Qu'est-ce qu'une étoile et comment ça marche?

Les étoiles ont toujours intrigué les gens, probablement à partir du moment où notre premier ancêtre est sorti et a regardé le ciel nocturne. Nous sortons toujours la nuit, quand nous le pouvons, et levons les yeux, en nous interrogeant sur ces objets scintillants. Scientifiquement, ils sont à la base de la science de l'astronomie, qui est l'étude des étoiles (et de leurs galaxies). Les stars jouent un rôle de premier plan dans les films de science-fiction et les émissions de télévision et les jeux vidéo comme toile de fond pour les contes d'aventure. Alors, quels sont ces points de lumière scintillants qui semblent être disposés en motifs à travers le ciel nocturne?

Il y a des milliers d'étoiles visibles pour nous depuis la Terre, en particulier si nous faisons notre observation dans une zone d'observation du ciel très sombre). Cependant, dans la seule Voie lactée, il y en a des centaines de millions, pas tous visibles par les humains sur Terre. La Voie Millky n'est pas seulement le foyer de toutes ces étoiles, elle contient des "pépinières stellaires" où des étoiles nouveau-nés éclosent dans des nuages ​​de gaz et de poussière.

Toutes les étoiles sont très, très loin, à l'exception du Soleil. Les autres sont en dehors de notre système solaire. Le plus proche de nous s'appelle Proxima Centauri, et il se trouve 4.2 Années lumière une façon.

La plupart des observateurs d'étoiles qui observent depuis un certain temps commencent à remarquer que certaines étoiles sont plus brillantes que d'autres. Beaucoup semblent également avoir une couleur pâle. Certains ont l'air bleus, d'autres blancs et d'autres encore des teintes jaunes ou rougeâtres pâles. Il y a beaucoup de différents types d'étoiles dans l'univers.

Nous nous prélassons à la lumière d'une étoile - le Soleil. Elle est différente des planètes, qui sont très petites par rapport au Soleil, et sont généralement constituées de roches (comme la Terre et Mars) ou de gaz froids (comme Jupiter et Saturne). En comprenant le fonctionnement du Soleil, les astronomes peuvent mieux comprendre le fonctionnement de toutes les étoiles. À l'inverse, s'ils étudient de nombreuses autres stars tout au long de leur vie, il est également possible de comprendre l'avenir de notre propre star.

Comme toutes les autres étoiles de l'univers, le Soleil est une immense sphère lumineuse de gaz chauds et incandescents maintenus ensemble par sa propre gravité. Il vit dans la galaxie de la Voie lactée, avec environ 400 milliards d'autres étoiles. Ils fonctionnent tous selon le même principe de base: ils fusionnent des atomes dans leurs noyaux pour produire de la chaleur et de la lumière. C'est comme ça qu'une étoile fonctionne.

Pour le Soleil, cela signifie que les atomes d'hydrogène sont claqués ensemble sous une chaleur et une pression élevées. Le résultat est un atome d'hélium. Ce processus de fusion libère de la chaleur et de la lumière. Ce processus est appelé «nucléosynthèse stellaire» et est la source de nombreux éléments de l'univers plus lourds que l'hydrogène et l'hélium. Ainsi, à partir d'étoiles comme le Soleil, le futur univers recevra des éléments tels que le carbone, qu'il fabriquera en vieillissant. Des éléments très «lourds», tels que l'or ou le fer, sont fabriqués dans des étoiles plus massives à leur mort, voire les collisions catastrophiques des étoiles à neutrons.

Comment une étoile fait-elle cette "nucléosynthèse stellaire" et ne se brise-t-elle pas dans le processus? La réponse: l'équilibre hydrostatique. Cela signifie que la gravité de la masse de l'étoile (qui attire les gaz vers l'intérieur) est équilibrée par la pression extérieure de la chaleur et de la lumière - la radiation pression - créée par la fusion nucléaire qui a lieu dans le cœur.

Cette fusion est un processus naturel et nécessite une quantité énorme d'énergie pour initier suffisamment de réactions de fusion pour équilibrer la force de gravité d'une étoile. Le cœur d'une étoile doit atteindre des températures supérieures à environ 10 millions de Kelvin pour commencer la fusion de l'hydrogène. Notre Soleil, par exemple, a une température centrale d'environ 15 millions de Kelvin.

Une étoile qui consomme de l'hydrogène pour former de l'hélium est appelée une étoile de "séquence principale" pendant tout le temps où elle est un objet de fusion d'hydrogène. Lorsqu'il utilise tout son combustible, le cœur se contracte car la pression de rayonnement vers l'extérieur n'est plus suffisante pour équilibrer la force gravitationnelle. La température centrale augmente (car elle est compressée) et cela lui donne suffisamment de "punch" pour commencer à fusionner les atomes d'hélium en carbone. À ce stade, l'étoile devient une géante rouge. Plus tard, alors qu'elle manque de carburant et d'énergie, l'étoile se contracte sur elle-même et devient une naine blanche.

La prochaine phase de l'évolution de l'étoile dépend de sa masse car cela dicte comment ça va finir. Une étoile de faible masse, comme notre Soleil, a un destin différent des étoiles avec des masses plus élevées. Il va souffler ses couches externes, créer une nébuleuse planétaire avec une naine blanche au milieu. Les astronomes ont étudié de nombreuses autres étoiles qui ont subi ce processus, ce qui leur donne une meilleure idée de la façon dont le Soleil mettra fin à sa vie dans quelques milliards d'années.

Cependant, les étoiles de grande masse sont différentes du Soleil à bien des égards. Ils vivent une courte vie et laissent de magnifiques restes. Lorsqu'elles exploseront en supernovae, elles projeteront leurs éléments dans l'espace. Le meilleur exemple de supernova est la nébuleuse du crabe, en Taureau. Le noyau de l'étoile d'origine est laissé derrière tandis que le reste de son matériau est dynamité dans l'espace. Finalement, le noyau pourrait se comprimer pour devenir une étoile à neutrons ou un trou noir.

Les étoiles existent dans des milliards de galaxies à travers l'univers. Ils sont une partie importante de l'évolution du cosmos. Ce furent les premiers objets à se former il y a plus de 13 milliards d'années, et ils comprenaient les premières galaxies. Quand ils sont morts, ils ont transformé le premier cosmos. C'est parce que tous ces éléments qu'ils forment dans leurs noyaux sont renvoyés dans l'espace lorsque les étoiles meurent. Et, ces éléments finissent par se combiner pour former de nouvelles étoiles, planètes et même la vie! C'est pourquoi les astronomes disent souvent que nous sommes faits de "trucs d'étoiles".

Édité par Carolyn Collins Petersen.