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QU’EST-CE QU’UNE ETOILE ?

L’étoile est un objet étrange de la nuit. Et d’abord parce qu’il émet sans cesse une énergie, notamment sous forme de lumière, qui est extraordinairement importante. Il la produit par lui-même pendant des durées très longues, ce qui ne peut que nous étonner, nous humains, qui n’avons sur terre aucune expérience d’un objet capable de brûler durant autant de temps. Il faut dire que le soleil ne brûle pas comme les objets sur terre. Son énergie ne provient pas d’une combustion du type de celle d’un feu de bois. Elle provient de l’énorme énergie emmagasinée dans les noyaux atomiques de la matière et qui est libérée dans des explosions du type des bombes atomiques.

La deuxième étrangeté de l’étoile est qu’il s’agit d’une boule globalement stable mais qui n’est pas solide. Sa stabilité globale n’est pas mise en cause par ces bombes atomiques et même, au contraire, elle est fondée sur elles. Leur énergie équilibre la gravitation et sans elles l’étoile s’effondrerait immédiatement sur elle-même.

Il s’agit d’un des exemples les plus saisissants d’auto-organisation qui se déroule, si l’on peut dire, sous nos yeux, puisque des étoiles naissent en ce moment en plein ciel et sont visibles avec de modestes instruments !

En effet, l’étoile émerge d’une concentration de gaz et de poussière et elle fait également émerger des lois nouvelles.

Université de tous les savoirs

Sylvie Vauclair dans « qu’est-ce qu’une étoile ? »

« Qu’est-ce qu’une étoile ?

Une étoile est une sphère « auto-gravitante », c’est-à-dire une énorme boule de gaz chaud, en équilibre sous l’effet de son propre poids. Le Soleil, étoile moyenne typique, a une masse de deux milliards de milliards de milliards de tonnes, ce qui correspond à 333.000 fois la masse de la Terre. Son rayon est de 700.000 kilomètres, soit cent fois environ celui de la Terre. Les autres étoiles ont des masses comprises entre 0,01 et 100 masses solaires environ et leurs rayons peuvent être très variables suivant l’étape de leur évolution : typiquement entre un dixième et plus de mille rayons solaires, depuis les naines jusqu’aux supergéantes. (…) Toute l’étoile est stabilisée sous l’effet, d’une part du poids de ses atomes qui tend à la concentrer, d’autre part des forces de pression internes qui la maintient dans ses dimensions d’équilibre. Encore faut-il que l’étoile ait suffisamment d’énergie pour préserver longtemps cet équilibre. En effet, étant constituée de gaz chaud, elle rayonne et perd une énergie qui doit être compensée de l’intérieur. Nous savons à présent que cette énergie provient essentiellement des réactions nucléaires qui se produisent dans ses régions centrales. « 

La formation d’étoiles est due à l’effondrement d’un nuage de gaz et à sa fragmentation possible en plusieurs proto-étoiles, lesquelles s’échauffent à mesure qu’elles se contractent. La température peut alors atteindre une valeur telle que le cœur « s’allume » : l’hydrogène fusionne en hélium, fournissant l’énergie qui arrête l’effondrement. L’étoile entre alors dans la séquence principale où elle passe la majeure partie de sa vie. L’énergie produite par cette conversion 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. La quasi-totalité des éléments plus lourds que l’hélium est produite dans les étoiles (on parle de nucléosynthèse stellaire) dans les derniers stades de leur évolution. Si une étoile est suffisamment massive pour synthétiser du fer, alors elle est vouée à connaître 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, éventuellement détectable sous la forme d’un pulsar, 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.