L’évolution des étoiles: ce que c’est et comment les étoiles évoluent
Quand nous regardons les étoiles, nous aimons tous, petits et grands, contempler leur lumière à travers la nuit qui inspire depuis toujours de nombreuses légendes. Mais même si elles nous paraissent intemporelles, surnaturelles et éternelles, les étoiles ont aussi leur propre vie et pendant les millions et milliards d’années de leur existence, elles se transforment, changent de taille, sans oublier aussi leur luminosité qui se modifie sensiblement.
En réalité, les étoiles sont le théâtre d’importantes réactions physiques et chimiques et de leur naissance à leur mort, elles connaissent de nombreuses évolutions et changements qui nous informent sur leurs différents stades de vie.
Qu’est-ce que l’évolution des étoiles?
L’évolution des étoiles est un sujet que les astronomes (mais aussi les étudiants et les scientifiques) étudient avec une passion débordante.
Comme vous pouvez le deviner, l’objectif est de comprendre les différentes étapes qui animent le cycle de vie d’une étoile. A savoir, finalement quelles sont les conditions qui permettent de lui donner naissance et pourquoi se transforme-t-elle (ou évolue-t-elle) avant de mourir.
Quand vous levez les yeux au ciel, vous contemplez toujours presque instinctivement des milliards et des milliards d’étoiles. N’est-ce pas?
Et, pourtant, il est hyper difficile de dire et d’expliquer leur présence dans notre univers. C’est justement, en se penchant avec réflexion sur le phénomène d’ « évolution stellaire » que nous pouvons ou plutôt tenter de répondre à toutes ces questions. Certes très techniques, mais au combien passionnantes pour mieux comprendre les lumières de notre ciel, c’est-à-dire tous ces points lumineux qui scintillent comme par magie!
Comment se déroule l’évolution stellaire: le cycle de vie d’une étoile
Si vous aimez observer le ciel (et vous êtes loin d’être le seul), certainement que vous vous êtes déjà posé au moins une fois la question: « Mais, comment se traduit la naissance et la mort de cette étoile que je vois en ce moment dans le ciel? ».
En fait, il faut savoir que la constitution d’une étoile est en rapport direct avec les grandes nébuleuses. Nous vous rappelons que ces dernières sont comme des amas gigantesques de poussières qui sont mêlés à des gaz rares (c’est-à-dire pour la plus grande partie, de l’hélium, de l’hydrogène ainsi que les éléments principaux qui forment l’univers).
C’est justement à l’intérieur de ce mélange d’éléments chimiques que peut se former la matière qui va donner la naissance à une belle et lumineuse étoile. Plus précisément, dans le jargon scientifique on appelle ça le Bok. C’est-à-dire pour dire les choses simplement l’endroit où la matière va changer, évoluer et en définitive se transformer pour donner naissance à une étoile.
Naissance et formation des étoiles
A l’intérieur du Bok, les astronomes ont observé d’importantes réactions et sous l’effet de l’attraction gravitationnelle, la matière va continuer à s’accumuler en (très) grande quantité. Concrètement, plus cette agglomération, accumulation et addition de matières devient massive et plus la matière a le pouvoir de se concentrer, augmentant la température jusqu’à donner naissance à une jeune étoile.
La nouvelle étoile va alors grossir et accumuler de la matière pendant très longtemps (des milliards et milliards d’années) jusqu’à ce que sa température dépasse les 1 million de degrés. Cette très haute température permet en fait de provoquer les réactions nucléaires qui sont nécessaires à la naissance de l’astre.
Séquence principale
La fusion nucléaire qui (comme vous le savez si vous avez suivi d’études) enclenche la transformation de l’hydrogène en hélium symbolise un cycle de vie bien particulier pour l’étoile naissante. En effet, elle signifie en fait le commencement du stade de vie le plus long de l’étoile que l’on appelle pour reprendre un terme très technique : « la séquence principale ».
À noter que notre cher grand et beau soleil se trouve justement dans cette phase d’évolution depuis maintenant tout de même 6 milliards d’années, et qu’il y restera encore autant de temps! Et oui, avec les étoiles le temps se conjugue toujours sur le (très) long terme.
Tout le temps où l’étoile va se retrouver dans la séquence principale est directement liée à sa masse. Plus l’étoile est massive et moins elle va passer de temps à ce stade d’évolution. Mais attention: il faut tout de même raisonner en termes de millions d’années voire de milliards d’années!
Les étapes finales de l’évolution stellaire
Les dernières étapes de l’évolution des étoiles sont toujours dépendantes d’une pléthore de facteurs comme la position de l’astre stellaire, sa masse mais aussi les réactions dites physico-nucléaires qui se produisent lorsque la consommation d’hydrogène a été épuisée.
En réalité, lorsque la totalité de l’hydrogène qui est présent (initialement) dans le noyau de l’étoile est consommée, l’étoile sort alors de la séquence principale et peut débuter alors ce que l’on appelle le stade de la géante rouge qui va durer tout de même rappelons-le plus de 1,5 milliard d’années!
Au cours de cette phase évolutive, le noyau de l’étoile est formé d’hélium et des réactions de fusion nucléaire se déclenchent en cascade alors autour du noyau. La température en surface devient alors hyper forte ce qui inévitablement produit une dilatation XXL de l’étoile qui finit par devenir… alors une géante rouge. Le processus perdure comme ça pendant des millions et des millions d’années, jusqu’à ce que l’hydrogène disparaisse dans sa pleine totalité, provoquant ainsi l’annulation de la gravité et la mort de l’étoile qui finit par écraser pour ainsi dire sous sa propre masse.
Toujours est-il, la formation d’une géante rouge est quelque chose qui reste assez rare dans une galaxie comparable à la nôtre.
Mais, l’univers est grand et il est fait de millions de galaxies avec des géantes rouges prêtes à exploser…
Évolution des étoiles: à quoi sert le diagramme HR?
Pour la petite histoire, commençons par dire que le diagramme HR a été inventé par deux astronomes de très grand renom qui s’appellent Hertzsprung et Russell. Dans l’état actuel de nos connaissances, ce graphique est certainement le plus important de toutes les disciplines astronomiques, rien que ça! Mais que nous révèle-t-il de si important?
En fait, le diagramme HR est tout simplement un graphique (un schéma plutôt simple d’ailleurs) sur lequel on place les étoiles en fonction de leur luminosité qui, comme nous l’avons déjà expliqué, est l’indicateur principal pour définir leur stade de vie.
Les étoiles de couleur bleutée, bleue ou bleuâtre sont positionnées à gauche du diagramme HR. Alors que les étoiles de couleur rouge à rouge intense, c’est-à-dire celles pour lesquelles la température est la plus froide, se retrouvent sur la partie droite du diagramme HR.
Bien entendu, le positionnement des étoiles sur un diagramme HR n’a strictement rien à voir avec du hasard. À sa lecture, nous pouvons même comprendre avec précision comment se passe l’évolution des étoiles et finalement mieux décrypter ce qui se passe au-dessus de nos têtes dans le ciel!