L'évolution stellaire
Par Adrien Artaud et Florent Condaminas
Présentation
A. Qu'est-ce qu'une étoile ?
Une étoile est une boule massive et lumineuse de plasma dont le diamètre et la densité sont tels que le cœur atteint la température nécessaire à l'amorçage de réactions de fusion nucléaire, c'est-à-dire de l’ordre de plusieurs millions de degrés. Ces réactions thermonucléaires libèrent de l’énergie lumineuse.
Il ya 200 milliards d'étoiles dans une galaxie et environ 200 milliards de galaxies dans l'univers soit un total de de 4x10²² étoiles.
Les étoiles sont définies selon plusieurs critères :
-Leur masse par rapport au soleil écrite M/Mo
(M : masse de l'étoile, Mo : masse du soleil)
-Leur luminosité en L/Lo
(L : luminosité de l'étoile, Lo : luminosité du soleil) -Leur température en Kelvin ( K )
-Leur rayon R/Ro
(R : rayon de l'étoile, Ro : rayon du soleil)
-Leur type spectral, qui est l'ensemble des radiations lumineuses
émises par l'étoile.
De nombreuses relations existent entre ces critères, permettant de déterminer l'un par raport à l'autre. Ces facteurs permettent de classer les étoiles en catégories (voir "Les types d'étoiles")
B. Les outils utilisés
Il existe plusieurs outils pour différencier les étoiles grâce à ses caractéristiques ( voir A. ). Nous allons nous intéresser aux différents types spectraux des étoiles et au fonctionnement du diagramme Hertzsprung-Russell ( HR ). Pour voir les résultats obtenus avec ces outils, voir "Les types d'étoiles".
Les types spectraux :
Le spectre des étoiles est très important car il détermine leur couleur, leur compostion chimique et permet d'évaluer leur température. Ces spectres ont été regroupés en catégories qui possèdent des caractéristiques similaires.
Le type spectral résulte de la température et de la métallicité de l'étoile : c'est donc une expression dans le spectre de ces deux caractéristiques. La métallicité désigne la proportion, en quantité ou en masse, d'atomes plus lourds que l'hélium. Les types spectraux de base sont:
On remarquera que les premier types (vers O) possèdent des éléments légers tandis que ceux vers M présentent des métaux. C'est la métallicité.
Le diagramme HR:
Le diagramme Hertzsprung-Russel a été inventé par les savants du même nom en 1913.
Il affiche les étoiles selon leur température et leur luminosité correspondant respectivement à leur couleur et leur magnitude.
Les étoiles bougent sur le diagramme HR, mais cela ne veut pas dire que le graphe contient une unité temporelle : l'ensemble de la ligne du déplacement de l'étoile n'est que une multitude de point correspondant à une étoile à un moment donné. Les deux astronomes ont donc fait de nombreux relevés des caractéristiques ci-dessus sur beaucoup d'étoiles et ont obtenu ce fameux diagramme. Ils ont remarqué que la plupart des étoiles se regroupaient en une étroite bande centrale, qui correspond au début de la vie des étoiles, lorsqu'elles consument leur hydrogène. Cette courbe est appelée la séquence principale ( SP ).
Le diagramme HR
Après leur cheminement sur la SP, les étoiles prennent des voies différentes et se dirigent vers des branches annexes, ce qui va déterminer leur type, en fonction de leurs caractéristiques de départ ( voir "Les types d'étoiles sur le diagramme HR" dans "Les types d'étoiles" ).
C. Notre démarche
Nous cherchions à faire un TPE en lien avec l'astronomie. Nous pensions au départ à étudier les multivers, mais le sujet était quelque peu difficile et sans preuve concrète, cette théorie n'étant que pure supposition. Nous nous sommes donc tournés vers un thème plus abordable, qui nous a beaucoup intrigués et dont nous voulions en apprendre d'avantage : l'évolution des étoiles, ou évolution stellaire.
Une longue et fastidueuse recherche débuta alors : il nous fallait tout d'abord comprendre pleinement le sujet pour ensuite s'attaquer à toute la partie rédaction. Il fallait aussi que nous réfléchissions à une réalisation qui pourrait correspondre à ce concept d'évolution stellaire. L'idée nous parue assez évidente de créer un site pour pouvoir partager nos recherches et expliquer simplement ce sujet aux professeurs qui vont nous examiner et aussi à tous ceux qui voudraient en apprendre plus sur le sujet. En effet, l'évolution stellaire est plutôt difficile à modéliser, il nous fallait donc une réalisation informatique.
Nous avons exploité les documents que nous avions à disposition, mais au CDI nous n'avons trouvé aucun document traitant de ce thème précis. L'ensemble de nos recherches fut donc entrepris à l'aide de l'outil informatique. Nous avons trouvé de très intéressants sites dont un dossier PDF qui nous a permis de comprendre le sujet. Nous avons échangé des mails avec son concepteur qui nous a aidé a faire ce site. Nous avons aussi regardé des vidéos et des diaporamas qui nous ont bien aidés. Les documents sur ce sujet foisonnent sur internet et nous avons donc condensé de nombreux résultats pour faire une explication la plus simple et la plus précise à la fois.
En parallèle à ces recherches, nous sommes entrés en contact avec l’auteur d’un document PDF sur le sujet, Benjamin Mauclaire, intitulé Petite évolution stellaire illustrée, . Nous avons entretenu une correspondance par mail toute l’année, et il nous a apporté conseils et informations supplémentaires.
Ciel étoilé