Diagramme HR: ce qu’il est, qui l’a inventé et comment il fonctionne
Les étoiles sont certainement les éléments de l’univers qui étonnent le plus l’observateur et l’astronome en herbe. Quand nous les regardons, nous voyons immédiatement quelles sont source de lumière et de chaleur et nous imaginons ou savons que de nombreux éléments chimiques existent en leur centre. Toutefois, quand on observe les étoiles au cours d’une belle nuit, on ne peut voir que des centaines de milliers de petits points lumineux. Alors si vous faites attention, vous remarquerez que certaines arborent une couleur rougeâtre et que d’autres, semblent plutôt emprunter une couleur blanche, bleue ou voir jaune. C’est en tout cas ce que l’on peut voir à l’œil nu ou mieux encore avec une lunette astronomique.
Toujours est-il, ces couleurs sont une indication majeure pour les astronomes, car elles indiquent l’âge des étoiles, leur durée de vie ainsi que leur température.
D’ailleurs, les astronomes ont l’habitude de classifier les étoiles en se basant sur leur température et sur leur couleur. C’est d’ailleurs ce qui a donné naissance au très connu graphique que nous appelons le diagramme de Hertzsprung-Russell.
Et oui, notre ciel bleu constellé d’étoiles ne brille jamais d’un même feu. L’étoile Rigel nous apparaît en effet dans une luminosité bleuâtre alors que Bételgeuse se présente avec son manteau rouge, sans oublier aussi que l’œil humain n’est pas capable de tout voir!
Mais intéressons-nous de plus près à ce qu’on pourrait appeler les analyses graphique des étoiles et en particulier au diagramme HR.
Qui a créé le diagramme HR et quelles sont ses origines?
Avec de rapides explications, vous allez pouvoir entrer dans la peau d’un astrophysicien et comprendre immédiatement pourquoi certaines étoiles se trouvent à droite ou à gauche du diagramme HR.
Le diagramme HR qui est étudié par tous les étudiants du monde en sciences physiques et en astronomie, a été créé en 1910 grâce au travail important de deux astrophysiciens, à savoir Ejnar Herzsprung et Henry Russell.
D’ailleurs, vous remarquez que les deux lettres HR correspondent respectivement au nom Herzsprung et Russel. Pourtant, les deux hommes ont mené leurs recherches en toute indépendance et leurs travaux auront abouti à des conclusions complémentaires mais en grande partie identiques.
Mais pour comprendre les origines du diagramme HR, il faut revenir sur les objectifs des travaux menés par les deux compères Herzsprung et Henry Russell. En fait, les deux astronomes étudiaient les étoiles avec un instrument que l’on nomme spectrographe afin de décomposer et de définir la lumière de ces astres. Ils ont ainsi pu mettre en évidence différentes longueurs d’onde qui ne sont en définitive que des indices sur la température de l’étoile et aussi sur les différents particules chimiques qui la composent.
Comment fonctionne le diagramme HR?
Le diagramme HR fonctionne tout simplement à partir d’une lecture visuelle. Certes, la couleur reste une notion subjective et pour lui donner de la consistance, il faut faire une photographie de l’étoile en noir et blanc en utilisant deux filtres de couleurs différents. C’est justement la différence de luminosité entre les deux photographies qui va permettre d’indiquer si une étoile est plus ou moins bleue. Il s’agit d’une mesure physique véritable et à part entière qui permet de construire un diagramme HR sur lequel des étoiles sont finalement classifiées selon leur couleur.
Sur un diagramme HR, l’astronome va s’intéresser en priorité à ce que l’on pourrait appeler la luminosité intrinsèque d’une étoile. Elle correspond finalement à sa luminosité qui n’est rien d’autre que le résultat de sa véritable température.
C’est d’ailleurs pour cette raison que la luminosité est représentée sur l’axe des ordonnées. Plus l’étoile est massive, plus elle est lumineuse. C’est pourquoi les étoiles les plus chaudes les plus lumineuses sont représentées parmi les géants et les super géant dans le diagramme HR.
Diagramme HR: signification des couleurs et classification des étoiles
Si vous vous amusez à étudier un diagramme HR, vous allez remarquer qu’il classe les étoiles en se basant sur leur luminosité. D’ailleurs, rappelons rapidement que la luminosité d’un corps céleste est tout simplement une manière de nommer son éclat ou encore sa visibilité.
Sur un diagramme HR, les classes du spectre sont en fait étiquetées des étoiles les plus chaudes aux étoiles les plus froides. Concrètement, on utilise les lettres O, B, A, F, G, K, M (et jusqu’à L, N et R) qui ne sont rien d’autre que la représentation de couleur spécifique.
La lettre O matérialise une couleur bleue (un astre très lumineux et très brillant), alors que la dernière lettre M sert à désigner une étoile peu lumineuse, c’est-à-dire de couleur rouge ou rougeâtre. Sur certains diagrammes HR, les étoiles sont représentées sur la ligne supérieure du graphique: les étoiles chaudes sont communément placées à gauche alors que les étoiles qui sont plus froides se trouvent sur la partie droite du diagramme.
Évolution des étoiles et diagramme HR: quel est le lien?
Tous les astronomes savent déjà qu’une étoile fonctionne en essayant de trouver un équilibre entre les pressions développées dans son noyau interne et sa gravité qui a tendance à l’écraser. Mais comment se servir d’un diagramme HR pour comprendre et mieux prévoir l’évolution des étoiles?
C’est d’ailleurs une question très importante pour les disciplines de l’astronomie stellaire.
Pourquoi le diagramme HR est-il important pour l’évolution stellaire?
Chacun sait, qu’une étoile à un rayonnement qui est limité dans l’échelle du temps.
En effet, les étoiles ne sont pas prévues pour vivre éternellement et qu’un jour ou l’autre elles finissent par s’éteindre et par ne plus briller. Mais pour dire les choses le plus simplement possible, la luminosité d’une étoile, c’est-à-dire sa couleur spectrale, est une mine d’informations sur l’état de l’astre et sur son développement. En fait, entre la naissance d’une étoile et sa mort, l’astre va changer plusieurs fois de couleur, d’éclat et même de dimension.
Au début, l’étoile va commencer par consommer son hydrogène et en conséquence des réactions nucléaires, sa couleur sera chaude et rougeâtre. Ensuite, l’astre arbore une couleur plus froide avant de s’éteindre définitivement pour devenir une naine noire. Ce qui prend tout de même plusieurs milliards d’années!