L'Évolution Stellaire et la Hiérarchie de l'Univers

En raison du fait que, lors de l'expansion de l'univers, sa température était de 3000 K (Weinberg, 1977).

Évolution des amas stellaires

La matière dans l'univers est organisée dans une hiérarchie des corps célestes énumérés ci-dessous dans l'ordre décroissant de taille :

• Amas de galaxies
• Galaxies
• Étoiles, pulsars et trous noirs
• Planètes et satellites
• Comètes
• Astéroïdes
• Météoroïdes
• Poussière
• Molécules
• Atomes H et He

À l'échelle subatomique, l'espace entre les étoiles et les galaxies est rempli de rayons cosmiques (particules nucléaires) et de photons (lumière).

Les étoiles sont les unités de base dans la hiérarchie des corps célestes dans le domaine qui continue d'évoluer ici par des réactions nucléaires. Plusieurs milliards d'étoiles se regroupent pour former une galaxie, et un grand nombre de galaxies sont associées en amas galactiques. Les étoiles peuvent exercer une influence ou avoir des compagnons stellaires en orbite autour de planètes, y compris des comètes aux éclats fantomatiques à l'approche de l'étoile dans leur orbite excentrique. Les planètes de notre système solaire ont leurs propres satellites. L'espace entre Mars et Jupiter contient des astéroïdes, dont la plupart sont des fragments de plus grands corps qui ont été brisés par les collisions et les forces gravitationnelles de Jupiter et de Mars. Les morceaux d'astéroïdes ont frappé, sous la forme de météorites, la surface des planètes et de leurs satellites et ont laissé une trace de ces événements dans les cratères.

À une échelle encore plus petite, l'espace entre les étoiles contient des nuages de gaz et de particules solides. Le gaz est composé principalement d'hydrogène et d'hélium produits lors de l'expansion initiale de l'univers. De plus, le milieu interstellaire contient des éléments de numéro atomique plus élevé qui ont été synthétisés par réaction nucléaire dans les étoiles qui ont explosé. Une troisième composante est constituée de composés d'hydrogène et de carbone qui sont les précurseurs de la vie. Ces nuages de gaz et de poussière peuvent se contracter pour former de nouvelles étoiles, dont l'évolution dépend de leur masse et du rapport H/He du nuage de gaz à partir duquel ils se sont formés.

L'évolution et la luminosité des étoiles

L'évolution des étoiles peut être décrite en précisant leurs luminosités et leurs températures de surface. La luminosité d'une étoile est proportionnelle à sa masse et la température de la surface ou la couleur est un indicateur de volume. Quand un nuage de gaz interstellaire se contracte, sa température s'élève et il commence à rayonner dans le spectre infrarouge et visible. Comme la température du noyau du nuage de gaz atteint environ 20 x 10^6 K, la production d'énergie par la fusion de l'hydrogène devient possible, et une étoile est née. La plupart de l'énergie d'une galaxie typique provient de ce processus et se situe donc dans un groupe appelé la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russell (Figure 2.1). Les étoiles massives, appelées géantes bleues, ont une grande luminosité et des températures de surface élevées. Le Soleil est une étoile de masse intermédiaire avec une température de surface d'environ 5800 K ; les étoiles moins massives que le Soleil sont appelées naines rouges et se situent à l'extrémité inférieure de la séquence principale.

Lorsqu'une étoile cinq fois plus massive que le Soleil convertit l'hydrogène en hélium sur la séquence principale, l'augmentation de la densité du noyau fait se contracter l'intérieur de l'étoile. La température interne augmente donc lentement au cours de la combustion de l'hydrogène. La température plus élevée accélère la réaction de fusion et cause le développement de l'enveloppe externe de l'étoile. Cependant, lorsque le noyau manque d'hydrogène, le taux de production d'énergie diminue et l'étoile se contracte, élevant la température du noyau plus haut encore. Le site de production d'énergie se déplace maintenant du noyau vers une structure en couches. Les changements de luminosité et de température de surface font que l'étoile s'éloigne de la séquence principale pour entrer dans le royaume des géantes rouges (Figure 2.1).

L'hélium produit par la fusion de l'hydrogène s'accumule dans le noyau, qui continue de se contracter et devient encore plus chaud. L'expansion résultante de l'enveloppe abaisse la température de la surface et lui donne une couleur rouge. Dans le même temps, le réservoir dans lequel l'hydrogène...