L'évolution stellaire... un long cycle de vie pour les géants et les nains de l'espace
Environ 380 000 ans après le Big Bang de l'univers, la taille de l'univers a augmenté, le tissu de l'espace-temps s'est étendu et la température du plasma dispersé dans toute la zone a diminué jusqu'à un point qui a permis à la particule d'électron de se joindre et de rejoindre le le neutron et le proton dans un cadre atomique serré La transparence, permettant aux rayons lumineux de voyager à travers le vaste univers.
Ensuite, les atomes d'hydrogène ont commencé à se former, et les atomes chimiques les plus simples sont en composition car ils ne contiennent qu'un proton et un électron, et sous l'influence de la force de gravité, d'énormes nuages cosmiques d'hydrogène se sont rassemblés et se sont formés, donnant l'apparence de les premières caractéristiques des corps géants dans l'univers : les étoiles.
Selon l'estimation des astronomes, la première étoile dont les caractéristiques ont commencé à se former était d'environ 100 millions d'années après la création de l'univers, et elle appartenait à l'ère "Stellar Population III", qui est la plus ancienne ère stellaire et contient des étoiles avec un très "faible teneur en métaux" car les atomes lourds ne s'étaient pas encore formés. Aussi, aucune étoile n'a encore été découverte appartenant à cette période, et tout dans ce contexte reste des hypothèses scientifiques.
Au lieu de cela, les chercheurs ont concentré l'essentiel de leur intérêt sur l'étude de l'origine, de l'emplacement, des types, des tailles, de la composition chimique et du cycle de vie des étoiles dans une longue série d'observations, de recherches et de surveillance, qui a commencé depuis les premières civilisations humaines apparues à la surface de la Terre dans divers continents.
Dans cet article, nous passons en revue l'évolution de la vie de ces astres géants de leur naissance à leur fin, qui représente le cœur du domaine de l'astronomie moderne.
Formation d'étoiles..Piles et parure pour l'univers
En 2001, la Wilkinson Microcontrast Measurement Probe (WMAP) a pu capturer une image micro-ondes de l'univers datant de l'ère après le Big Bang de 380 000 ans, une très courte période de temps par rapport à l'âge de l'univers de 13,8 milliards ans, selon l'estimation des scientifiques. Cette image s'appelle l'univers infantile.
L'image est également appelée scientifiquement le "rayonnement de fond cosmique des micro-ondes", et elle montre les empreintes digitales d'une énorme explosion qui a commencé à partir d'un point où les rayons primaires sont dispersés régulièrement à travers l'univers, ce qui soutient grandement la théorie du Big Bang. De plus, un groupe de scientifiques pense que cette image pourrait être une clé et une indication de l'origine des premières étoiles de l'univers.
L'historien américain David Christian déclare dans une interview qu'il a menée au sein du « Big History Project » en 2014 : L'ère avant la formation des étoiles était une ère sombre dans l'univers, et l'image du rayonnement cosmique micro-onde remplit les conditions de base pour la formation de la première étoile des nombres Le plus gros des atomes était composé à 75 % d'hydrogène et à 24 % d'hélium, et les minuscules restants étaient le lithium, le béryllium et le bore, les éléments atomiques les plus légers du tableau périodique. Les conditions étaient la présence de matière et de gravité, et enfin de petites différences dans la répartition de la matière.
Les étoiles proviennent d'une nébuleuse de grande masse qui s'effondre sur elle-même pendant des millions d'années jusqu'à ce que la protoétoile naisse en son centre
Quant à la matière et à la gravité, c'est une question qu'il n'y a pas de contestation dans son existence, et en ce qui concerne les légères différences, lors de l'étude de l'image, il devient clair qu'il y a une présence de cette différence de températures entre les zones adjacentes à chaque autres, jusqu'à quelques milliers de degrés Celsius. Et dans ces zones de contraste, la force de gravité entre en jeu.
Dans les régions plus chaudes, et donc plus denses, la gravité est plus élevée, et plus la densité est élevée, plus la gravité est grande avec elle, et petit à petit un nuage de gaz commence à se former, et par gravité encore, le centre du nuage est soumis à une forte pression, et la température monte à environ 10 millions de degrés Celsius, et à ce stade, quelque chose d'étonnant se produit, alors que les protons commencent à entrer en collision les uns avec les autres à un degré qui dépasse la force répulsive qui se produit entre le charges positives, et un processus de fusion se produit entre les protons, ce qui génère une énorme énergie, connue sous le nom de force nucléaire forte. Cette énergie émise est sous forme de chaleur et de lumière, et de cette façon les premières étoiles sont nées et l'univers s'est illuminé, et depuis lors le processus de naissance ne s'est pas arrêté jusqu'à ce moment.1
Et parce qu'une longue période de temps s'est écoulée depuis le début de l'univers, les scientifiques n'ont pu trouver aucune des étoiles appartenant à cette époque. L'étoile la plus ancienne découverte est l'étoile "HD 140283", qui a environ 12 milliards d'années. Le cas n'est pas différent en ce qui concerne la formation de toutes les étoiles suivantes, et les nébuleuses sont l'incubateur d'étoiles comme la nébuleuse d'Orion, dans laquelle la poussière et la matière cosmiques dispersées sous l'influence de la gravité se rassemblent et se pressent l'une contre l'autre.
Selon des applications mathématiques et des programmes informatiques tridimensionnels, les nuages cosmiques en rotation se séparent finalement en deux ou trois corps, ce qui explique l'association de la plupart des étoiles avec d'autres étoiles de la Voie lactée plutôt que d'être isolées, ce qui conduit à croire que l'étoile du système solaire n'était pas Elle était seule quand elle est née, et il y avait du vinaigre pour elle, mais ils se sont séparés pendant de nombreuses années sous l'influence d'un accident, et l'étude recherche toujours ce vinaigre manquant en comparant la taille et la composition chimique entre le soleil et les autres étoiles proches.2
Le mécanisme d'étude des étoiles .. De l'œil nu à l'œil perspicace
Il n'y avait aucun moyen d'inspecter et d'étudier les étoiles sauf à l'œil nu, et il n'est pas arrivé que l'homme utilise une machine pour fouiller les profondeurs de l'univers jusqu'au début du 17ème siècle par le célèbre astronome italien "Galileo Galilei" , qui a pu lever le rideau sur quatre des lunes de Jupiter avec son télescope primitif .
Au fil des années et du développement scientifique, le télescope est passé d'une simple machine portative à d'énormes appareils installés au sommet des montagnes et dans des régions éloignées avec des installations d'étude et de recherche, et le sommet du mont Wilson en Californie a été témoin de la les plus grands télescopes visibles qu'utilisa l'astronome américain Edwin Hubble" pour révéler l'une des découvertes scientifiques les plus importantes du XXe siècle, la loi de l'expansion de l'univers.
La nébuleuse de la tête de cheval, photographiée par le télescope spatial James Webb, a des régions de naissance de nouvelles étoiles
Au milieu du siècle dernier, le télescope visible est complètement passé à une autre étape, car il a été envoyé dans l'espace, où la pollution lumineuse est absente et la vision devient très claire, et ce fut une renaissance sans précédent avec le lancement du "Hubble". télescope spatial en 1990, il a ouvert la porte de l'univers grand ouvert A l'œil humain, de nombreuses images et scènes pittoresques le doivent à ce chef-d'œuvre de la science.
De cette façon, l'utilisation de la technologie visuelle et de l'observation des yeux a été le premier moyen utilisé pour étudier les étoiles, mais le problème majeur ici est l'incapacité de ces lentilles à tout capturer dans l'univers, ou en d'autres termes, à capturer ce qui est caché. derrière les nuages gazeux, la poussière cosmique dense, et ce qu'il y a dans les profondeurs de l'espace. Et au milieu des galaxies, la vision est floue si les rayons lumineux rencontrent le moindre obstacle avant de nous parvenir, s'il n'est pas complètement inexistant dans de nombreux cas, il a donc fallu passer à un autre moyen.
James Webb.. Des yeux géants qui voient au-delà des nuages
Les radiotélescopes sont l'une des plus grandes réalisations humaines en essayant d'aborder l'espace lointain et d'en étudier les moindres détails, et ce n'est un secret pour aucun scientifique de l'étendue de la capacité de cette technologie à affronter les rassemblements de fumée les plus puissants, car les rayons radio ont la propriété de pénétrer contrairement aux rayons lumineux. Les radiotélescopes sont construits dans des antennes paraboliques et sont souvent disposés dans des réseaux spécifiques plutôt que comme des télescopes à tube.
Bien que le plus grand télescope fabriqué à ce jour - le télescope spatial James Webb - ne soit pas un radiotélescope car il étudie le spectre infrarouge et se trouve directement derrière les rayons visibles en termes de longueur d'onde ; Il utilise quasiment la même technologie radio puisqu'il s'agit de tous les rayons invisibles appartenant à la ceinture des rayons électromagnétiques.
Grâce à ces télescopes qui voient des rayons invisibles, de nombreux corps célestes comme les pulsars, les pulsars et les quasars ont un sens, et ils sont aujourd'hui dans le lexique astronomique.
La nébuleuse de Tartola avec le télescope spatial James Webb
Enfin, la technique de la spectroscopie arrive en tête de la pyramide des utilisations des astronomes lorsqu'ils travaillent sur l'étude des étoiles, car ce fut une grande victoire lorsque les scientifiques ont pu connaître la composition chimique du soleil alors qu'ils étaient sur Terre. À la lumière de cela, le professeur Fred Watson de l'Observatoire astronomique australien déclare : La spectroscopie est la méthode la plus puissante utilisée par les astronomes, et son idée est simplement de capturer la lumière provenant de n'importe quelle étoile, planète ou galaxie, puis de la faire passer à travers le spectromètre, qui est un dispositif similaire au travail d'un prisme.À son tour, la division et la segmentation de la lumière en ses couleurs composites.
Avec ce procédé, il est possible d'identifier tous les détails liés à la composition chimique des étoiles, et à l'effet Doppler, qui s'intéresse à l'étude du mouvement des étoiles, qu'elles viennent vers nous ou au loin, en plus de la possibilité de vérifier la température, la masse et la gravité de l'étoile.4
Le schéma "Hertspring-Russell"... le cycle de vie des étoiles, leur nature et leur destin
En obtenant une base de données solide d'un grand nombre d'étoiles, un groupe de scientifiques a remarqué qu'il existe une relation commune entre la luminosité de l'étoile et sa température, et ils ont réalisé que les étoiles ne sont pas distribuées au hasard si elles sont incluses dans un graphique, mais plutôt se rassembler dans des régions claires et des branches qui représentent le cycle de vie et l'évolution des étoiles Courtes et lisses.
Ce diagramme est appelé diagramme de Hertzsprung-Russell. Les travaux sur celui-ci ont été initiés en 1911 par les scientifiques danois "Egnar Hertzspring" et l'américain "Henry Norris Russell", et sont très similaires à l'idée du tableau périodique des éléments en chimie, ce dessin permet au chercheur comprendre la nature des étoiles situées dans des régions communes, et la capacité de prédire l'avenir et le destin de l'étoile lorsqu'il dépense son amour et tombe en panne de carburant.
Le diagramme de classification des étoiles Hertzsprung-Russell , où la plupart des étoiles sont concentrées sur la ligne de séquence principale et sur laquelle elles vivent la majeure partie de leur vie
A partir de la position de l'étoile sur la carte, sa luminosité, son type spectral, sa couleur, sa température, sa masse, sa composition chimique et son âge sont connus. La vie de toutes les étoiles commence dans la séquence principale, et la masse initiale est le facteur décisif pour déterminer le sort ultérieur de l'étoile, qu'elle se déplace vers le groupe d'étoiles géantes ou d'énormes géantes.
Comme on peut le voir sur le diagramme "Hertsprung-Russell", il y a aujourd'hui plus de 90% des étoiles appartenant à la ligne de séquence principale, y compris le soleil, et la séquence principale est une indication de l'état de l'étoile et qu'elle est toujours en vie correctement. Au moment du début des processus de fusion de l'hydrogène nucléaire au centre de l'étoile, une force de pression est générée qui se précipite vers la surface, pour être rencontrée par une force gravitationnelle qui se précipite vers le milieu, créant une sorte d'équilibre.
Les masses des étoiles de ce groupe vont d'un dixième de la masse du soleil à environ 80 fois la masse du soleil. L'ensemble est représenté sur le graphique par une courbe allant du coin supérieur gauche au coin inférieur droit.
Le plus petit type d'étoiles de la séquence principale sont les naines rouges, et elles n'ont que 10% de la masse du Soleil, et leur température se situe entre 3000 et 4000 degrés Celsius. Les naines rouges sont les étoiles dominantes de l'univers et vivent plus longtemps que les autres, dépassant un billion d'années grâce au rationnement de la consommation de carburant, contrairement aux étoiles grandes et géantes qui ne vivent pas longtemps.
Des étoiles géantes... des géants éclipsent le soleil devant eux
Si les étoiles ont la taille du soleil et plus, alors une chose excitante se produit, car l'étoile commence à gonfler pour devenir un géant (géant), et si les étoiles ont plus de 8 fois la masse du soleil, elles se transforment en un énorme géant (supergéant) qui peut atteindre un million de fois la taille du soleil. On peut dire que le stade des étoiles géantes est l'avant-dernier stade de la vie d'une étoile.
Heureusement, le Soleil est une étoile de taille moyenne appartenant à la séquence principale des étoiles "G", et l'âge moyen de ce type est de 10 milliards d'années. Selon les scientifiques, le soleil a consommé près de la moitié de son carburant, et il reste environ 5 milliards d'années avant qu'il ne commence à gonfler pour sortir de la séquence principale et se transformer en une géante rouge (Red Giant), dévorant les planètes Mercure et Vénus et atteignant les limites de la Terre, puis s'effondrant sur lui-même par gravité, décollant de son manteau, dégazant dans l'espace et déployant une naine blanche brillante de la taille de la Terre.
Les étoiles naissent de différentes couleurs selon leur taille initiale, avec le bleu le plus grand et le plus chaud, et le rouge le plus bas et le plus froid
Quant aux plus grandes étoiles, elles se transformeront en une super géante rouge avant qu'elle ne provoque une grande explosion connue sous le nom de supernova, expulsant la plupart des éléments matériels et lourds de son sac qui se sont formés par la chaleur et la pression lors de l'explosion, et le reste La masse du noyau de l'étoile effondrée se transforme soit en une étoile à neutrons, soit en un trou noir.5
Les naines blanches... les étoiles ont perdu leur énergie et sont devenues insignifiantes
En astronomie, les étoiles sont classées en les comparant à la masse du Soleil.Par exemple, elles appartiennent à la branche des naines blanches, ces étoiles "mortes" qui ont perdu leur capacité à produire de l'énergie par des réactions nucléaires. Sa taille naturelle lorsqu'il était dans la séquence principale varie entre 0,8 et 8 fois la masse du soleil, mais il perd sa masse et sa taille avec le temps, il apparaît donc très petit à ce stade, atteignant sa taille comme la taille de Vénus, mais elle est un peu plus lumineuse, et avec une densité très élevée et une chaleur extrême.Progressivement, ces étoiles perdent leur chaleur par rayonnement puis deviennent des objets solides pour finalement se transformer en naines noires.
Une naine blanche est la fin de vie de petites étoiles comme le soleil car elle enlève son manteau et nous révèle une petite étoile blanche brillante
Au sol, les naines noires sont encore une hypothèse scientifique qui n'a pas été observée, car les observer est un processus presque impossible, car elles sont de petite masse et sans lumière. Selon les chercheurs, 97 % des étoiles de la Voie lactée deviendront des naines blanches au fil du temps, et cela inclut également le Soleil.6
En conclusion, ce qui précède peut se résumer par une explication plus simplifiée loin des détails, tant l'étoile commence à se former à partir de la poussière cosmique et des restes de supernovae, soit elle est de taille moyenne comme le soleil et se gonfle jusqu'à devenir une géante rouge puis s'effondre sur elle-même et devient une naine blanche, ou l'étoile est de grande taille Elle se gonfle jusqu'à devenir une énorme géante rouge, puis provoque une explosion de supernova, puis le reste de l'étoile s'effondre sur elle-même, il y a donc deux options : soit il devient une étoile à neutrons, soit un trou noir. Des restes de l'explosion de la supernova, de nouvelles étoiles naissent et la roue de la vie des étoiles recommence à tourner de la même manière.
Sources:
[1] Extrait vidéo (2014). Comment les étoiles se sont-elles formées ? Grand projet d'histoire. Extrait de : https://www.youtube.com/watch?v=CckMF8b8Qgo&ab_channel=OERProject
[2] Starr, Michael (2018). Les astronomes viennent peut-être de découvrir un jumeau identique que notre Soleil a perdu il y a si longtemps. Extrait de : https://www.sciencealert.com/we-may-have-found-our-sun-s-long-lost-identical-twin-star
[3] Cristal, Mike (2017). Instruments utilisés par les astronomes. Extrait de : https://sciencing.com/instruments-used-study-stars-6571627.html
[4] Gary, Stuart (2010). Comment les astronomes utilisent-ils la lumière pour étudier les étoiles et les planètes ? Extrait de : https://www.abc.net.au/science/articles/2010/10/07/3012690.htm
[5] Tillman, Nola (2018). Étoiles à neutrons : définition et faits. Extrait de : https://www.space.com/22180-neutron-stars.html
[6] Tillman, Nola (2022). Naines blanches : faits sur les restes stellaires denses. Extrait de : https://www.space.com/23756-white-dwarf-stars.html
https://doc.aljazeera.net/%D8%AA%D9%82%D8%A7%D8%B1%D9%8A%D8%B1/%D8%A7%D9%84%D8%AA%D8%B7%D9%88%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D9%86%D8%AC%D9%85%D9%8A-%D8%AF%D9%88%D8%B1%D8%A9-%D8%AD%D9%8A%D8%A7%D8%A9-%D9%85%D8%AF%D9%8A%D8%AF%D8%A9-%D9%84%D8%B9%D9%85%D8%A7%D9%84%D9%82%D8%A9/?fbclid=IwAR3wNzTi-uefGIhy47qbFScN3AOPeLfuYqI86gqIwQZndxuKoooMv3sgwMA