- mer. 18 janv. 2017 11:05
#25692
- Une étoile est un astre gazeux en rotation. Elle est constituée essentiellement de plasma et sa structure est modelée par la gravité. Son cœur est le siège de réactions de fusion nucléaire dont une partie de l’énergie est rayonnée sous forme de lumière.
Petit tour d'horizon des étoiles de notre Galaxie ...
La formation d’une étoile
Tout commence dans un nuage moléculaire …
Un nuage moléculaire est une nébuleuse interstellaire ayant une densité et une taille suffisante pour permettre la formation de dihydrogène. La contraction des gaz du nuage aboutit à son effondrement et à la formation d’une ou plusieurs protoétoiles, qui s’échauffent à mesure qu’elles se contractent également. La température atteint alors une valeur telle que l’hydrogène fusionne en hélium. En conséquence, le cœur « s’allume » et fournit une énergie qui arrête l’effondrement.
Une étoile nait.
L’énergie produite par cette conversion de l’hydrogène en hélium est progressivement évacuée par l’étoile, à la fois par convection et par radiation, et s’échappe finalement de la surface de l’étoile sous forme de rayonnement, de vents stellaires et de neutrinos.
Son évolution ultérieure dépend essentiellement de sa masse. Plus celle-ci est élevée, plus l’étoile est en mesure d’amorcer des réactions de fusion avec des éléments chimiques de plus en plus lourds. Elle peut ainsi synthétiser du carbone, puis de l’oxygène, du néon, etc. Les éléments plus lourds que l’hélium sont produits dans les étoiles dans les derniers stades de leur évolution.
Si une étoile est suffisamment massive pour synthétiser du fer, alors elle est vouée à connaitre une fin paroxystique sous forme de supernova : son cœur implose et ses couches externes sont disloquées par le processus. Le résidu laissé par l’implosion du cœur est un objet extrêmement compact, qui peut être soit une étoile à neutrons, soit un trou noir.
Les étoiles moins massives connaissent une fin de vie moins violente : elles perdent peu à peu la majeure partie de leur masse, qui forme par la suite une nébuleuse planétaire, et voient leur cœur se contracter lentement pour former une naine blanche.
Les différents types d’étoiles
- Les étoiles sont classées selon leur température et leur luminosité.
Naines brunes
- Les naines brunes sont des objets substellaires, et non des étoiles. C’est-à-dire que leur masse est insuffisante pour permettre la fusion de l’hydrogène en hélium. Elles rayonnent cependant faiblement par contraction gravitationnelle.
Naines rouges
- Les naines rouges sont considérées comme étant les plus petites étoiles. Les naines blanches, les étoiles à neutrons et les naines brunes sont de taille inférieure mais ne consomment pas de carburant nucléaire.
C’est la température de la surface des naines rouges, entre 2 500 K et 5 000 K, qui leur donne cette teinte rouge.
Ces étoiles brûlent lentement leur carburant, s’assurant ainsi une très longue existence.
Les naines rouges sont les étoiles les plus abondantes et représentent environ 80% des étoiles de notre Galaxie.
Naines jaunes
- Les naines jaunes sont de taille moyenne, mais la classification les qualifie tout de même de « naines ». Leur couleur jaune, presque blanche, leur est donnée par leur température avoisinant les 6 000 K.
À la fin de son existence, une naine jaune évolue en géante rouge. Puis, après expulsion de ses couches externes (nébuleuse planétaire) elle devient une naine blanche.
Notre Soleil est une naine jaune.
Géantes et supergéantes rouges
- Les étoiles traversant cette phase sont proches de la fin de leur existence. À ce stade, l’étoile a épuisé son carburant nucléaire principal. Il en découle le déclenchement des réactions de fusion de l’hélium en carbone et en oxygène.
Le centre de l’étoile se contracte tandis que les couches externes gonflent, refroidissent et donc rougissent.
Lorsque l’hélium est épuisé, l’étoile s’éteint. Les couches externes s’éloignent du centre, le centre se contracte, ainsi nait une naine blanche.
Les supergéantes rouges sont également des étoiles très massives. Le gonflement des couches externes traduit la fin de l’existence de l’étoile. Celle-ci explosera en une supernova.
Géantes bleues
- Les géantes bleues sont des étoiles très chaudes (20 000 K), très brillantes et évidemment très massives.
Ces étoiles brûlent rapidement leur hydrogène. Mais leur importante masse leur permet d’initier la combustion de l’hélium, puis du carbone, puis à l’oxygène. Finalement, l’étoile constitue un noyau de fer, rendant la combustion impossible en raison de sa grande stabilité.
Les couches externes gonflent alors et la température de surface diminue. La géante bleue évolue en supergéante rouge.
Naines blanches
- Une naine blanche est le résidu de l’évolution d’une étoile de faible masse. Son diamètre est proche de celui de la Terre. N’étant plus le siège de réactions nucléaires produisant de la chaleur, on dit de ces étoiles qu’elles sont « mortes ».
L’étoile ne produisant plus aucune énergie, sa température diminue jusqu’à devenir un astre froid. Ce processus est lent (environ une dizaine de milliards d’années), et à son terme, la naine blanche devient invisible. Elle s’éteint pour devenir une naine noire.
L’Univers étant âgé de 13.7 milliards d’années, on peut considérer qu’aucune étoile n’est encore devenue une naine noire.
Etoiles à neutrons
- Lorsqu’une étoile épuise son combustible nucléaire, son cœur s’effondre sous l’effet de sa propre attraction gravitationnelle (effondrement gravitationnel). Ce qui produit une explosion, appelée supernova, éjectant dans le milieu interstellaire des résidus : les étoiles à neutrons. Elles ne sont le siège d’aucune réaction nucléaire (elles n’ont donc d’étoile que le nom), et leur structure est très différente de l’étoile d’origine. En effet, leur masse volumique est exceptionnellement élevée et leur diamètre est compris entre 20 et 40 km.
La surface d’une étoile à neutrons, aussi appelée atmosphère ou océan, est une couche de quelques centimètres d’épaisseur où la matière est partiellement liquide malgré une densité très élevée. La croûte externe est composée de la même matière que l’intérieur d’une naine blanche : de noyaux atomiques fortement ionisés et d’électrons libres. Avec l’augmentation de la densité, les noyaux atomiques sont enrichis en neutrons par rapport à leur état initial, à basse densité. Se forment alors des noyaux atomiques non conventionnels. Dans le noyau, là où la densité est la plus élevée, les noyaux atomiques sont dissous, la matière se résume à un mélange de fluides de neutrons, protons et électrons.
Systèmes planétaires « habitables »
- L’habitabilité d’une planète dépend principalement de la nature de l’étoile autour de laquelle elle gravite. Les critères d’habitabilités sont bien entendus définis à partir de l’observation et de l’étude de la vie terrestre.
Classe spectrale
- La classe spectrale d’une étoile indique quelle est la température de sa photosphère (couche de gaz à la surface de l’étoile), donnée liée à la masse de l’étoile. Il est estimé que la température d’une étoile devrait être comprise entre 4 000 K et 7 000 K pour que son système abrite une planète habitable.
Ces étoiles brilleraient suffisamment longtemps pour permettre le développement de la vie. Elles émettraient suffisamment de rayons ultraviolets pour la création d’une atmosphère favorable à la vie. Enfin, l’eau liquide pourrait exister à la surface des planètes en orbite autour de l’étoile.
Zone habitable stable
- La zone habitable est la zone dans laquelle la planète doit se situer pour voir concourir tous les critères requis au développement de la vie. Cette notion dépend uniquement du fait que la vie terrestre est dépendante de l’eau, ce qui n’est pas nécessairement le cas d’une vie extraterrestre. Ce critère est donc extrêmement restrictif.
La zone doit être stable pour favoriser la vie. La stabilité de la zone dépend de deux critères.
Premièrement, sa localisation doit varier peu au cours du temps. Lorsqu’une étoile prend de l’âge, sa luminosité augmente. En conséquence, la zone habitable doit s’écarter de l’étoile pour conserver ses propriétés. Si la migration est trop rapide, les planètes ne se trouvent en zone habitable que pour une courte durée, ce qui est incompatible avec le développement de la vie. Les étoiles super-massives sont donc à proscrire.
Deuxièmement, aucun corps de masse importante (comme une planète gazeuse géante) ne doit se situer dans la zone habitable. Car leur présence pourrait empêcher la formation de planètes telluriques (planètes composées de roches et de métal). Attention tout de même, une géante gazeuse dans le système considéré, mais éloignée de la zone habitable, tend à protéger les planètes telluriques en présence, en stabilisant leur orbite, et donc leur climat, et en limitant le nombre d’astéroïdes pouvant impacter leurs protégées.
- Dans les derniers volumes du Cycle de Fondation, écrit par Isaac Asimov, les protagonistes sont à la recherche de la Terre, donc d’une planète habitable. La présence d’une géante gazeuse dans l’un des systèmes favoris laisse place au doute.
Faible variation de luminosité
- L’étoile devrait présenter de faibles variations de luminosité, autrement dit, de faibles variations de l’énergie radiative émise vers les planètes de son système. En effet, les fortes perturbations des flux énergétiques auraient un impact négatif sur la survie des organismes en développement.
L’atmosphère de la planète pourrait atténuer de telles variations, mais elle connaitrait des ères de réchauffements ou de refroidissement. Cependant, de fortes radiations à répétition pourraient simplement disperser l’atmosphère.
Métallicité élevée
- La métallicité est la proportion d’atomes plus lourds que l’hélium dans une étoile, dans le milieu interstellaire, ou dans une galaxie.
Les étoiles sont principalement composées d’hydrogène et d’hélium, mais contiennent également une certaine quantité d’éléments métalliques (éléments plus lourds que l’hélium). Si on se fie à la théorie, une faible quantité de métaux dans l’étoile diminuerait la probabilité que des planètes se forment autour. Une planète formée autour d’une étoile pauvre en métaux serait alors de faible masse, et donc défavorable à la vie.
Systèmes binaires
- Un système binaire est un système astronomique regroupant deux objets de l’espace : des étoiles, des planètes, des galaxies, des astéroïdes ou des trous noirs. Ces deux objets sont proches et leur interaction gravitationnelle les fait orbiter autour d’un centre de masse commun.
Dans Star Wars, les systèmes binaires sont nombreux, et on peut citer l’exemple de Tatooine, éclairée par deux étoiles : Tatoo I et Tatoo II, vraisemblablement des naines jaunes ...
Il est actuellement estimé que la moitié des étoiles de notre Galaxie se trouvent dans des systèmes binaires. Si les deux étoiles du système binaire sont éloignées, une planète tournant autour d’une des deux étoiles pourrait avoir une orbite stable. En revanche, si les deux étoiles sont proches, la présence de la seconde étoile pourrait rendre l’orbite instable et compromettre ainsi l’habitabilité de la planète.
De plus, il n’est pas certain que des planètes puissent se former en pratique dans un système binaire. En effet, les forces gravitationnelles en présence pourraient perturber la formation de planètes telluriques.
Que penser de Tatooine ?
Quelques autres critères
- La première hypothèse concernant la planète habitable, est que c’est une planète tellurique (composée de roches et de métaux).
En outre, les planètes ayant une masse faible seraient à proscrire. Premièrement parce que leur faible gravité rendrait leur atmosphère plus mince et non favorable à la biochimie initiale. Une atmosphère peu épaisse reviendrait également à exposer davantage la planète aux caprices de son étoile. Une petite planète a de plus peu d’activité géologique qui tend à favoriser le développement de la vie.
La stabilité de l’orbite et la rotation sur elle-même de la planète seraient aussi des critères essentiels. De sorte que la température de la surface soit relativement équilibrée, sans fortes variations, et présentant des phases (jour/nuit ou saisons) d’une durée suffisante. En effet, le vivant supporte mal les trop fortes variations trop fréquentes.
Il convient également d’éviter les sources importantes de rayons gamma, les trous noirs, et autres joyeusetés.
Habitabilité autour des naines rouges
- Les naines rouges représentent environ 80% des étoiles de notre Galaxie. Déterminer leur habitabilité serait permettrait de savoir si la vie est potentiellement courante dans l’univers.
Mais ces étoiles sont petites et faiblement lumineuses. En conséquence, une planète en orbite devrait se situer très proche de l’étoile pour devenir habitable, en comparaison au couple Terre-Soleil. Mais en étant trop proche de l’étoile, la rotation de la planète devient synchrone, et seule une face de la planète est exposée à la lumière de son étoile. Ce qui est peu propice au développement de la vie. Cependant, on estime qu’une atmosphère suffisamment épaisse (mais pas trop) pourrait transférer la chaleur de la face exposée, vers la face non exposée, et ainsi réduire la différence de climat entre les deux hémisphères. Avec des océans profonds, la planète ainsi malmenées pourrait cependant être le siège d’une circulation d’eau et accueillir la vie. En supposant que cette forme de vie ait besoin d’eau.
La taille d’une naine rouge n’est pas son seul défaut. En effet, une telle étoile émet principalement dans l’infrarouge, ne laissant qu’une très petite place pour le spectre visible. Le vivant pourrait cependant s’en accommoder. Il faut aussi noter que les naines rouges sont victimes de violentes éruptions solaires, engendrant de fortes variations de leur luminosité, un mauvais point pour une évolution stable du vivant. Un fort taux de mutation est à prévoir.
Les naines rouges n’ont donc pas grand-chose pour plaire. Hormis le fait que ce sont des étoiles qui brûlent très longtemps, ce qui laisserait bien du temps à la vie pour se développer et évoluer.
En conclusion, il est peu probable de trouver une planète habitable autour d’une naine rouge. Mais il est nécessaire de rappeler que 80% des étoiles de notre Galaxie sont des naines rouges, ce qui compense la faible probabilité.
Savez-vous autour de quels types d’étoiles orbitent vos planètes préférées de Star Wars ?
Modifié en dernier par Elysia Astellan le mer. 31 mai 2017 14:31, modifié 1 fois.