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L'astronomie au gré des saisons, 2019-02-19
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Une doyenne parmi les étoiles?
Tapping, Ken
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Ken Tapping, le 19 février 2019
Dans un recoin de notre galaxie, la Voie lactée, se trouve une petite étoile rouge banale qui pourtant fait couler beaucoup d’encre. Sa petite masse (14 % de celle du Soleil) est à peine suffisante pour lui conférer le statut d’étoile. Il s’agit en fait de l’une des nombreuses naines rouges de l’Univers. Celle-ci revêt un intérêt particulier, car elle aurait 13,5 milliards d’années, soit pratiquement l’âge de l’Univers. Comment avons-nous pu établir ce calcul? Contrairement à bien d’autres problèmes scientifiques, celui-ci est passablement simple à résoudre. Commençons par l’étoile que nous connaissons le mieux.
Le Soleil est une sphère gazeuse qui s’est formée par l’effondrement d’un nuage cosmique. Par le processus de fusion nucléaire, il convertit l’hydrogène dans son noyau en éléments plus lourds et génère ainsi l’énergie nécessaire pour briller. Les déchets de la fusion des atomes demeureront enfouis dans son noyau jusqu’à sa mort. La plupart des éléments qui composent le Soleil seront ensuite éjectés dans l’espace, puis absorbés par d’autres nuages pour produire de nouvelles générations d’étoiles. Lorsqu’on analyse la photosphère, partie visible du Soleil, on constate qu’elle est constituée de la matière originelle à partir de laquelle le Soleil s’est formé. La composition de cette couche nous éclaire sur la genèse de toutes les étoiles de la génération à laquelle appartient le Soleil. Ce que nous avons appris nous a permis de découvrir l’une des étoiles sans doute parmi les plus vieilles de l’Univers. Il y a 14 milliards d’années, lorsque l’Univers s’est formé, il ne contenait essentiellement que
deux éléments : de l’hydrogène et de l’hélium. Les atomes de carbone, d’oxygène, de phosphore, de fer et d’autres éléments qui nous composent et composent la Terre n’avaient pas encore été créés. Les premières étoiles étaient des supergéantes bleues très brillantes qui se sont consumées très rapidement, convertissant leur hydrogène en d’autres éléments. Au terme de quelques millions d’années, elles ont explosé et leur matière s’est disséminée dans les nuages avoisinants. Ces étoiles sont depuis longtemps disparues, et celles que nous observons aujourd’hui, y compris le Soleil, sont plus jeunes. Nous pouvons le confirmer parce que le combustible inutilisé du Soleil, qui forme ses couches superficielles, contient des éléments qui ont été
fabriqués par les générations d’étoiles qui l’ont précédé. Nous savons que ces éléments n’ont pas été créés par
les réactions nucléaires à l’intérieur du Soleil, car les « déchets de combustion » demeurent dans le noyau. Revenons à notre naine rouge d’âge vénérable. Étrangement, ses couches extérieures ne semblent renfermer que de l’hydrogène et de l’hélium, ce qui signifie qu’elle se serait formée à partir de matériaux si anciens qu’on n’y trouve pas de déchets rejetés par des étoiles qui l’auraient précédée. Il pourrait donc s’agir d’une étoile de première génération. La grande
question est de savoir comment une naine rouge aurait pu naître à l’époque des supergéantes bleues.
Une partie de réponse nous a été donnée par le système solaire. En effet, un seul agrégat de matière primordiale a été suffisamment gros pour donner naissance à une étoile, le Soleil, au moment de la formation du système solaire. Celui-ci renferme toutefois des planètes géantes, la plus grosse étant Jupiter, actuellement visible à l’est avant l’aube. Si la matière qui allait devenir Jupiter avait été un peu plus massive, elle serait devenue une naine rouge. Il est possible qu’à une époque très lointaine, une
supergéante bleue se soit formée, laissant dans son nuage originel une quantité de matière suffisante à la formation d’une deuxième étoile, beaucoup plus petite : une naine rouge.
Même si les naines rouges sont très peu massives, elles requièrent tellement peu d’énergie pour briller que leur longévité se compare à celle de l’Univers. On pourrait se perdre en conjectures sur les formes de vie que pourraient abriter les planètes orbitant autour d’étoiles aussi vieilles, mais lorsque celles-ci se sont créées, il manquait les éléments nécessaires à la formation de planètes et à l’apparition de la vie. Ce n’est que quelques générations stellaires plus tard que ces éléments sont apparus.
Cherchez Mars au sud-ouest après la tombée de la nuit. Vénus brille au sud-est à l’aube, flanquée de Jupiter et Saturne (la moins éclatante des deux), en formation rapprochée, se fondant dans la lisière de l’aurore. La Lune sera pleine le 19 et montrera son dernier quartier le 26.
Ken Tapping est astronome à l’Observatoire fédéral de radioastrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9. Tél. : 250-497-2300, téléc. : 250-497-2355
