Vie et mort des étoiles

Vie et mort des étoiles

La couleur des étoiles

I La formation des étoiles :

Le berceau stellaire est une nébuleuse. C'est un gigantesque nuage interstellaire composé principalement de gaz, comme l'hydrogène et l'hélium, et de poussières cosmiques.Ces nébuleuses sont parfois appellées pouponnières d'étoiles.

Dans une nébuleuse, la matière n'est pas répartie de manière uniforme. Il y a des zones plus denses que d'autres. C'est ici que la gravité, cette force fondamentale de l'univers, entre en jeu. Elle attire les particules de gaz et de poussière les unes vers les autres. Au fil du temps, cette attraction fait que le nuage s'effondre sur lui-même, créant des grumeaux de matière de plus en plus gros.

Ce processus de contraction augmente la pression et la température au centre du grumeau. Plus la matière s'accumule, plus la pression et la chaleur augmentent j'usqu'à déclenchre des réactions nucléaires.On dit que l'étoile s'allume. En fonction de la quantité de matière aglomérée avant le début des réactions nucléaires, on va obtenir des étoiles plus ou moins massives

Nébuleuse d'Orion, La plus célèbre pouponière d'étoile

Etoile en formation, photo de James Webb Aout 2025

II Les différents types d'étoiles :

Lorsque la quantité de matière est moyenne au moment du début de la réaction nucléaire, on obtient une étoile Naine.Ce sont les étoiles les plus petites et les plus courantes. Naines rouges : Ce sont les étoiles les plus petites et les plus froides. Elles sont si froides qu'elles ne produisent qu'une faible lumière rouge. Elles consomment leur carburant très lentement, ce qui leur donne une durée de vie extrêmement longue, parfois plus de 100 milliards d'années. Naines jaunes : C'est le type d'étoile auquel appartient notre Soleil. Elles sont de taille moyenne et ont une température de surface d'environ 5 500 °C, ce qui leur donne une couleur jaune. On estime que leur durée de vie est d'environ 10 milliards d'années.

• Les naines :

Lorsque la réaction nucléaire commence plus tardivement et qu'une grande quantité de matière s'est accumulée, on obtient une étoile Massives, on dit aussi Super Géantes. Leur couleur dépend de leur température. Les Super Géantes rouges sont gigantesques et consomment leur carburant sur des milliards d'années. Les Super géantes bleues sont un peu moins massives ( même si, placée à la place du Soleil elles engloberait jusqu'à Mars ). Leur durée de vie est très courte ( quelques millions d'années ).

• Les géantes :

II Vie et mort d'un étoile :

Lorsque l'étoile est allumée, deux forces s'équilibrent : La première force est la gravité qui continue à agir : Elle pousse la matière à se contracter. La deuxième force est la fusion nucléaire produisant des explosions très puissantres dans le coeur de l'étoile, produisant d'énormes quantité d'énergie qui s'opposent à la gravité. Ainsi, les dimensions de l'étoiles restent stables et l'étoile reste ainsi pendant plusieurs mlliards d'année.

II Vie et mort d'un étoile :

Lorsque l'étoile est allumée, deux forces s'équilibrent : La première force est la gravité qui continue à agir : Elle pousse la matière à se contracter. La deuxième force est la fusion nucléaire produisant des explosions très puissantres dans le coeur de l'étoile, produisant d'énormes quantité d'énergie qui s'opposent à la gravité. Ainsi, les dimensions de l'étoiles restent stables et l'étoile reste ainsi pendant plusieurs mlliards d'année.

Deux cas possibles

• Etoiles moyennes

• Etoiles super massives

A un moment, le carburant utilisé pour la fusion nucléaire ( l'hydrogène ) commence à manquer. La gravité prend alors le dessus, le coeur de l'étoile se contracte jusqu'à faire démarer une deuxième forme de fusion nucléaire plus puissante qui fait alors grossir l'étoile en géante rouge. Un nouvel équilibre se forme pendant quelques millions d'année avant le nouveau carburant utilisé par l'étoile vienne à manquer lui aussi. Là encore, la gravité prend le dessus.

II Vie et mort d'un étoile :

II Vie et mort d'un étoile :

Pourtant cette fois-ci la réaction est titanesque !

L'étoile éjecte ses couches externes dans une explosion qui donnera naissance à une nébuleuseriche d'une grande quantité de nouveaux atomes formés dans le coeur de l'étoile. Au centre ne reste qu'une petite boule blanche qui restera à briller sur plusieurs milliards d'années avant de s'éteindre. Ce sont les atomes les plus lourds que l'étoile a formé, chauffés à des dizaines de milliers de degrés qui vont refroidir progressivement. C'est ce qu'on appelle une naine blanche.

A un moment, le carburant utilisé pour la fusion nucléaire ( l'hydrogène ) commence à manquer. La gravité prend alors le dessus, le coeur de l'étoile se contracte jusqu'à faire démarer une deuxième forme de fusion nucléaire plus puissante qui fait alors grossir l'étoile. L'étoile prend des proportions dépassant celles du système solaire. Elle devient une Super Géante rouge ou bleu en fonction de sa température. Mais cet état ne dure pas, et en quelques milliers d'années elle se contracte à nouveau sous l'effet de la gravité. En une fraction de seconde, toutes les couches externes de l'étoile se contractent sur le noyau avant de rebondir .

II Vie et mort d'un étoile :

A un moment, le carburant utilisé pour la fusion nucléaire ( l'hydrogène ) commence à manquer. La gravité prend alors le dessus, le coeur de l'étoile se contracte jusqu'à faire démarer une deuxième forme de fusion nucléaire plus puissante qui fait alors grossir l'étoile. L'étoile prend des proportions dépassant celles du système solaire. Elle devient une Super Géante rouge ou bleu en fonction de sa température. Mais cet état ne dure pas, et en quelques milliers d'années elle se contracte à nouveau sous l'effet de la gravité. En une fraction de seconde, toutes les couches externes de l'étoile se contractent sur le noyau avant de rebondir .

II Vie et mort d'un étoile :

C'est la Super Novae.

• Etoile à neutron

• Trou noir

La couleur des étoiles

La couleur d'une étoile dépend essentiellement de sa température. Plus une étoile est chaude, plus sa couleur vire au bleu. Plus une étoile est froide, plus sa couleur vire au rouge. La taille de l'étoile n'a pas de lien avec sa couleur, en revanche cela joue sur sa luminosité, c'est à dire la quantité de lumière perçue. On peut trouver toutes les couleurs possibles dans les étoiles, à une exeption près :

Le vert

ewton

La décomposition de la lumière

Isaac Newton fut le premier à étudier la décomposition de la lumière blanche et étudier les sommes de couleurs. On sait maintenant que la lumière est une onde comme le son et comme les ondes radios. Ce qui les différencie, c'est la longueur entre chaque crête d'une onde : La longueur d'onde.

Sur ce graphique on voit la répartition des ondes émises par une étoile en fonction de sa température. On peut remarquer qu'une grande partie des ondes émises ne sont pas dans le spectre visible !

Voici une idée de la couleur de l'étoile en fonction de son spectre d'émission, c'est à dire le rayonnement émis par l'étoile.

D'après vous pourquoi ne peut-on pas observer d'étoile verte ?

D'après vous pourquoi ne peut-on pas observer d'étoile verte ?

Lorsque la lumière passe à travers un objet, une partie du spectre lumineux est filtrée (comme pour un cache de couleur). C'est ce qu'on appelle le spectre d'absorption. Lorsqu'on échauffe un élément chimique, il produit de la lumière. C'est ce qu'on appelle le spectre d'émission. En étudiant le spetre lumineux d'une étoile, on peut connaitre sa composition. Le spectrographie est l'étude des spectres d'onde.

le spectre d'absorption.

le spectre d'émission.

exemple de spectre lumineux. L'étude des étoiles ne se fait plus seulement avec des télescopes mais avec des radio-télescopes, qui nous permettent d'observer toutes les ondes émises par l'étoile, pas seulement dans le visible.

C'est également par spectrographie qu'on a découvert les premières exoplanètes et que depuis quelques temps on réussi à analyser leurs compositions.

C'est également par spectrographie qu'on a découvert les premières exoplanètes et que depuis quelques temps on réussi à analyser leurs compositions.

Méthode des transits

En observant la luminosité d’une étoile on s’aperçoit qu’un objet passe devant elle de manière très régulière, on en déduit qu’une planète est en orbite autour d'elle.

Méthode doppler

Une deuxième méthode plus récente consiste à observer des variations de la couleur de l'étoile lié à une mouvement d'avant-arrière par rapport à la Terre. C'est ce qu'on nomme l'effet Doppler.