Qu’est-ce qu’une étoile ?

La question a été posée l’autre soir, à propos de notre Soleil. Qu’est-ce qui donne la chaleur et la lumière ?

Bien sûr, ce n’est pas du feu qui brûle dans les étoiles. Pour fournir autant d’énergie, il faut autre chose. Seule la fusion nucléaire peut expliquer une telle puissance.

D’abord, une mise au point : le Soleil n’est qu’une étoile comme les autres. Simplement, comme il n’est qu’à 149 600 000 km de nous, on le voit comme un disque dans le ciel.

Les autres étoiles sont tellement éloignées que ce ne sont que des points. La plus proche étoile est 280 000 fois plus loin.

Quelques chiffres à propos du Soleil.

  • Diamètre : 1 391 400 km (110 fois la Terre à peu près). Et pourtant, notre Soleil fait parti des étoiles naines.
  • Température au centre : 15 millions de °C.
  • Température à la surface : 5 750 °C.
  • Masse : 333 000 fois celle de la Terre (99,86% de la masse totale du système solaire).
  • Âge : 4,6 milliards d’années et il est à mi-vie.

Plus précisément, dans environ 5 milliards d’années il va enfler pour devenir une géante rouge avant de s’effondrer sur lui-même en expulsant la matière restante dans l’espace. Ces résidus formeront de nouveaux nuages interstellaires où naîtront de nouvelles étoiles…

Dans notre Galaxie, il y a entre 200 et 400 milliards d’étoiles. On estime qu’il y a de 100 à 200 milliards de galaxies comme la notre dans l’univers visible (mais jusqu’à 7 000 milliards de galaxies naines).

NB : Quand on parle de notre Galaxie, la Voie Lactée, il y a un « G » majuscule.

Maintenant, comment marche une étoile ? (version simplifiée)

L’énergie provient de la fusion des atomes d’hydrogène qui sont transformés en atomes d’hélium (619 millions de tonnes par seconde). L’hydrogène provient donc des nuages de gaz évoqués au paragraphe précédent qui sont à l’origine des étoiles.

La gravité en leur sein ainsi que leur température vont en augmentant.

A un certain moment, quand elle a atteint environ 10 millions de °C, les forces qui empêchent normalement les atomes de s’imbriquer entre eux sont vaincues. Il y a fusion avec dégagement d’énergie accompagnée de rayonnement.

Une chaîne de réactions transforme 4 atomes d’hydrogène en un atome d’hélium, avec émission de rayons gamma et de particules. La masse du nouveau venu est inférieure à la masse des 4 atomes d’origine !

Et bien, cette masse perdue s’est justement transformée en rayonnement et chaleur… Et comme il s’en transforme beaucoup chaque seconde, on obtient une belle centrale thermique !

Les rayons gamma et les particules sont immédiatement réabsorbés et sont à l’origine du flux de chaleur que se propage vers la surface du Soleil par une infinité d’émission puis d’absorptions de photons. Ces phénomènes chimiques assurent le transport de l’énergie, de la lumière et de la chaleur vers l’extérieur.

Mais la propagation de ce rayonnement au travers du Soleil est lente ! On estime à 10 millions d’années le temps mis par le flux de particules pour atteindre la surface du Soleil… Après le dernier photon aura un peu plus de 8 minutes de voyage pour arriver sur Terre.

Le photon qui touche notre rétine ou qui fait bronzer notre peau, n’est donc pas celui qui est apparu lorsque l’hydrogène a fusionné au cœur du Soleil. En effet, ce photon a immédiatement disparu en étant absorbé par l’atome voisin qui réémet un nouveau photon qui est absorbé par l’atome d’à côté, etc, etc.

Et heureusement que notre peau ne reçoit pas le premier photon, car lors des premières étapes les photons sont à haute énergie. C’est d’abord du rayonnement « X », puis de l’ultraviolet que l’on a, et ce n’est pas bon pour la santé.

Comme la nature est bien faite, les mutations successives, issues des cycles absorption-émission, font que les derniers photons (ceux qui vont voyager dans l’espace) rayonnent dans le domaine visible et sont moins nocifs. Mais attention quand même : l’observation du Soleil demande des équipements de filtrations bien spécifiques.

NB : les valeurs citées peuvent changer de façons importantes en fonction des ouvrages consultés.

Jean-Pierre D.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *