L’éclat rassurant des étoiles nous accompagne depuis la nuit des temps. À l'œil nu ou à travers l’oculaire d’un télescope amateur, ces astres semblent en général figés, éternels. Mais il n’en est rien : les étoiles naissent, vivent et meurent, sur des échelles de temps qui peuvent se compter en millions voire en milliers de milliards d’années. Dans cette conférence, nous allons contempler le cycle de vie de plusieurs types d’étoiles, depuis leur naissance à l’intérieur de vastes nuages de gaz et de poussière cosmique jusqu’à leur déclin parfois explosif, et nous allons découvrir dans quelle mesure nous pouvons nous considérer comme les enfants des étoiles passées.

1. Crédit : ESA/ATG medialab
LA VIE SECRÈTE
DES ÉTOILES
Par Sébastien Carassou

2. Crédit : Tony Hisgett

3. Le Soleil, notre étoile
Crédit : NASA Goddard Space Flight Center from Greenbelt, MD, USA

4. 4 états de la matière
Température
Basse Haute
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
Solide Liquide Gaz Plasma
Atome ou molécule + Noyau d’atome - Electron

5. Le Soleil est une boule de plasma
Température de surface :
5500 °C Crédit : NASA / SDO

6. Crédit : James J. / Socratic
Le Soleil n’est ni la plus petite étoile…

7. Crédit : SCtester
… ni la plus grosse !

8. Crédit : NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), A. Nota (ESA/STScI), and the Westerlund 2 Science Team
I.
LES REGROUPEMENTS
D’ÉTOILES

9. Les systèmes multiples
(Castor, un système sextuple)
Crédit : Dominique Dierick / NASA/JPL-Caltech;
edited by Nicholas Beeson

10. Les amas ouverts
(amas des Pléiades)
Crédit : NASA, ESA, AURA/Caltech, Palomar Observatory

11. Crédit : B.J. Mochejska (Warsaw University), The DIRECT Project, FLWO, MDM
Les associations stellaires
(NGC 206)

12. Les amas globulaires
(NGC 104)
Crédit : ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey

13. Les galaxies
(M 101)
Crédit : ESA/Hubble

14. II.
LES COULEURS
DES ÉTOILES
Crédit : NASA, ESA, and T. Brown and S. Casertano (STScI)

15. Crédit : Tony Hisgett

16. Crédit : ESA/Hubble & NASA

17. Crédit : NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)
Le spectre visible

18. Crédit : NASA and J. Olmsted (STScI)
Le spectre électromagnétique

19. Crédit : NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

20. Crédit : Frédéric BISSON

21. B
A
Le couple stellaire Albiréo

22. Le couple stellaire Albiréo
B
4400 K
12 000 K
A

23. Crédit : NASA / SDO
III.
CE QUI FAIT BRILLER
LES ÉTOILES

24. Crédit : NASA / SDO
74%
25%
1%
Composition chimique du Soleil
(en masse)
H
He
C, N, O, Ne, Fe, …

25. Crédit : Kelvinsong / Wikipédia

26. Crédit : Sarang / Wikipédia
La fusion nucléaire
au cœur d’une étoile
(chaîne proton-proton)

27. Crédit : NASA's Goddard Space Flight Center
Trajet chaotique d’un photon (grain de lumière)
né au cœur du Soleil
Temps de trajet vers la Terre :
8 minutes
Temps de trajet dans les couches internes du Soleil
~ 100 000 ans

28. IV.
LE CYCLE DE VIE
DES ÉTOILES
Crédit : NASA, ESA, and the Hubble HeritageTeam (STScI/AURA)

29. Crédit : ESO
Le diagramme de Hertzsprung-Russell
Température de surface (en °C)
Luminosité
(comparée
au
Soleil)

30. Un nuage moléculaire géant
(Nuage d’Orion)
Crédit : Rogelio Bernal Andreo

31. Un nuage moléculaire géant
(Nuage d’Orion)
Crédit : Rogelio Bernal Andreo

32. Crédit: ESO/ VLT / H. Drass et al.
Une pouponnière d’étoiles
(Nébuleuse d’Orion)

33. Crédit: ESO/ VLT / H. Drass et al.
Une pouponnière d’étoiles
(Nébuleuse d’Orion)

34. Un globule de Bok
(le « doigt de Dieu » dans la nébuleuse de la Carène)
Crédit : NASA, ESA, N. Smith (University of California, Berkeley), and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA);
credit for CTIO Image: N. Smith (University of California, Berkeley) and NOAO/AURA/NSF

35. Crédit : ESA/Hubble & NASA, B. Nisini
Une proto-étoile
(HH 111)

36. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Un disque protoplanétaire
(HL Tauri)

37. Crédit : NASA Goddard Space Flight Center from Greenbelt, MD, USA
Gravitation
Pression
L’équilibre interne d’une étoile
Fusion

38. Masse : 0,1 Soleil
Durée de vie : ~ 1000 milliards d’années
Masse : 1 Soleil
Durée de vie : ~ 10 milliards d’années
Masse : 10 Soleils
Durée de vie : ~ 10 millions d’années
La durée de vie d’une étoile
dépend de sa masse initiale

39. Masse : 0,1 Soleil
Durée de vie : ~ 1000 milliards d’années
Masse : 1 Soleil
Durée de vie : ~ 10 milliards d’années
Masse : 10 Soleils
Durée de vie : ~ 10 millions d’années
La durée de vie d’une étoile
dépend de sa masse initiale

40. Crédit : NASA/CXC/M. Weiss
Les naines rouges sont
entièrement convectives

41. Évolution d’une naine rouge
(10% de la masse du Soleil)
Naine blanche
d’hélium
Naine noire
Hydrogène épuisé
(échelle de temps inconnue)
Conversion de l’hydrogène en hélium
(6000 milliards d’années)
Source : Under a Crimson Sun (D. Stevenson, 2013)

42. Masse : 0,1 Soleil
Durée de vie : ~ 1000 milliards d’années
Masse : 1 Soleil
Durée de vie : ~ 10 milliards d’années
Masse : 10 Soleils
Durée de vie : ~ 10 millions d’années
La durée de vie d’une étoile
dépend de sa masse initiale

43. Crédit : ESO / M. Kornmesser
Géante rouge
Évolution d’une naine jaune
(1× la masse du Soleil)

44. Une nébuleuse planétaire
(Nébuleuse du papillon)
Crédit : NASA, ESA and the Hubble SM4 ERO Team

45. Crédit : Hubble / ESA / NASA; processed by Judy Schmidt
Florilège de
nébuleuses planétaires

46. Crédit : ESA/NASA
Une naine blanche
(vue d’artiste)

47. Masse : 0,1 Soleil
Durée de vie : ~ 1000 milliards d’années
Masse : 1 Soleil
Durée de vie : ~ 10 milliards d’années
Masse : 10 Soleils
Durée de vie : ~ 10 millions d’années
La durée de vie d’une étoile
dépend de sa masse initiale

48. Crédit : B. J. Fulton, Las Cumbres Observatory Global Telescope Network
Une supernova
par effondrement de cœur

49. Crédit : X-ray: NASA/CXC/SAO/F.Seward; Optical: NASA/ESA/ASU/J.Hester & A.Loll; Infrared: NASA/JPL-Caltech/Univ. Minn./R.Gehrz
Un rémanent de supernova
(Nébuleuse du Crabe)

50. Crédit : X-ray: NASA/CXC/SAO/F.Seward; Optical: NASA/ESA/ASU/J.Hester & A.Loll; Infrared: NASA/JPL-Caltech/Univ. Minn./R.Gehrz
Un rémanent de supernova
(Nébuleuse du Crabe)
Étoile à neutrons
(pulsar du Crabe)

51. Crédit: NASA's Goddard Space Flight Center
Une étoile à neutrons
(vue d’artiste)
Masse initiale de l’étoile :
Entre 8 et 25 Soleils

52. Un trou noir stellaire
(simulation)
Masse initiale de l’étoile :
Plus de 25 Soleils

53. Crédit : Qaswara.awad,
Trust my science

54. Crédit : NASA / SDO
Pour aller plus loin