent leur vie sous forme d'étoile géante et perdent une partie de leur atmosphère dans l'espace. Ce gaz prend l'aspect d'une bulle en expansion qu'on appelle une nébuleuse planétaire. Ensuite, ce qui reste de l'astre se transforme en étoile naine qui va progressivement se refroidir. Les étoiles dépassant 8 ou 10 fois la masse du Soleil mênent une vie très agitée. Leur noyau est tellement massif et dense qu'il atteint une température qui dépasse 3 milliards de degrés ! Tellement instables ces étoiles deviennent des supergéantes rouges ou bleues et finissent par exploser : c'est le phénomène de supernova. Il donne naissance à une immense bulle de gaz qui se dilate dans l'espace qu'on appelle le vestige ou le rémanent de supernova, SNR en abrégé.
Pendant ce temps le reste de l'étoile, c'est-à-dire son noyau s'effondre et implose sous son propre poids. Il se contracte très rapidement jusqu'à mesurer quelques dizaines de kilomètres de diamètre; selon sa masse, il devient une étoile naine blanche ou une étoile à neutrons. Une naine blanche ou une étoile à neutrons étant très chaude, elle continue à briller durant quelques centaines de millions d'années puis se refroidit et disparaît, se transformant en un petit astre sombre et froid à la surface solide. Parfois, l'effondrement d'une étoile massive peut former un trou noir. Le trou noir ou l'effondrement extrême Il existe différents types de trous noirs mais le plus commun est le dernier stade de l'évolution d'une étoile massive arrivée à la fin de sa vie. L'étoile s'est effondrée sur elle-même et sa masse est tellement élevée qu'elle est devenue dix fois plus petite qu'une étoile à neutrons et mesure seulement quelques kilomètres de diamètre. Si le trou noir est très massif, il peut-être beaucoup plus grand et même plus grand que le Soleil et s'il se trouve au centre d'une galaxie, il peut même être plus grand que le système solaire ! Son attraction est si forte qu'elle empêche même la lumière de s'échapper de sa surface, d'où son nom de trou noir. Bien qu'un trou noir soit invisible, les plus grands attirent tellement de matière qu'ils sont entourés d'un gigantesque nuage de gaz qui tourbillonne autour d'eux avant d'être englouti. Si on ne peut donc pas observer le trou noir directement, on peut observer la matière qui tombe sur lui et les effets secondaires qu'elle produit dont la chaleur et les autres rayonnements qu'elle émet dans l'espace.
Si le trou noir n'est pas entouré d'un anneau de matière, on peut s'en approcher de beaucoup plus près que d'une étoile car il est un million de fois plus petit. Mais soudainement, comme s'il y avait un trou sans fond, on est happé par sa force d'attraction à laquelle rien ne peut résister. On a déjà découvert des trous noirs dans l'univers, surtout dans des galaxies, et les plus grands sont capables d'attirer et d'engloutir des étoiles entières sans les déchiqueter. Les trous noirs sont les objets les plus mystérieux de l'univers et personne ne sait exactement ce que devient la matière qu'ils ont engloutie. Cela reste l'une des plus grandes énigmes de la science. Prochain chapitre Retour à L'astronomie enseignée aux enfants
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