d) Naines jaunes (type solaire) - de 0.8 à 8 masses solaires
Flash
de l'hélium
Crédit : Des atomes aux planètes habitables - Presses Universitaires de Bordeaux
Exemple d'une étoile de type stellaire sortant de la séquence principale
Masse : De 0.8 à 8 Masses solaires
Espérance de vie :
10 milliards d'années, pour les étoiles de type stellaire,
300 millions d'années pour une étoile de 3 Masses solaires
160 millions d'années pour une étoile de 4 Masses solaires
Abondance : 8% des étoiles (?)
Après combustion de l'hydrogène au coeur de l'étoile, celle-ci sort de la séquence principale, devient une géante rouge avant d'expulser son atmosphère sous forme de nébuleuse planétaire. Le cadavre de l'étoile devient une naine blanche.
Comment et pourquoi l'étoile sort de la séquence principale ?
Lorsqu'une étoile de type solaire a fini de bruler l’hydrogène de son cœur (15% de la masse totale de l'étoile)
La réaction thermonucléaire Hydrogène -> Hélium s’épuise
Les forces gravitationnelles reprennent le dessus, le cœur s’effondre, l’étoile se contracte
La T° grimpe rapidement (100 millions de degrés)
Réaction thermonucléaire Hélium -> Carbone
Le cœur continue à s’effondrer
La T° franchit les 250 millions de degrés
La fusion de l’Hélium s‘emballe : C’est le ‘Flash de l’Hélium’
Les couches externes sous la pression de radiation enflent d’un facteur 100
Combustion périphérique Hydrogène -> Hélium
L’étoile devient une Géante Rouge
L'enveloppe de l'étoile est expulsée par pression de radiation à une vitesse de 20 à 30 Km/s : C'est la nébuleuse planétaire
Ce nuage est ionisé par le rayonnement UV de l'étoile centrale qui est devenue très chaude : Une naine blanche (voir plus loin le § 'cadavres d'étoiles').
La naine blanche, très brillante et très chaude se refroidit rapidement.
Nébuleuses planétaires
M57 - La nébuleuse planétaire de la Lyre bien connue des astronomes amateurs.
On y voit au centre la naine blanche, cadavre de l'étoile initiale qui devrait être un peu plus massive que notre Soleil.
Autour de la naine blanche, l'enveloppe de l'étoile, expulsée par la pression de radiation, ionisée par le rayonnement UV
100 nébuleuses planétaires !
b) Naines Rouges < 0.4 Msolaire
Type spectral : K ou M
Masse : 75 Mj à 400 Mj . Inférieure à 0.4 Msolaire
Température < 3500 K
Luminosité : 3 à 4% maximum de celle du Soleil.
Espérance de vie extrèmement longue :
Jusqu'à 10 000 milliards d'années pour une étoile de 0.075 Msolaire
Typiquement jusqu'à 800 à 900 milliards d'années
Abondance : 90% des étoiles (?)
Ces étoiles sont suffisamment massives pour déclencher des réactions thermonucléaires de hydrogène en leur coeur. L'hydrogène étant constamment brassé au coeur de l'étoile par convection, l'hélium ne peut pas s'y accumuler.
Fin de vie en naine blanche. Les naines rouges n'ont pas encore atteint ce stade d'évolution, compte tenu de leur durée de vie qui excède largement l'age actuel de l'Univers.
Commentaire du graphique ci dessus :
En dessous de 13 Mjupiter : pas de fusion du coeur de l'objet : Masse limite d'une exoplanète
13 à 65 Mj : Fusion du Deutérium (Naines brunes)
65 à 75 Mj : Fusion du Lithium (Naines brunes)
Au-delà de 75 Mj : Fusion de l'hydrogène (Naines rouges)
Crédit - Vie et moeurs des étoiles - Dossier pour la Sciences
Masse : 12 à 75 Masses de Jupiter (Mj), soit 0.012 à 0.075 Masses solaires
Ces objets sub-stellaires ne sont pas assez massifs pour déclencher en leur coeur les réactions thermonucléaires de l'hydrogène. Seuls le deutérium et le Lithium pour les plus massives des naines brunes, peuvent bruler, mais cela ne change pas significativement leur destin.
Plus froides que les étoiles, moins denses que les naines blanches, les naines brunes sont dans une situation intermédiaire. Il y a une lente extinction de l'étoile. Elles se contractent en se refroidissant.
Crédit : Dossier Pour la Science - Vie et moeurs des Etoiles
a) Naines Brunes - Objets substellaires < 0.075 Msolaire
Ces objets substellaires sont classés en 3 types spectraux L, T, Y (Voir page sur le diagramme HR actuel)
Type L : T° inférieure à 2400K, 918 naines de ce type recencées fin 2012
Type T : T° inférieure à 1400K, 355 naines de ce type recencées fin 2012
Type Y (Sous- naines brunes). T° inférieure à 500K, 15 exemplaires recencés fin 2012, en cours d'études. La plus froide détectée à ce jour a une température de 250K-400K et une masse de 3 à 6 Mj (Masses de Jupiter). Pour mémoire, la température du corps humain est de 310K.
Le critère entre planète gazeuse et sous naine brune est déterminé par la masse et non par le type spectral car la température n'est plus une grandeur physique qui permet de les distinguer.
Il est donc difficile d'estimer la masse de ces objets isolés, privés d'attraction gravitationnelle mutuelle avec un compagnon. C'est pourquoi les candidates 'planètes flottantes' ne sont pas encore confirmées à ce jour, toujours soumises à débat sur les hypothèses à considérer.
D'après un article de Danielle Briot et Anne-Lise Maire sur l'Astronomie - SAF d'Avril 2014
Le satellite Wise (JPL/Nasa) a découvert 3 sous naines brunes très proches du système solaire, à 6.5 a.l. et 7.2 a.l.
La température de surface de la naine 'Wise 0855-0714' a été mesurée entre -48°C et -13°C.
Suivant l'âge de cet astre, 1 milliard ou 10 milliards d'années, sa masse pourrait varier entre 3 et 10 Mjupiter.
Est-on en présence de planètes errantes ou de sous naine brune ?
Voir le diagramme ci dessous.
Extrait d'un article de Ciel et Espace de Juin 2014.
Page 2/5
Vie et mort des étoiles
Evolution stellaire
Chapitre 2
Etoiles naines
c) Naines Oranges - de 0.4 à 0.8 masses solaires
Les naines oranges sont des étoiles de la séquence principale (Classe de luminosité V) ayant une température entre 3900K et 5200k , de type spectral K V.
Etoiles naines oranges remarquables :
61 Cygni , étoile sur laquelle Bessel à réalisé les premières mesures de parallaxe stellaire en 1838.
Alpha Centauri B
Epsilon Eridani
Eta cassiopeiea
D'après Wiki