Naissance, vie, et mort des étoiles. Comme nous tous, comme l Univers lui-même, les étoiles ont une histoire. Elles naissent, vivent et meurent

Documents pareils
La vie des étoiles. La vie des étoiles. Mardi 7 août

FORMATION ET FONCTIONNEMENT D'UNE ETOILE

Vie et mort des étoiles. Céline Reylé Observatoire de Besançon

Panorama de l astronomie

Étude et modélisation des étoiles

Chapitre 6 : les groupements d'étoiles et l'espace interstellaire

a. La masse de Jeans b. Le support des nuages moléculaires -Séquence Principale (PMS)

Séquence 9. Étudiez le chapitre 11 de physique des «Notions fondamentales» : Physique : Dispersion de la lumière

Comprendre l Univers grâce aux messages de la lumière

nucléaire 11 > L astrophysique w Science des étoiles et du cosmos

Atelier : L énergie nucléaire en Astrophysique

POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section Orthoptiste / stage i-prépa intensif -

NUAGES INTERSTELLAIRES ET NEBULEUSES

Les objets très lointains

C3. Produire de l électricité

Équivalence masse-énergie

Chapitre 11: Réactions nucléaires, radioactivité et fission

Compétence 3-1 S EXPRIMER A L ECRIT Fiche professeur

Chapitre n 6 MASSE ET ÉNERGIE DES NOYAUX

5 >L énergie nucléaire: fusion et fission

Lycée français La Pérouse TS. L énergie nucléaire CH P6. Exos BAC

Lycée Galilée Gennevilliers. chap. 6. JALLU Laurent. I. Introduction... 2 La source d énergie nucléaire... 2

Chapitre 5 : Noyaux, masse et énergie

Comment dit-on qu'une étoile est plus vieille qu'une autre ou plus jeune qu'une autre?

Principe et fonctionnement des bombes atomiques

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

I. Introduction: L énergie consommée par les appareils de nos foyers est sous forme d énergie électrique, facilement transportable.

8/10/10. Les réactions nucléaires

A retenir : A Z m n. m noyau MASSE ET ÉNERGIE RÉACTIONS NUCLÉAIRES I) EQUIVALENCE MASSE-ÉNERGIE

L ÉNERGIE C EST QUOI?

Correction ex feuille Etoiles-Spectres.

Transformations nucléaires

Energie nucléaire. Quelques éléments de physique

Chapitre 10 : Radioactivité et réactions nucléaires (chapitre 11 du livre)

Energie Nucléaire. Principes, Applications & Enjeux. 6 ème /2015

Panorama de l astronomie. 7. Spectroscopie et applications astrophysiques

Structure et Evolution des étoiles

Celestia. 1. Introduction à Celestia (2/7) 1. Introduction à Celestia (1/7) Université du Temps Libre - 08 avril 2008

TEMPÉRATURE DE SURFACE D'UNE ÉTOILE

Stage : "Développer les compétences de la 5ème à la Terminale"

Production mondiale d énergie

La physique nucléaire et ses applications

A) Les réactions de fusion nucléaire dans les étoiles comme le Soleil.

Application à l astrophysique ACTIVITE

Chapitre 6. Réactions nucléaires. 6.1 Généralités Définitions Lois de conservation

Rayonnements dans l univers

Transformations nucléaires

a. Fusion et énergie de liaison des noyaux b. La barrière Coulombienne c. Effet tunnel & pic de Gamov

TD 9 Problème à deux corps

Quelques liens entre. l'infiniment petit et l'infiniment grand

Qu est-ce qui cause ces taches à la surface du Soleil?

Le satellite Gaia en mission d exploration

Panneau solaire ALDEN

TP 2: LES SPECTRES, MESSAGES DE LA LUMIERE

La place de l homme dans l univers. par Trinh Xuan Thuan *

Le Soleil. Structure, données astronomiques, insolation.

Les moyens d observations en astronomie & astrophysique

Niveau 2 nde THEME : L UNIVERS. Programme : BO spécial n 4 du 29/04/10 L UNIVERS

DIFFRACTion des ondes

2 e partie de la composante majeure (8 points) Les questions prennent appui sur six documents A, B, C, D, E, F (voir pages suivantes).

Gaz moléculaire et formation stellaire dans les galaxies proches : maintenant et à l'époque ALMA Jonathan Braine

Renouvellement à 50000MW étalé sur 20 ans ( ) rythme de construction nucléaire: 2500MW/an

Professeur Eva PEBAY-PEYROULA

SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES D AVENIR

C4: Réactions nucléaires, radioactivité et fission

ITER et la fusion. R. A. Pitts. ITER Organization, Plasma Operation Directorate, Cadarache, France

L ÉLECTRICITÉ C EST QUOI?

A. Énergie nucléaire 1. Fission nucléaire 2. Fusion nucléaire 3. La centrale nucléaire

LE CATALOGUE MESSIER

Notre galaxie, la Voie lactée

La fusion nucléaire. Le confinement magnétique GYMNASE AUGUSTE PICCARD. Baillod Antoine 3M7 29/10/2012. Sous la direction de Laurent Locatelli

Principes généraux de la modélisation de la dispersion atmosphérique

4 ème PHYSIQUE-CHIMIE TRIMESTRE 1. Sylvie LAMY Agrégée de Mathématiques Diplômée de l École Polytechnique. PROGRAMME 2008 (v2.4)

La Fusion Nucléaire (Tokamak) Nicolas Carrard Jonathan Carrier Guillomet 12 novembre 2009

L'ÉNERGIE ET LA MATIÈRE PETITE EXPLORATION DU MONDE DE LA PHYSIQUE

EXERCICES SUPPLÉMENTAIRES

FUSION PAR CONFINEMENT MAGNÉTIQUE

I - Quelques propriétés des étoiles à neutrons

KIT SOLAIRE EVOLUTIF DE BASE

DM 10 : La fusion nucléaire, l énergie de l avenir? CORRECTION

Origine du courant électrique Constitution d un atome

Le monde fascinant des galaxies

CONSTRUCTION D UN CHAUFFE EAU SOLAIRE

par Alain Bonnier, D.Sc.

Parcours Astronomie. Cher Terrien, bienvenue à la Cité des sciences et de l industrie! Voici tes missions :

L ÉLECTRICITÉ, C EST QUOI?

Chap 2 : Noyaux, masse, énergie.

FICHE DE DONNEES DE SECURITE

La physique quantique couvre plus de 60 ordres de grandeur!

La recherche sur l énergie nucléaire: relever le défi de la durabilité

Résonance Magnétique Nucléaire : RMN

PHYSIQUE Discipline fondamentale

PROGRAMME DE PHYSIQUE - CHIMIE EN CLASSE DE SECONDE GÉNÉRALE ET TECHNOLOGIQUE

Le défi énergétique. Exercices. Correction. 1. Le charbon est une ressource renouvelable. Il s puise. 2. L énergie s exprime en Watt (W).

Groupe professionnel énergie de Centrale Nantes Intergroupe des centraliens de l énergie

L ENERGIE NUCLEAIRE A T ELLE UN AVENIR? Une réponse dans l espace?

DYNAMIQUE DE FORMATION DES ÉTOILES

NOYAU, MASSE ET ENERGIE

THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

enquête pour les fautes sur le fond, ce qui est graves pour une encyclopédie.

Transcription:

Document ANAP Serge Rochain Naissance, vie, et mort des étoiles Comme nous tous, comme l Univers lui-même, les étoiles ont une histoire. Elles naissent, vivent et meurent

Les galaxies, berceaux des étoiles Les galaxies, notamment les galaxies spirales comme celles représentées ici contiennent non seulement des étoiles par centaines de milliards, mais aussi des nuages de gaz et de poussières dont chacun représente une masse de matière équivalente à celle de plusieurs centaines de milliers, ou de millions d étoiles.

Notre Galaxie est constellée de ces nuages Ces nuages de gaz et de poussières dans des proportions très variables portent le nom de nébuleuses. Ils peuvent être rendus brillants par la chaleur de leur gaz portées à haute température, ou seulement éclairés par les étoiles en arrière plan, ou totalement opaque en raison de leur teneur en poussières comme celui de l image de gauche.

Les objets contenus dans la galaxies Des chocs de toutes sortes s imposent aux nuages de gaz et de poussières qui peuplent les galaxies; elles s entrechoquent, dans leur mouvement de rotation elles étirent leurs bras, des étoiles géantes explosent et l onde de choc comprime ces nuages. Sous ces coups de boutoirs les nuages se fragmentent et s effondrent. sont animés de mouvements

Ces fragments deviendront des étoiles Les zones les plus denses en gaz et poussières de ces fragments du nuage d origine attireront à elles la matière environnante par gravitation, ce qui accroitra encore leur masse. Sous la pression la température de la matière au centre s élèvera jusqu à atteindre plusieurs millions de degrés. A cette température, cette matière gazeuse composée à plus de 90% d hydrogène commencera à fusionner ses noyaux d hydrogène pour construire des noyaux d hélium 4, dégageant une pression radiative s opposant à la gravitation. Lorsque l égalité des forces sera atteinte l étoile se stabilisera dans un état d équilibre hydrostatique convertissant son hydrogène en hélium. Elle entrera alors dans sa phase adulte après avoir vécu une naissance qui a durée plusieurs millions d années.

Fragmentation et effondrement d un nuage moléculaire Fragmentation du nuage moléculaire pro-stellaire Rhô Ophiuchi dans la constellation d Ophiuchus

La matière se concentre sur les grumeaux denses de chaque fragment qui s effondrent sur eux-mêmes en protoétoiles Ces étoiles jeunes et chaudes sont bleues, elles se dégagent lentement du reste du nuage de gaz qui les a fait naître, et apparaissent sous forme d un amas d étoiles brillantes. Ici l amas des Pléiades

La plupart de ces étoiles seront des systèmes multiples Les étoiles issues de fragments proches les uns des autres seront liées par la gravitations. La plupart d entre elles resteront solidaires deux à deux dans des systèmes binaires, le plus stable des systèmes multiples. D autres constitueront des systèmes plus complexes dont beaucoup seront instables. Dans ces systèmes instables les plus petites de ces étoiles seront éjectées et vivront une vie isolée, comme notre Soleil. Le système binaire Albireo Dans un système binaire les deux composantes sont toujours diamétralement opposées par rapport au centre de masse commun du système. Ci-dessus, deux configurations de binaires stables.

Après une période d instabilité, la jeune étoile trouve un équilibre entre les deux forces qui la contraignent. La pression de gravitation tend à écraser l étoile sur elle-même. Elle se trouve alors comprimée au point que la température en son centre atteint plusieurs millions de degrés, et dans le cas des étoiles super-géantes des centaines de millions de degrés. Pour la majorité d entre elles, la température se limitera à moins de10 millions de degrés, notre Soleil ira jusqu à 15 millions, encore très loin des géantes de 5 à 10 fois plus chaudes. Néanmoins cette température est déjà suffisante pour jeter les atomes d hydrogène les uns contre les autres et les faire fusionner en atomes plus lourd, l hélium. Cette agitation provoque alors une pression radiative qui s oppose à la contraction due à la gravitation. L effondrement de l étoile cesse alors et cette dernière se maintien dans un état d équilibre dit hydrostatique. Sa vie d adulte peut alors commencer et se maintenir tant que sa réserve d hydrogène lui permet de s opposer à la gravitation

La vie de l étoile adulte

Différents processus peuvent être mis en œuvre concurremment selon la masse de l étoile Selon la température atteinte au cœur de l étoile d autres processus de conversion de l hydrogène peuvent s activer. L épuisement de la ressource hydrogène assurant l équilibre hydrostatique arrive très vite et ces étoiles vivent bien moins longtemps que les étoiles naines comme notre Soleil, quelques centaines de millions d années contre plusieurs dizaines de milliards d années. Les étoiles géantes ne représentent qu une très faible part de la population stellaire, moins de 1 %

L intérieur d une étoile (Soleil)

Durant toute sa vie adulte le Soleil inonde le milieu planétaire de photons à toutes les longueurs d ondes

La poussée radiative s oppose à la gravitation La gravitation qui tend à écraser la masse de l étoile sur elle-même et la poussée radiative exercée par les forces nucléaires s équilibrent. L étoile connaît alors une longue période de calme à l échelle de sa structure.

Tant que la poussée radiative s oppose à la gravitation L étoile connaît alors une longue période de calme à l échelle de sa structure. C est sa phase de maturité qui sera la plus longue de sa vie, durant jusqu à plusieurs dizaines de milliards d année. Les étoiles sont alors disposées sur la séquence principale.

La séquence principale du diagramme HR

L étoile s effondre sur ellemême. Sous la pression la matière se comprime jusqu à atteindre une limite qui la fait exploser avec violence, dispersant sa matière dans le milieu interstellaire Mais un jour, la panne En panne de carburant nucléaire la poussée radiative faiblit. Bientôt elle n est plus en mesure de s opposer à la gravitation

Mais ce scénario n est pas aussi bref. Il dispose de variantes qui dépendent de la masse de l étoile. Tel que décrit ici il ne concerne que les étoiles < 1MS Pour une étoile de type solaire, une fois l hydrogène totalement convertit en hélium, c est l hélium qui se transforme en carbone, prolongeant l agonie de l étoile avant qu elle n explose et disperse sa matière dans le cosmos

Le stade de géante rouge La pression radiative de l hydrogène disparue la gravitation comprimera le cœur de l étoile Soleil dont la température augmentera jusqu à atteindre 100 millions de degrés permettant la fusion de l hélium en carbone. La poussée radiative qui en résulte repousse la matière périphérique et l étoile atteindra un diamètre 100 fois supérieur à son diamètre actuel et la température de sa périphérie chutera de façon drastique jusqu à être moitié moindre de ce qu elle est aujourd hui. Notre étoile deviendra une géante rouge.

Ces phases de fusions nucléaires successives qui sont un prélude à l explosion finale sont plus ou moins nombreuses en fonction de la masse de l étoile créant ainsi des atomes de plus en plus lourds qui ensemenceront le milieu interstellaire et les nuages préexistants de gaz et de poussières. Mais ce mécanisme ne pourra pas créer d atomes plus lourds que ceux du fer.

Les étoiles sont disposées sur le diagramme HR selon leur masse

Elles quittent la séquence principale pour rejoindre le stade de géante rouge lorsqu elles ne peuvent plus assurer leur équilibre Masse de l'étoile (en masses solaires, M ) 30 M 10 M 3 M 1 M 0,3 M Luminosité pendant la séquence principale (Soleil=1) 10 000 1 000 100 1 0,004 Vie sur séquence principale (en milliards d'années) 0,06 0,10 0,30 10 800 Les réactions nucléaires s'arrêtent aux noyaux de fer silicium oxygène carbone hélium

L histoire d une étoile peut se résumer ainsi

Et l histoire d une étoile comme notre Soleil peut se résumer comme indiqué sur les schéma ci-dessous

Lorsque l explosion aura lieu, selon la masse de l étoile, ce qui restera sera de natures différentes

Mais au moment de cette explosion et selon la masse de l étoile qui produira soit une naine blanche, soit une étoile à neutrons, soit un trou noir, la température atteindra jusqu à plusieurs milliards de degrés et les atome fusionneront jusqu à produire les corps les plus lourds, l or, le plomb, l uranium. qui se répandront dans l Univers

Ainsi, les nouvelles étoiles qui se formeront et leurs cortèges de planètes posséderont dans la matière qui les constitue tous ces corps, comme nous en trouvons sur notre planète Terre en abondance proportionnelle à leur difficulté d apparition, les plus lourds étant aussi les plus rares

Document ANAP Serge Rochain Merci de votre attention des questions?