Sciences

La vie et la mort d'une étoile et de ses planètes

VidéoClassé sous :exoplanètes , formation du Système solaire , Supernova

Cette vidéo avec des animations retrace les grandes étapes de la naissance et de la vie d'une étoile similaire au Soleil, entourée d'un cortège planétaire jusqu'à sa mort, en reprenant justement le cas du Système solaire. On peut distinguer sept étapes déjà parcourues ou qui restent à parcourir dans son cas, comme le montrent les images de synthèse avec des commentaires en anglais.

Abonnez-vous à la lettre d'information Vidéos : nos vidéos qui sortent vraiment du lot.

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !

Voici donc les sept étapes de la vie et de la mort d'un système planétaire avec la chronologie telle qu'elle est déduite des observations et des simulations numériques des astrophysiciens.

Étape 1 : 0 à 100.000 ans

Un nuage moléculaire poussiéreux et froid (quelques dizaines de kelvins tout au plus) s'effondre gravitationnellement sur lui-même. Il se fragmente en nuages plus petits et denses, en rotation du fait de la turbulence dans le nuage initial. La force centrifuge s'oppose alors à la contraction, perpendiculairement à l'axe de rotation alors que les températures montent dans ces petits nuages.

On obtient une protoétoile brillante entourée d'un disque d'accrétion où les poussières s'agglomèrent pour former des blocs rocheux qui vont ensuite entrer en collision en s'attirant gravitationnellement.

Étape 2 : 100.000 à 1 million d'années

Le processus se poursuit avec des réactions nucléaires qui s'allument au centre de la protoétoile qui devient de facto une étoile débutant sa vie sur la fameuse séquence principale. Dans le disque protoplanétaire encore riche en gaz, des planètes géantes gazeuses et des planètes rocheuses commencent leur naissance alors que l'étoile émet du rayonnement, des jets de matière et des vents violents pour se refroidir et perdre du moment cinétique.

Étape 3 : 1 million à 10 millions d'années

La croissance des planètes se poursuit avec un bombardement météoritique et cométaire violent et même des collisions. La surface des grosses planètes rocheuses peut se couvrir d'océans de magma du fait de l'énergie thermique libérée par les impacts. L'accrétion planétaire des géantes gazeuses ne va pas tarder à se terminer car au bout de 10 millions d'années environ, le disque protoplanétaire laisse la place à un disque de débris très appauvri en gaz.

Étape 4 : 10 millions à 1 milliard d'années

Les planètes rocheuses, comme la future Terre, continuent elles à se former et les collisions sont encore violentes et nombreuses alors que la luminosité du Soleil croît lentement. La proto-Terre entre en collision avec Théia et le produit final de cette catastrophe est la jeune Lune. Des migrations planétaires se produisent, générant dans le cas de notre Système solaire le Grand bombardement tardif.

Étape 5 : 1 milliard à 10 milliards d'années

Les collisions planétaires et le bombardement des astéroïdes et des comètes ont fortement décru et les orbites sont plus stables avec un Système solaire qui l'est également, bien que toujours travaillé par des instabilités pouvant mener au chaos. La luminosité du Soleil croît et quelques milliards d'années après notre époque actuelle, qui est située environ 4,6 milliards d'années après la naissance du Système solaire, les océans de la Terre entreront en ébullition du fait d'un effet de serre qui s'emballe.

Étape 6 : 10 à 11 milliards d'années

La Terre étant déjà morte depuis quelques milliards d'années, son destin va empirer avec le Soleil qui va quitter la séquence principale pour se transformer comme ses cousines dans la Voie lactée de quelques masses solaires tout au plus en géante rouge. Il va gonfler et ses couches supérieures vont perdre de la masse à l'occasion d'instabilités engendrant des vents violents.

Mercure et Vénus seront alors englouties par les couches supérieures du Soleil et peut-être aussi la Terre, dont le destin final reste donc incertain.

Étape 7 : 11 milliards à 13 milliards d'années

La phase géante rouge est transitoire, elle va laisser place à un Soleil qui va se contracter rapidement, son carburant nucléaire étant épuisé et ne permettant plus de produire une pression de rayonnement s'opposant à sa propre gravité. Le Soleil, dont la masse aura diminué un peu, se transformera alors en naine blanche dont la taille sera de l'ordre de celle de la Terre.

Elle sera entourée pendant un certain temps d'une nébuleuse planétaire, vestige des derniers vents du Soleil.

Pour des étoiles de plus de 8 masses solaires, la vie est bien plus courte, quelques millions d'années tout au plus, et la fin bien plus violente puisqu'elles exploseront sous forme de supernova SN II. Ces explosions peuvent provoquer l'effondrement de nouveaux nuages moléculaires en les comprimant par le passage d'ondes de choc et surtout, les noyaux lourds tels l'oxygène, le carbone, le fer et l'azote synthétisés par ces étoiles vont se retrouver dans les nuages, servant de matériaux pour les planètes et peut-être la vie. Un cycle est donc à l'œuvre faisant chimiquement évoluer les galaxies.

© Nasa, Goddard Space Flight Center, Scott Wiessinger