Illustration d’une géante rouge. Le Soleil ressemblera à ça dans environ cinq milliards d’années. © Nasa

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Soleil : quand et comment notre étoile va-t-elle mourir ?

Question/RéponseClassé sous :Astronomie , Nébuleuse planétaire , soleil

Le Soleil, sans lequel la vie n'aurait jamais été possible sur Terre, n'est pas éternel. Voici à quoi devrait ressembler la fin de notre étoile, âgée aujourd'hui de 4,6 milliards d'années.

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.

Pour notre Soleil, il en ira autrement. Notre étoile est une naine jaune qui, par sa masse (tout de même 330.000 fois celle de la Terre), a une espérance 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 astronomes.

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 climatique en cours). Pourquoi ? Parce que la luminosité du Soleil va continuer de croître d'environ 10 % tous les milliards d'années. Ainsi, notre douce planète bleue deviendra-t-elle progressivement une étuve, à l'image peut-être de l'enfer qui règne actuellement sur notre voisine Vénus.

La zone habitable dans notre Système solaire va par conséquent se décaler. Aussi, peut-on imaginer qu'Homo 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'espèce 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'hydrogène 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 gravité et rayonnement (résultant de la fusion de l'hydrogène). Mais arrivera un « jour » où le carburant viendra à manquer.

Au cœur de l'étoile règnera alors un noyau d'hélium (créé par la fusion de l'hydrogène) qui s'effondrera sur lui-même. La température qui augmente en se comprimant libère de l'énergie qui va repousser les couches externes du Soleil. Durant quelque cinq millions d'années seulement, l'astre va grossir considérablement pour devenir ce que les astrophysiciens 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, Mercure, Vénus et aussi la Terre seront prises à l'intérieur, enfin elles seront pulvérisées (à moins que l'orbite 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 carbone. Ce sera alors le « flash 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 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 lumière du foyer central encore chaud. Cela donnera une nébuleuse planétaire (le nom, trompeur, vient de leurs formes rondes qu'a observées William Herschel). Deviendra-t-elle visible depuis d'autres systèmes planétaires, à l'instar de celles que l'on peut distinguer dans nos télescopes ? Parmi les plus célèbres, citons M57, 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 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.

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