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Les étoiles massives |
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Les étoiles
les plus massives sont les étoiles bleues des classes
spectrales O et B. Ce sont des astres plutôt rares, même
si à cause de leur luminosité dix
mille à dix millions de fois supérieure
à celle de notre Soleil, on serait tenté
de ne voir pratiquement qu'elles dans le ciel nocturne. Et d'autant mieux
qu'elles sont souvent situées coeur de nuages
de gaz et de poussières qu'elles illuminent
pour former de splendides nébuleuses
brillantes et multicolores (![]() Leur rareté vient de ce qu'elles naissent en petit nombre, mais aussi de ce qu'elles ont une existence très courte en comparaison des autres étoiles. De l'ordre, au mieux, de dix millions d'années seulement, quand le Soleil, par exemple, peut se prévaloir d'une espérance de vie mille fois supérieure. La raison de cette brièveté est qu'avec une masse excessivement élevée - entre quinze et, disons, une bonne centaine de masses solaires - ces étoiles n'ont pas d'autre choix que de consommer à un rythme accéléré leur combustible. L'affaire se terminant d'ailleurs en apothéose, puisqu'on peut s'attendre à ce que toutes ces étoiles finissent par exploser en supernova (de type II). Avant cela, tout au long de leur existence, elles auront recraché aussi dans l'espace sous la forme d'un vent stellaire une quantité considérable de la matière qui les constitue, et notamment quantité des noyaux atomiques qu'elles ont synthétisé. Ainsi les étoiles massives jouent-elles un rôle essentiel dans la fabrication et la dissémination dans l'espace des éléments chimiques. Le vent stellaire
et l'explosion en supernova sont par ailleurs à l'origine de gigantesques
ondes de choc, capables de mettre en route la formation de nouvelles
étoiles. Si bien que l'ensemble de tous les processus
qui leurs sont attachés placent les étoiles les plus massives
au coeur même de toute l'évolution d'une galaxie.
"Poussières d'étoiles", pour reprendre l'expression
d'Hubert Reeves Toute une vie au berceau |
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![]() Rouages |
La brièveté de l'existence de ces étoiles explique qu'on les rencontre toujours à proximité du lieu où elles se sont formées, et donc le plus souvent à proximité d'autres étoiles surgies de la nuit en même temps qu'elles, au cours de processus de formation stellaire par contagion. Les étoiles bleues appartiennent ainsi en général à de jeunes amas ouverts et à des associations. Et, surtout, comme, de plus, les étoiles naissent dans les profondeurs des grands nuages moléculaires galactiques, on peut s'attendre à les rencontrer aussi à proximité de ces masses de gaz et de poussières, dans lesquelles, éventuellement, continuent de se former d'autres étoiles. Cela fait que que cette catégorie d'étoiles se distribue préférentiellement le long des bras spiraux des galaxies, auxquels elles confèrent justement tout l'éclat. | ![]() |
Vie
associative
La notion d'association stellaire a été introduite au début des années 1950 par Victor Ambartsumian ![]() Les associations sont donc toujours nécessairement composées d'astres très jeunes. Les rassemblements d'étoiles massives s'appellent des associations OB. Il existe aussi des associations de protoétoiles du type T Tauri (Taureau), dites associations T. |
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La ceinture de Gould - Signalée par John Herschel |
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Quelle est donc l'origine de la ceinture de Gould? Première hypothèse, la ceinture de Gould n'est qu'une illusion née de notre position particulière dans la Voie Lactée. Le Système solaire se trouve en effet actuellement entre deux bras spiraux de la Galaxie, le bras Sagittaire-Carène et l'éperon d'Orion, qui semble d'ailleurs être une excroissance du précédent. Nous observerions donc des concentrations d'étoiles jeunes le long de ces bras plutôt qu'un cercle véritable. |
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Autre hypothèse, la ceinture de Gould est la conséquence lointaine d'une explosion de supernova qui aurait pu se produire il y a quelques dizaines (peut-être centaines) de millions d'années. Une première explosion aurait déstabilisé des nuages alentour provoquant ainsi de nouvelles naissances stellaires. Les plus massives des nouvelles venues auraient explosé à leur tour, provoquant de nouvelles naissances un peu plus loin, et un nombre de plus en plus important d'étoiles dans un cercle s'élargissant sans cesse. |
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Très chaudes,
avec des températures de surface dépassant
souvent les 10 000 K, les étoiles bleues émettent aussi une
fraction notable de leur énergie dans le domaine ultraviolet du
spectre. L'impact de ce rayonnement sur la matière
interstellaire environnante est considérable. Il peut intervenir
dans la chimie et la fabrication, et plus certainement encore la destruction
des molécules présentes. Il a aussi
pour effet le plus spectaculaire la ionisation
du gaz à l'entour. Les atomes
en se recombinant ensuite dans certaines proportions, restituent l'énergie
acquise en émettant à leur tour des rayonnements de longueurs
d'ondes caractéristiques. D'immenses bulles d'hydrogène
ionisé (régions HII) se constituent ainsi autour de ces étoiles
hors normes. On a affaire à des nébuleuses
brillantes, telles l'immense nébuleuse de la Tarentule dans le Grand
Nuage de Magellan (Dorade) ou la Grande Nébuleuse
d'Orion, moins étendue mais plus proche.
Pertes et fracas |
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Les étoiles
massives sont par ailleurs à l'origine d'un vent
stellaire intense. C'est-à-dire de l'émission massive
dans l'espace de particules (noyaux atomiques essentiellement) animées
de vitesse pouvant dépasser les mille kilomètres par seconde.
Une gigantesque onde de choc se produit quand ce vent entre en contact
avec les nuages froids environnants. La nébuleuse de la Rosette,
dans la Licorne, montre le déferlement d'une
telle vague concentrique. Et c'est encore à la propagation d'une
onde de choc que l'on attribue les stries dans la lumière bleue
diffusée par les poussières entourant les Pléiades
(Taureau). La zone de contact entre le vent stellaire
issu des étoiles bleues et du milieu interstellaire représente
un site privilégié pour la formation de nouvelles molécules.
Certaines seront simples comme l'ammoniac,
le monoxyde de carbone, l'eau,
voire le chlorure de sodium, d'autres, plus complexes,
pourront déjà relever la chimie organique.
Les ondes de choc en provenance des étoiles géantes (au cours leur existence aussi bien qu'au moment de leur explosion) constituent également des facteurs de déstabilisation pour les nuages interstellaires. Ceux-ci seront alors poussés à s'effondrer sur eux-mêmes pour former de nouvelles générations d'étoiles. |
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Corollaire du vent
stellaire, une perte de masse colossale frappe les étoiles bleues.
Une étoile de classe spectrale O, trente fois plus massive que le
Soleil,
est victime d'une hémorragie qui la déleste de l'équivalent
d'une masse solaire en 100 000 ans.
La perte de masse, par l'effet du vent stellaire, concerne toutes les étoiles surtout quand elles deviennent des géantes rouges, mais jamais dans de telles proportions. La fuite de matière est souvent ici un million de fois supérieure à celle que l'on observe pour le Soleil. |
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Il s'ensuit que le milieu interstellaire, seulement composé à l'origine des éléments légers formés dans les premières minutes du big bang, s'enrichit ainsi des éléments chimiques plus lourds synthétisés par les étoiles massives. Le phénomène atteint ensuite son paroxysme quand ces étoiles explosent en supernovae au terme de leur la brévissime existence. Cette fois c'est toute l'enveloppe qui se disperse d'un seul coup dans la Galaxie, accompagnant d'ailleurs la synthèse d'éléments chimiques plus lourds que le fer, et qu'une étoile même géante ne saurait produire autrement... |
Étoile | Constellation | Type
spec. |
app. |
abs. |
(Soleil=1) |
Dist.
(a.l.) |
Rigel | Orion | B8 | 1,0 | -6,69 | 40000 | 800 |
Achernar | Eridan | B5 | 0,5 | -2,77 | 1100 | 140 |
Agena | Centaure | B1 | 0,6 | -5,42 | 10 000 | 500 |
Spica | Vierge | B1 | 0,9 | -3,55 | 2000 | 270 |
Mimosa | Croix du sud | B0 | 1,3 | -3,92 | 3000 | 400 |
Regulus | Lion | B8 | 1,4 | -0,52 | 140 | 78 |
Acrux | Croix du Sud | B2 | 1,4 | -4,19 | 4000 | 300 |
Adhara | Grand Chien | B1 | 1,5 | -4,1 | 4000 | 400 |
Shaula | Scorpion | B2 | 1,6 | -5,05 | 10000 | 700 |
Bellatrix | Orion | B2 | 1,6 | -2,72 | 1000 | 250 |
Variations en bleuLes étoiles massives sont souvent des étoiles variables. Elles le sont de plusieurs façons. Parfois leur luminosité varie au gré de pulsations de l'enveloppe stellaire, parfois, les fluctuations traduisent des situations de crise et sont plus erratiques. |
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![]() Mise en ordre |
Les
Bêta Canis Majoris
Loin de la bande d'instabilité ( ![]() |
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Constellation | V max. | Ampl. | T (j.) |
Bêta Canis Majoris | Grand Chien | 1,98 | 0,07 | 0,250 |
Sigma Scorpii | Scorpion | 2,89 | 0,12 | 0,247 |
Delta Lupi | Loup | 3,22 | 0,03 | 0,165 |
Delta Ceti | Baleine | 4,06 | 0,06 | 0,161 |
Bêta Cephei | Céphée | 5,22 | 0,04 | 0,190 |
Il est tentant de rapprocher de ce groupe d'autres étoiles chaudes dont les fluctuations de la lumière (associées à celles de l'enveloppe) sont rapides et d'amplitude extrêmement faible. Têtes de file de ces variables très lumineuses : | ||
Les
étoiles Wolf-Rayet
Les étoiles Wolf-Rayet*, des noms de Charles Wolf ![]() ![]() L'importance de la perte de masse étant
fortement liée à la composition chimique des étoiles,
on rencontre les étoiles Wolf-Rayet préférentiellement
dans les régions chimiquement jeunes de la Galaxie, ou dans des
galaxies présentant les mêmes caractéristiques juvéniles.
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Les Wolf-Rayet
et leur bulle de gaz en expansion rappellent les nébuleuses
planétaires, dont les étoiles centrales, très
chaudes, ont aussi un spectre de "type Wolf-Rayet".
On notera cependant qu'il existe une différence de masse importante
entre ces deux familles d'astres. Les étoiles des nébuleuse
planétaires ayant des masses équivalentes à celle
du Soleil.
D'autres groupes d'étoiles pour lesquelles instabilité d'éclat s'associe à perte de masse peuvent être évoqués. Certaines géantes très chaudes, qui ne sont pas des Wolf-Rayet, connaissent en effet également de brèves éruptions accompagnant, dans un éclair lumineux, des éjections de matière. Étoiles de ce type : Cih (Gamma de Cassiopée) ou Pléione (BU du Taureau, dans les Pléiades). Dans ce dernier cas, l'éjection de gaz a créé une enveloppe nébulaire autour de l'étoile. Les excessives
S Doradus dans le Grand Nuage de Magellan (Dorade) ou P Cygni (Cygne). Ces supergéantes chaudes, parmi les plus massives que l'on connaisse ont aussi des variations irrégulières d'éclat de l'ordre d'une magnitude, s'accompagnant par épisodes de l'expulsion du gaz de leur enveloppe. |
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