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Les étoiles naissent au milieu de nuages turbulents et leur mort peut être tout aussi explosive. Mais combien de temps les étoiles vivent-elles réellement ? La réponse courte est : Cela dépend de la taille de l’étoile.
Pendant la majeure partie de sa vie, une étoile existe dans un état délicatement équilibré appelé équilibre hydrostatique, dans lequel la gravité l’attraction de l’étoile est contrebalancée par la poussée vers l’extérieur créée par les réactions nucléaires dans le noyau de l’étoile. Cette poussée vers l’extérieur se produit lorsqu’une étoile fusionne des noyaux d’hydrogène pour former des noyaux d’hélium, ce qui se traduit par une explosion d’énergie qui maintient la forme et la luminosité de l’étoile. Une fois que tout l’hydrogène est épuisé, l’étoile entame un chemin irréversible vers sa disparition. L’étoile brûlera de l’hélium pendant un certain temps, et les plus grandes étoiles continueront à brûler éléments chimiques jusqu’au fer, mais c’est un bref sursis d’exécution. Les étoiles sont disponibles dans une gamme de tailles, à partir de seulement 7% de la masse du soleil jusqu’à 250 masses solaires. Alors, lesquels meurent le plus vite ?
« Les étoiles plus grosses ont plus de carburant à brûler », a déclaré Ryan French, physicien solaire à l’University College de Londres, au Royaume-Uni, à Live Science. « Mais ils brûlent aussi beaucoup plus fort et plus fort », a déclaré French. Leur taille énorme signifie que la gravité écrase la matière dans leurs noyaux plus intensément que dans les petites étoiles, de sorte que leurs réactions nucléaires se déroulent à un rythme élevé.
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« Les étoiles plus grandes épuisent en fait le carburant dont elles disposent beaucoup plus rapidement que les étoiles plus petites », a déclaré French. Les étoiles les plus massives vivent pendant des centaines de millions d’années cosmiquement brèves. Ils vivent vite et meurent jeunes. Les plus petites étoiles qui font moins d’environ 10 % de la masse du soleil ont beaucoup moins de carburant pour commencer ; même ainsi, ils peuvent vivre de leur approvisionnement en carburant pendant des centaines de milliards d’années.
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Mais parce que l’univers s’est formé il y a seulement 13,8 milliards d’années, il n’y a tout simplement pas eu assez de temps pour qu’une petite étoile atteigne un âge avancé.
« L’une des étoiles les plus anciennes jamais découvertes est la Étoile de Mathusalem (s’ouvre dans un nouvel onglet)« , a déclaré French. L’étoile, qui se trouve à 190 années-lumière de la Terre, porte le nom du personnage de la Bible qui aurait vécu pendant près d’un millénaire. « L’estimation actuelle de l’âge de cette étoile est de 13,7 milliards d’années », a déclaré French. Cela signifie qu’il se serait formé peu de temps après le Big Bang.
En revanche, les astronomes ont découvert des étoiles, appelées protoétoiles, qui sont encore en train de se former. Observées à l’aide de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, ces étoiles ont moins de 500 000 ans, selon la société Max Planck (s’ouvre dans un nouvel onglet). « Les humains utilisaient des outils en pierre au moment où ces étoiles se sont allumées pour la première fois », a déclaré French.
Alors, comment les astronomes calculent-ils l’âge d’une étoile ? « Ce n’est pas simple », a déclaré French. « Les astronomes utilisent une combinaison de mesures de la masse, de la luminosité et de la vitesse de l’étoile dans l’espace pour comparer avec d’autres étoiles, et des simulations informatiques pour estimer son âge. »
L’âge de notre propre soleil est d’environ 4,6 milliards d’années – quelque part entre les protoétoiles et l’étoile Mathusalem. Les astronomes pensent qu’il est presque à mi-chemin de sa durée de vie. « Dans environ 5 milliards d’années, le soleil cessera de fusionner l’hydrogène en hélium dans son noyau », a déclaré French.
Une fois que le noyau du soleil sera à court de carburant pour contrecarrer la gravité, il commencera à se contracter. La coquille extérieure du soleil, quant à elle, va se dilater, car elle a encore de l’hydrogène à fusionner. « Le soleil deviendra si gros qu’il engloutira les orbites de Mercure et de Vénus », a déclaré French. Après environ 1 milliard d’années, le noyau externe aura épuisé son hydrogène et passera à la fusion de l’hélium. Finalement, le soleil manquera de carburant, son noyau se rétrécissant en une boule de carbone et d’oxygène appelée naine blanche ; ses couches externes se dissiperont et deviendront une nébuleuse – une enveloppe de plasma chaud et résiduel.
C’est un rappel que, même si les plus grandes étoiles vivent beaucoup plus longtemps que les humains, rien ne dure éternellement.
Publié à l’origine sur Live Science.
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