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La vie et la mort des étoiles ordinaires - Épisode 3

Médiation

Média : AMa²

Thème : les étoiles ordinaires

· Médiation

Les étoiles, ces Phœnix de l'Univers

Nous y voilà, au dernier épisode de cette trilogie stellaire.

Au cas où vous ayez raté les deux premiers épisodes, le premier se trouve ici et le deuxième .

Je rappelle qu'à ce moment de notre série, les étoiles ordinaires ont atteint le stade de géantes rouges.

Après plusieurs milliards d'années d'existence, elles sont devenues des astres dont la structure est complexe et elles approchent de la mort à grands pas.

De la géante rouge à la naine blanche : l'histoire d'une nébuleuse

La géante rouge formée au cours de l'évolution de la vie de l'étoile possède des couches externes particulièrement dilatées. Cette dilatation entraîne des libérations successives de matière, qui se propage dans le milieu interstellaire, matière remplissant l'espace entre les étoiles.

La matière éjectée forme alors ce que l'on appelle une nébuleuse planétaire, qu'il ne faut pas confondre avec la nébuleuse "pouponnière" dont on a parlé au premier épisode.

Nébuleuse planétaire - IC 418

@NASA, IC418

Ce colossal nuage propulsé par la géante rouge contient la matière et les gaz fabriqués par l'astre tout au long de sa vie. Les éléments qui ont été conçus seront à la base de la création des générations d'étoiles à venir. La première génération d'étoile a construit au cours de son existence, au travers de fusions nucléaires, des éléments plus complexes que l'élément hydrogène, dont elle était initialement constituée. Les générations suivantes auront ainsi une structure portée par des éléments de plus en plus pondéreux car elles seront formées de ces gaz riches plus lourds que l'hydrogène, relâchés dans le milieu ambiant.

D'ailleurs, quel est le rapport avec les planètes ?

Et bien... Aucun.

En effet, les astronomes qui ont exercé entre les années 1980 et 1990 observaient dans de petits télescopes. La qualité de ces derniers fait que les nuages autour de ces étoiles ressemblaient à des disques de planètes lointaines, telle qu'Uranus ou Neptune. C'est pourquoi le terme "planétaire" a été employé. Les chercheur.e.s ont plus tard découvert la véritable identité des nébuleuses planétaires, mais n'en n'ont cependant pas changé le nom.

Au centre de cette nébuleuse planétaire, on retrouve le cœur de l'étoile, à nu, dénué de ses couvertures de matière. Ce "nouveau" petit astre est appelé naine blanche, et tient son nom de manière assez triviale de sa petite taille et de sa couleur blanche.

En effet, la naine blanche résultante de l'étoile morte, est une nouvelle petite étoile de la taille de la Terre environ, mais d'une masse bien plus importante.

En comparaison, si l'on prenait un dé à coudre qui soit aussi dense que la naine blanche, alors celui-ci pèserait une tonne.

Lumière sur les nébuleuses planétaires

Nébuleuse planétaire - NGC 6543 - Nébuleuse de l’œil de chat

@NASA, NGC 7293 - Nébuleuse de l'hélice

La naine blanche émet de la lumière en Ultra-Violet (UV) qui permet un éclairage de la matière qui l'entoure. En effet, la lumière se meut sous différentes longueurs d'ondes. Et celle que notre œil peut percevoir est appelée "longueur d'onde du visible". Des plus connues, il y a les ondes radios, les infra-rouges, ou encore les ultra-violets.

La longueur d'onde de la lumière peut changer au cours de sa route, par exemple à cause de collisions.

En rencontrant le nuage de poussières et de gaz libéré par l'étoile, les rayons émis en ultra-violet vont, au travers des collisions, entrer dans le domaine du visible. C'est donc pour cela que nous sommes à même de voir les nébuleuses planétaires.

Ces nuages rendus visibles, on remarque que la propagation des gaz autour du cœur central n'est pas toujours homogène selon la nébuleuse considérée. Cette structure chaotique suggère en fait que l'étoile libère ses couches externes épisodiquement. Pour chaque éjection de matière, des directions différentes sont "privilégiées".

La matière réfléchit la lumière de différentes couleurs, qui varient selon plusieurs paramètres : la composition de l'étoile, la densité de matière, et la proximité à la naine blanche.

Pour l'image ci-dessous, par exemple, la couleur bleue correspond à l'hélium, le bleu-vert à l'oxygène et le rouge représente les restes d'azote et d'hydrogène libérés par l'étoile.

Le point blanc au centre de l'image, et du nuage, est la naine blanche résultante de la mort de l'étoile.

Nébuleuse planétaire - NGC 2440

@NASA, NGC 2440

Le devenir des naines blanches

Nos petits astres blancs vont refroidir sur des milliards et des milliards d'années, et se "cristalliser".

Elles deviennent par la suite des diamants immenses, de la taille de la Terre. A terme, ces diamants représenteront une proportion d'environ 90% des "étoiles" du cosmos. En effet, on rappelle qu'elles sont les bébés phœnix qui renaissent des étoiles de la séquence principale, les étoiles "ordinaires".

Un petit résumé, pour les intéressé.e.s

Les proto-étoiles sont de toutes jeunes étoiles formées d'un berceau stellaire appelé nébuleuse.

Les nébuleuses peuvent être d'émission, de réflexion ou d'absorption. Elles hébergent les conditions nécessaires pour permettre la naissance des étoiles ordinaires.

Nébuleuse planétaire- NGC 1976 - Nébuleuse d'Orion

@Wikipédia, Nébuleuse d'Orion

Au cours de sa vie, l'étoile brûle son hydrogène successivement en profondeur, puis en surface. Parallèlement, en vieillissant, elle brûle l'hélium en son cœur, d'abord en carbone puis en oxygène.

Elle devient ensuite une géante rouge par dilatation de ses couches externes, et par refroidissement, dû à un manque de carburant.

La perte d'équilibre entre gravitation et pression de radiation entraîne une dispersion des couches externes dans le milieu interstellaire, ainsi qu'une contraction du cœur qui devient alors une naine blanche.

Naine Blanche - Sirius B

@Wikipédia, Sirius B

Se forme donc par expulsion des couches externes de l'étoile, une nébuleuse planétaire, nouveau berceau de la vie des étoiles de la nouvelle génération. Ce berceau héberge également pour des milliards et des milliards d'années les naines blanches, voués à se cristalliser en diamants gigantesques.

Nathalie Bauchet

Information pratiques

La vidéo dont je vous ai parlé il y a quinze jours se trouve ICI.

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