À la fin de sa vie, le Soleil ressemblera à la géante rouge W Hydrae. © Digitized Sky Survey

Sciences

À quoi ressemblera le Soleil à la fin de sa vie ?

ActualitéClassé sous :soleil , géante rouge , mort du Soleil

La mort de notre Soleil devrait débuter d'ici 5 milliards d'années environ. Celui-ci ressemblera alors à W Hydrae, une étoile variable de type solaire en phase de géante rouge. Le radiotélescope Alma a permis d'obtenir des images de la surface de cet astre.

  • Les étoiles dont la masse est comprise entre 0,6 et 8 fois la masse du Soleil deviendront un jour des géantes rouges.
  • Notre Soleil fera de même d'ici quelques milliards d'années et sa taille devrait augmenter au point de, peut-être, englober la Terre.
  • W Hydrae, dans la constellation de l'Hydre, peut être imagée par le télescope Alma. Les observations nous montrent alors ce que devrait devenir le Soleil à la fin de sa vie, en phase de géante rouge.

Aristote pensait que le ciel étoilé et les planètes étaient éternels. Mais, avant lui, Héraclite avait déjà compris que cela n'était pas vrai : il avait alors écrit son célèbre aphorisme « Panta rhei » (Πάντα ῥεῖ), qui signifie littéralement en Grec ancien « Toutes les choses coulent », c'est-à-dire « Tout passe ». Nos yeux sont aujourd'hui dessillés et nous savons que le Système solaire a une origine et une fin, gouvernées irréversiblement par les lois de la thermodynamique.

Nous cherchons à saisir cette origine et cette fin. Si la naissance du Soleil (et celle de son cortège planétaire) nous fascine, sa mort nous effraie. Quand cela arrivera-t-il ? Comment se produira la disparition de la vie sur Terre ? L'astrophysique moderne prédit que d'ici 5 à 7 milliards d'années environ, notre étoile gonflera en devenant une géante rouge dont le rayon pourrait atteindre celui de l'orbite de la Terre. Malheureusement, la Planète bleue décédera bien avant, car ses océans seront entrés en ébullition et se seront évaporés d'ici 1 milliard d'années, du fait de la lente mais inexorable augmentation de la luminosité du Soleil prédite par les modèles de l'évolution stellaire.

L'étoile W Hydrae vue par Alma et mise en comparaison avec le Système solaire. La Terre y serait engloutie. © ESO

Comment sauver notre Planète ?

Certains ont imaginé que, d'ici là, l'humanité aura fait un tel bon technologique qu'elle pourra retarder l'évolution du Soleil, en agitant les couches internes de ce dernier à l'aide d'un gigantesque laser en orbite, peut-être construit par des machines de von Neumann. Cela prolongerait la présence de notre étoile sur la séquence principale du fameux diagramme de Hertzsprung-Russell et retarderait son passage au stade de géante rouge ainsi que son arrivée sur la branche asymptotique des géantes (en anglais, Asymptotic Giant Branch : AGB). Le cœur du Soleil sera alors inerte et composé de carbone et d'oxygène, alors que deux coquilles subsisteront autour de lui, où des réactions thermonucléaires se poursuivront :

  • la première coquille avec des noyaux d'hélium fusionnant pour donner du carbone ;
  • la deuxième coquille (surmontant la première) où l'hydrogène brûlera en donnant de l'hélium.

D'autres proposent de modifier l'orbite de la Terre en l'éloignant du Soleil à l'aide de réacteurs alimentés par l'énergie qui pourrait être tirée des océans en utilisant la technologie de la fusion contrôlée.

Ce qui est sûr, c'est que l'univers observable contient de nombreuses étoiles de masse et de type similaires au Soleil, mais plus âgées. Ces dernières peuvent nous permettre de voir en direct, ou presque, ce que sera la mort de notre Système solaire et, peut-être, donc, de savoir ce que devrait faire l'humanité pour prolonger son existence.

Voici des images reconstruites à partir des observations menées par Alma dans le domaine radio millimétrique (les formes orangées du haut). Certaines étoiles sont si grandes que, bien que beaucoup plus lointaines de nous que Pluton (en gris, à gauche), elles apparaissent de tailles comparables sous le regard d'Alma. © ESO

Alma révèle des détails de la surface des étoiles

Une équipe internationale d'astronomes vient ainsi de publier un article dans Nature Astronomy, accessible sur arXiv, dans lequel elle annonce avoir étudié une telle étoile en utilisant le regard d'Alma (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array). Elle a tourné ce dernier vers W Hydrae, une étoile variable de type Mira située à environ 320 années-lumière de la Terre, dans la constellation de l'Hydre.

W Hydrae est sur la branche asymptotique des géantes. Le télescope Alma est si performant que, comme dans le cas d'autres étoiles, il nous permet d'avoir accès, pour la première fois, à quelques détails de la surface de ces astres. Alma permet également d'étudier les vents stellaires produits par ce type d'étoile et qui participent à la dissémination dans la Voie lactée des noyaux lourds synthétisés par l'alchimie des fours thermonucléaires (certains des atomes de carbone de notre corps en proviennent).

Dans le cas de W Hydrae, les astrophysiciens ont été surpris de découvrir une région particulièrement brillante, dont la nature n'est pas encore très bien comprise. Il pourrait s'agir de la manifestation imprévue d'ondes de choc, à moins que ce ne soit le déploiement d'une arche de matière produite par une éruption solaire.

Comment évoluent les étoiles ?  Les étoiles naissent, vivent et meurent. Leur histoire est déterminée par leur masse initiale, laquelle décide des réactions thermonucléaires qui s'y produiront et des types de noyaux qu'elles synthétiseront avant de finir leur vie sous forme de naines blanches, d'étoiles à neutrons ou de trous noirs.