A quoi ressemblera le Soleil dans plus de 5 milliards d’années lorsqu’il sera entré dans sa phase de géante rouge ? On commence à en avoir une idée plus claire grâce aux observations dans l’infrarouge de l’étoile Chi Cygni, une cousine du Soleil, en plus âgée.
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Contrairement aux étoiles dépassant les 8 massesmasses solaires, notre SoleilSoleil ne finira pas sa vie en donnant d'abord une supernovasupernova pour laisser derrière lui un astreastre compact, étoile à neutronsétoile à neutrons ou trou noirtrou noir. Non, son destin est de finir paisiblement son existence sous forme d'une naine blanchenaine blanche de quelques dizaines de milliers de kilomètres de diamètre. Ce qui restera du Soleil sera composé principalement de carbonecarbone et d'oxygèneoxygène dans un état dit dégénéré décrit par les équationséquations de la mécanique quantiquemécanique quantique, conjointement avec celles de la relativité restreinte. Se refroidissant lentement pendant une duréedurée très longue, il finira même par cristalliser. On pense que ce destin attend plus de 95% des étoiles de la Voie lactéeVoie lactée.

Mais avant d'atteindre cette étape, il fera fusionner ses atomesatomes d'héliumhélium en devenant une géante rougegéante rouge qui gonflera bien au-delà de l'orbiteorbite de VénusVénus. Pendant cette phase, des instabilités se produiront, provoquant des pulsations. Le Soleil deviendra ainsi une étoile variableétoile variable. Son rayon et sa température oscilleront et il se produira une éjection d'une partie des couches supérieures du Soleil. Ainsi, même si sa masse était de l'ordre de celle de Chandrasekhar, ces mécanismes d'instabilité assureraient qu'il ne puisse se transformer en trou noir.

Il est probable que le Soleil enflera suffisamment pour englober la TerreTerre mais cela n'est pas certain. Quoiqu'il en soit, même si la Terre n'est pas avalée, ses océans et son atmosphèreatmosphère seront sans doute soufflés. Peut-être notre planète survivra-t-elle sous une forme ou une autre, comme semble le prouver le cas de V 391 Pegasi b.

On peut se faire une idée de l'aspect qu'aura notre Soleil et le système solairesystème solaire en observant l'étoileétoile Chi Cygni située à 550 années-lumièreannées-lumière. C'est ce qui vient d'être fait grâce au Infrared Optical Telescope Array (Iota) de l'observatoire Whipple du Mount Hopkins en Arizona.

La tâche était difficile car, en fin de vie, les étoiles devenues des géantes rouges s'entourent d'un coconcocon de poussières et de moléculesmolécules bloquant une partie du rayonnement visible. Cet écran n'est cependant pas un obstacle pour un télescopetélescope observant dans l'infrarougeinfrarouge avec une bonne résolutionrésolution. C'est le cas de Iota.


Ce film combine en haut des images en infrarouge prises par Iota et en bas les données sur les variations de luminosité de Chi Cygni fournies par l'association américaine des observateurs d'étoiles variables. La taille de l'orbite terrestre est montrée en haut à droite. © Sylvestre Lacour, Observatoire de Paris

Les chercheurs ont même pu réaliser une animation montrant les variations de diamètre et de luminositéluminosité de l'étoile selon une période de 408 jours. Le diamètre de Chi Cygni oscille entre 480 millions et environ 770 millions de kilomètres. Les chercheurs ont même pu déduire des observations la présence d'irrégularités de surface similaires aux panaches de plasmaplasma et aux granules du Soleil mais à des échelles bien plus grandes, puisque le diamètre de notre Soleil n'est que de 1 million de kilomètres environ.

Ce sont les techniques d'interférométrieinterférométrie qui ont permis d'accomplir cette prouesse en combinant les observations de plusieurs télescopes. Pour Iota, ce n'est qu'un début, même si l'on obtient déjà une résolution 15 fois supérieure à celle de HubbleHubble.