L'évolution stellaire
Par Adrien Artaud et Florent Condaminas
Les types d'étoiles
Sommaire :
A. Qu'est ce qu'un type d'étoile ?
B. Quels sont les types d'étoiles ?
C. Les types d'étoiles sur le diagramme HR
A. Qu'est ce qu'un type d'étoile ?
Les étoiles sont regroupées en types d'étoiles, qui correspondent à une période de la vie d'une étoile. Ces étapes sont déterminées, en général, par leur masse sur la séquence principale. Les étoiles passent par différents types au cours de leur vie: leur cheminement sur la SP, leur orientation après cette plus ou moins longue période et enfin leur fin magistrale. Ces trois moments de la vie d'une étoile correspondent à trois types bien différents.
B. Quels sont les types d'étoiles ?
Les types d'étoiles sont :
-De leur naissance jusqu'à la SP :
Les protoétoiles : premier instant de la vie d'une étoile
Les naines brunes : la masse de l'étoile est trop faible (inférieure à 0.08 Mo) pour pouvoir entamer des réactions thermonucléaires : c'est une étoile "ratée", qui rayonne faiblement.
-Leur cheminement sur la SP :
Les naines rouges : ce sont les plus petites étoiles, les plus abondantes et les plus faibles. Leur masse est comprise entre 0.08 et 0.8 Mo. Elles vivent très longtemps.
Les naines jaunes : ce sont des étoiles de taille moyenne de masse comprise entre 0.8 et 1.2 Mo. Notre Soleil en est une.
Les naines bleues : ce sont des étoiles relativement grosses, très chaudes.
- Leur cheminement après la SP :
Les géantes rouges : très grandes étoiles, lumineuses, elles correspondent à la période en dehors de la SP, où elles brûlent des éléments plus lourds que l'hydrogène. Elles sont de type spectral O ou B. Cela préfigure leur mort.
Les géantes bleues : elles sont plus grosses que les géantes rouges, supérieures à 8 ou 10 Mo. Les géantes ne peuvent brûler que l'hélium.
Les supergéantes : elles sont dans la suite des géantes, plus grosses et plus chaudes, elles fusionnent des atomes plus lourds que l'hélium, jusqu'au fer. Très chaudes, elles annoncent leur mort imminente !
-Leur fin :
La supernovae : cela correspond à l'implosion de l'étoile, lorsqu'elle a brûlé tout son fer, pour les étoiles de plus de 8 Mo. Sa luminosité devient alors énorme, elle libère les éléments chimiques qu'elle a synthétisés au cours de son existence, qui sont diffusés dans le milieu interstellaire.
Les étoiles à neutrons : après son explosion, ses résidus forment une étoile à neutrons, très petite et très dense, autour de son noyau, qui est alors principalement composé de neutrons. Sa densité atteint des valeurs gigantesques.
Les pulsars : ce sont des étoiles à neutrons en rotation très rapide, qui émettent des ondes radio et des faisceaux de lumière directifs.
Les trous noirs : Les étoiles à neutrons ont une limite de masse qu'elles peuvent atteindre: environ 3 Mo. Si le résidu dépasse cette masse, c'est la gravité qui l'emporte et un trou noir se forme. Il est si compact que rien ne peut s' en échapper, pas même la lumière.
Les nébuleuses planétaires : ce sont des amas de gaz, résidus de l'étoile en phase terminale, pour les étoiles à faible masse (entre 0,8 et 5 à 8 Mo).
Les naines blanches : c'est l'ensemble des résidus du noyau des étoiles de faible masse, après la nébuleuse planétaire.
C. Les types d'étoiles sur le diagramme HR
Sur le diagramme HR, il existe plusieurs branches en plus de la branche principale, où se regroupent différents types d'étoiles.
La branche des naines blanches :
Quand une étoile peu massive, comme le Soleil, arrive en fin de vie, elle quitte la séquence principale et se retrouve dans la branche des géantes rouges. Le stade suivant (très court : quelques dizaines de milliers d’années) est la nébuleuse planétaire. Les couches externes de l’étoile sont éjectées dans l’espace, et il ne reste qu’un cœur très chaud et très petit (taille de la Terre) en rotation rapide, la naine blanche.
Cette branche se situe en bas (très petit, peu lumineux) et à gauche (très chaud) dans le diagramme HR.
La branche des géantes rouges :
Lorsqu’une étoile a fini de consommer son hydrogène dans son noyau, la force de gravité prend le dessus sur la force de répulsion due à ces réactions, et le noyau se contracte et sa température augmente. Les couches périphériques de l’étoile sont comme soufflées, et l’étoile grossit. Elle devient une géante rouge.
La luminosité globale de l’étoile est répartie sur une plus grande surface, donc la température de surface diminue. Cette augmentation de surface, entraîne une augmentation de la luminosité. L’étoile devient plus froide, et plus lumineuse. Sur le diagramme HR, elle se situe donc en haut (lumineuse), et à droite (froide). Les étoiles de masse inférieure à 8 masses solaires sont situées sur cette branche des géantes rouges après la séquence principale sur le diagramme HR.
La branche des super-géantes rouges :
Si l’étoile d’origine est plus massive (> 8 M ) , la température du cœur sera plus importante, l’étoile est encore plus grosse, encore plus lumineuse que la géante rouge. L'étoile devient alors une super géante rouge.
La branche des géantes bleues :
Les étoiles les plus massives sont aussi les plus chaudes et les plus volumineuses. On les retrouve en haut à gauche dans le diagramme HR. Elles brûlent leur hydrogène très rapidement, et leur durée de vie est courte. C’est pour cela qu'on n’en observe assez peu.
Lorsque l’hélium fusionne, après la SP, la température est encore
plus élevée, et elle gonfle pour devenir une géante bleue puis une super-géante bleue.