Mort du Soleil : quand et comment aura lieu la fin de l'étoile ?

Pour les étoiles, leur longévité est conditionnée par leur masse. Plus elle est massive, plus sa vie est courte et se compte en une poignée de millions d'années pour enfin s'achever en un violent feu d'artifice cosmique, une supernova.

Quand le soleil va-t-il mourir ?

Pour notre Soleil, il en ira autrement. Notre étoile est une naine jaunenaine jaune qui, par sa masse (tout de même 330.000 fois celle de la Terre), a une espérance de vieespérance de vie totale d'environ 10 milliards d'années. Où en sommes-nous actuellement ? Bonne nouvelle pour la vie sur Terre : il n'est âgé actuellement que de 4,6 milliards d'années et il devrait donc encore briller cinq milliards d'années, d'après les estimations des astronomesastronomes.

Néanmoins, il faudra tout de même songer à déménager car la Terre va devenir invivable dans moins d'un milliard d'années (nonobstant l'actuel réchauffement climatiqueréchauffement climatique en cours). Pourquoi ? Parce que la luminositéluminosité du Soleil va continuer de croître d'environ 10 % tous les milliards d'années. Ainsi, notre douce planète bleue deviendra-t-elle progressivement une étuveétuve, à l'image peut-être de l'enfer qui règne actuellement sur notre voisine VénusVénus.

La zone habitable dans notre Système solaireSystème solaire va par conséquent se décaler. Aussi, peut-on imaginer qu'Homo sapiensHomo sapiens aura migré vers Mars, devenue plus douce. Mais si ça se faisait, ça ne durerait pas longtemps. Aussi, faudrait-il peut-être prendre la route vers d'autres étoiles, si tant est que l'espèceespèce humaine en ait alors les moyens.

La nébuleuse de la Lyre, l’une des plus célèbres nébuleuses planétaires, photographiée par Hubble. L’étoile à l’origine de cette enveloppe de gaz et de poussière assez lumineuse devait être un peu plus massive que le Soleil. © Nasa

Que se passera-t-il quand le Soleil va mourir ?

Avec le temps, les réserves d'hydrogènehydrogène que le Soleil avait amassées à sa naissance vont s'épuiser. D'une relative petite masse, l'étoile s'est maintenue, durant des milliards d'années, dans un équilibre entre gravitégravité et rayonnement (résultant de la fusionfusion de l'hydrogène). Mais arrivera un « jour » où le carburant viendra à manquer.

Au cœur de l'étoile règnera alors un noyau d'héliumhélium (créé par la fusion de l'hydrogène) qui s'effondrera sur lui-même. La température qui augmente en se comprimant libère de l'énergieénergie qui va repousser les couches externes du Soleil. Durant quelque cinq millions d'années seulement, l'astreastre va grossir considérablement pour devenir ce que les astrophysiciensastrophysiciens appellent une géante rouge. Rouge, car sa température de surface va baisser (jusqu'à 3.000 K). Son rayon passera alors des quelque 700.000 kilomètres aujourd'hui, à plus de 170 millions de kilomètres, selon une étude publiée en 2008 ! Autrement dit, MercureMercure, Vénus et aussi la Terre seront prises à l'intérieur, enfin elles seront pulvérisées (à moins que l'orbiteorbite de notre planète soit repoussée, cela dépendra de la masse perdue par la géante rouge). Comprimé, le cœur d'hélium se réchauffe et parvient à atteindre la température de 100 millions de degrés. Dans ces conditions, l'hélium peut commencer à forger du carbonecarbone. Ce sera alors le « flashflash de l'hélium ». Mais celui-ci ne durera pas longtemps. Et cela n'ira pas plus loin car la masse restante du Soleil ne sera pas suffisante pour atteindre 600 millions de degrés au centre, température requise pour embraser le noyau de carbone. Tout autour, l'hydrogène et l'hélium brûleront quelques milliers d'années, faisant peler notre étoile et dilater davantage son enveloppe externe.

Finalement, faute de rayonnement pour la contrebalancer, la gravité va l'emporter. Le reste du cœur de notre étoile va se contracter et devenir une naine blanchenaine blanche, un corps de la taille de la Terre, extrêmement dense et chaud (environ 30.000 °C). Pendant ce temps, les couches externes, trop éloignées, vont se diluer dans l'espace. Durant environ 10.000 ans, l'enveloppe brillera de l'intérieur, luisant à la lumièrelumière du foyerfoyer central encore chaud. Cela donnera une nébuleuse planétaire (le nom, trompeur, vient de leurs formes rondes qu'a observées William HerschelWilliam Herschel). Deviendra-t-elle visible depuis d'autres systèmes planétaires, à l'instar de celles que l'on peut distinguer dans nos télescopestélescopes ? Parmi les plus célèbres, citons M57M57, l'anneau de la Lyre ou encore M27. Nos descendants en exil pourront-ils en effet observer le reste du Soleil autour duquel la vie avait fleuri ? Une étude publiée en mai 2018 a révélé, via des modèles d'évolution stellaire, que ce sera juste. De par sa masse, le Soleil se trouverait en effet tout juste à la limite de la luminosité. La nébuleuse planétairenébuleuse planétaire serait donc visible mais très faible.

Et après ? Est-ce que ce sera vraiment la fin ? Non. Le cœur ardent mettra des milliards d'années pour se refroidir et devenir une naine noire. En attendant, le Soleil a encore de beaux jours devant lui.