Les étoiles

 

Au premier coup d'oeil, elles semblent toutes pareilles. Pourtant, les étoiles sont souvent très différentes. Pour dresser le portrait, les astronomes étudient leurs lumières par toutes sortes de méthodes : ils ont en quelque sorte parler la lumière.

 

 

L'éclat des étoiles

 

Dans le ciel, les étoiles apparaissent plus ou moins brillantes. Leur éclat dépend de la quantité de lumière qu'elles émettent mais aussi de leurs distances. On l'exprime par un nombre, la magnitude. Plus qu'une étoile brillante, plus le nombre qui exprime sa magnitude est petit. Une étoile qui a une magnitude de moins qu'une autre est deux fois et demie plus brillante ; si elle a cinq magnitudes de moins, elle est cent fois plus brillante. Les étoiles les moins brillantes que l'on puisse voir à l'oeil nu sont de magnitude six. Avec des jumelles, ont atteint une magnitude 9. Avec les plus puissants télescopes actuels, on détecte des astres de magnitude 26, 100 millions de fois moins brillantes que les plus faibles visibles à l'oeil nu. Pour comparer la lumière des étoiles, c'est-à-dire la quantité de lumière qu'elles envoient dans l'espace, les astronomes ont défini une magnitude absolue, indépendante de la distance.

 

 

La couleur et la température

 

Les étoiles n'ont pas toute la même couleur : parmi les plus brillantes, Sirius et blanche, Véga bleutée, Aldébaran et Antarès rougeâtre... Cela tient à la plus ou moins grande  chaleur de leurs surfaces.

Quand on chauffe une barre de fer, elle passe par diverses couleurs à mesure que sa température augmente : d'abord rougeâtre, elle vire à l'orange, puis ou jaune et au blanc. De même, la couleur des étoiles nous renseigne sur la température de leurs surfaces : une étoile blanche est plus chaude qu'une rouge et moins qu'une bleue. Les étoiles les plus chaudes sont bleues : la température de leurs surfaces dépasse parfois 30'000 °C.

L'étude de la lumière d'une étoile ne nous renseigne pas seulement sur la température de l'étoile, mais aussi sur la composition chimique, son mouvement, etc.

Tout ce que nous savons des étoiles, c'est leurs lumières qui nous l'apprend. Ces informations sont contenues dans le spectre des étoiles, que l'on retient en décomposant leurs lumières en ces différentes couleurs.

La distance des étoiles

Si l'on observe une étoile assez proche de la Terre à six mois d'intervalle, c'est-à-dire à deux époques où la Terre et dans des positions opposées sur son orbite, on ne la voit pas exactement à la même place sur le fond du ciel. Connaissant le diamètre de l'orbite terrestre (300 millions de kilomètres), on peut alors calculer l'angle selon lequel l'étoile semble s'être déplacée dans le ciel. La distance de l'étoile à la Terre s'obtient à partir de la valeur de la moitié de cet angle. Cette méthode n'est applicable qu'aux étoiles les plus proches. Pour les autres, les angles à mesurer sont trop petits. On ne peut évaluer leurs distances à la Terre que par des méthodes indirectes. Les étoiles, même les plus proches, son si lointaine qu'il est difficile d'exprimer leurs distances en kilomètres. On préfère utiliser une unité beaucoup plus grande : années-lumière. C'est la distance que parcourt la lumière en un an dans le vide. La lumière est ce qu'il y a de plus rapide. Elle parcourt environ 300'000 km par seconde dans le vide. L'étoile la plus proche est à une distance de plus de quatre années-lumière. C'est étoiles, nommée Proxima, est situé dans la constellation du Centaure. Bien souvent, la lumière qui nous arrive d'une étoile a été émise il y a des centaines ou des milliers d'années !

 

De la naissance à l'âge adulte

La naissance d'une étoile s'effectue sur des millions d'années, en plusieurs étapes : à l'intérieur d'un nuage moléculaire se formant des globules qui se transforment en protoétoiles, puis en étoiles.

Les nuages moléculaires

Dans l'espace se trouvent d'immenses nuages de gaz et de poussières : les nébuleuses. Dans certaines d'entre elles, la matière est plus dense et plus concentrée : elle forme des nuages moléculaires. Ceux-ci sont si grands que la lumière mais des dizaines d'années pour les traverser. Leur masse peut atteindre plusieurs centaines de milliers de fois celle du Soleil. Leur matière est très froide (-250 à -260 °C). On les appelle nuages moléculaires parce que les gaz qu'ils renferment sont présents surtouts sous forme de molécules, c'est-à-dire d'assemblage d'atomes. Chaque nuage moléculaire est en fragile équilibre. Sous l'effet d'une perturbation extérieure (par exemple l'onde de chocs provenant d'une explosion d'une étoile proche), cet équilibre peut se rompre. Une partie du nuage s'effondre alors sous son propre poids et sa matière commence à se contracter. Puis le nuage se fragmente en petits amas de matières.

Les globules

Ces débris issus de la fréquentation de nuage moléculaire se transforment lentement en de grosses bulles sombres, que l'on appelle des globules. Un globule typique à la taille du système solaire et une masse allant de un à deux cent fois celle du Soleil. C'est un objet encore très froid est très sombre. Peu à peu, il devient plus dense et plus chaud, puis se transforment en une protoétoile qui commence à briller.

Les protoétoiles

La matière des protoétoiles continue à se contracter. Les protoétoiles apparaissent enveloppées d'un cocon de gaz. Elles brillent, mais leur éclat est très irrégulier. Des jets de gaz très rapide s'échappent dans la direction de leurs pôles. Lorsque, au centre, la température atteint 10 millions de degrés, des réactions nucléaires s'amorcent : une étoile est née. Le temps nécessaire à une protoétoile de devenir une étoile dépend de sa masse : il atteint 30 millions d'années pour une étoile comme le Soleil, mais, pour une étoile 10 fois plus massive, il ne dépasse pas 300'000 ans.

Une jeune étoile

Une fois allumées, les étoiles tirent leur énergie, pendant la majeure partie de leur vie, de la fusion d'hydrogène en hélium qui s'effectue dans leurs régions centrales. Mais ce processus dure plus ou moins longtemps selon la masse de l'étoile. Pour une étoile comme le Soleil, il se prolonge pendant 10 milliards d'années, mais, pour une étoile trois fois plus massive, il s'épuise en 5 millions d'années et, pour une étoile 30 fois plus massive, en 6 millions d'années seulement. Les étoiles les plus lourdes à la naissance sont les plus lumineuses.

 

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