La vie d'une étoile semblable au Soleil

Dans environ 5 milliards d'années, le Soleil deviendra une géante rouge assez grande pour engloutir Mercure et Vénus.

Naître dans un nuage froid

Les étoiles se forment dans des nuages moléculaires, de vastes régions de gaz froid et de poussière. Selon la NASA, ils contiennent de 1000 à 10 millions de masses solaires et peuvent s'étendre sur des centaines d'années-lumière. Le gaz froid forme des concentrations. Certaines se heurtent ou accumulent de la matière : leur gravité augmente, puis elles finissent par s'effondrer. En se contractant, une concentration chauffe et tourne de plus en plus vite, aplatissant le gaz restant en un disque. Le centre chaud en cours d'effondrement est une protoétoile. À ce stade, son énergie provient de la contraction elle-même, pas de la fusion. Le Soleil s'est formé ainsi il y a environ 4.6 milliards d'années, et le disque qui l'entourait a donné naissance aux planètes.

Quand le cœur atteint des millions de degrés, la fusion de l'hydrogène démarre. La poussée de l'énergie vers l'extérieur arrête l'effondrement. L'étoile rejoint alors la séquence principale, la plus longue phase de sa vie. La masse en fixe le rythme. La NASA explique que les étoiles les plus massives doivent consommer leur combustible plus vite pour résister à leur propre poids : elles brillent davantage et meurent plus tôt. Les étoiles peu massives consomment plus lentement leur combustible, sont moins lumineuses et plus froides. La durée totale du Soleil sur la séquence principale est d'environ 10 milliards d'années ; il en a parcouru un peu moins de la moitié.

Quand l'hydrogène s'épuise

Quand le cœur n'a plus d'hydrogène, la fusion s'y arrête et la gravité reprend temporairement le dessus. Le cœur se contracte et chauffe, et l'hydrogène commence à fusionner dans une couche qui l'entoure. Cette énergie supplémentaire fait énormément gonfler et refroidir les couches externes. L'étoile devient une géante rouge, dont la NASA précise que la couleur tire plutôt sur l'orange. Pour le Soleil, cette phase commencera dans environ 5 milliards d'années. Selon la NASA, il deviendra si grand qu'il engloutira Mercure et Vénus, et peut-être aussi la Terre. Arcturus, environ 25 fois plus grande que le Soleil, montre aujourd'hui à quoi ressemble cette phase.

Les géantes rouges deviennent instables et pulsent : elles gonflent et rejettent des parties de leur atmosphère. Toutes les couches externes finissent par s'éloigner, formant une enveloppe lumineuse en expansion appelée nébuleuse planétaire. Ce nom vient des petits télescopes d'autrefois, dans lesquels ces enveloppes rondes ressemblaient un peu à des planètes ; elles n'ont aucun rapport avec elles. La NASA donne l'exemple de la nébuleuse de l'Hélice, à 650 années-lumière dans le Verseau. Au centre reste le cœur mis à nu de l'étoile.

Une naine blanche

Ce cœur est une naine blanche, généralement de la taille de la Terre mais des centaines de milliers de fois plus massive, selon la NASA. Elle ne produit plus de chaleur et refroidit donc lentement pendant des milliards d'années, passant du blanc bleuté au rouge. Sirius B en est un exemple proche : dans le modèle, la Terre placée à côté de la naine blanche à la même échelle est légèrement plus grande. Les étoiles de moins d'environ huit masses solaires terminent ainsi leur vie, soit la grande majorité des étoiles.