Par Alice - Le 21-11-2022
Étoiles bleues géantes - 9 faits intéressants
Vous ne le savez peut-être pas en le regardant, mais notre étoile locale, le Soleil, n'a vraiment rien de spécial. En fait, c'est juste une étoile naine jaune ordinaire. Il domine notre système solaire et pourtant, il en existe d'innombrables autres qui font honte à la nôtre.
Notre propre galaxie, la Voie lactée, contient des milliards d'étoiles de tailles et de couleurs différentes. Des naines rouges froides aux supergéantes bleues chaudes, on pense qu'il y a environ 250 milliards d'étoiles dans notre seule galaxie. Par n'importe quelle nuit claire, vous pourriez être en mesure de voir environ 2 000 d'entre elles.
Quelles couleurs pouvez-vous voir ? Quelles sont les étoiles qui se démarquent ? Lesquelles sont les plus chaudes ? Ou les plus grandes ? Lesquelles vivent le plus longtemps ? Aujourd'hui, nous allons considérer les étoiles supergéantes bleues du cosmos - les rois dont les règnes sont courts et solitaires.
1. Les géantes bleues sont très chaudes
La température moyenne de la Terre est d'environ 58 degrés Fahrenheit (ou près de 15 degrés Celsius.) Cependant, les astronomes mesurent les températures en Kelvin (K) et 58F correspond à environ 288K. En comparaison, la surface du Soleil est à près de 10 000 F (5 500 C) ou environ 5 800 K.
C'est environ 172 fois plus chaud que la Terre, mais encore assez frais par rapport aux supergéantes bleues. Ces étoiles sont parmi les plus chaudes et peuvent avoir des températures de surface supérieures à 40 000 K - environ quatre fois plus chaudes que le Soleil.
Alors pourquoi les étoiles bleues sont-elles si chaudes ? Ou, alternativement, pourquoi les étoiles chaudes sont-elles bleues ? Cela se résume en fait à la masse de l'étoile. Comme toutes les étoiles produisent de l'énergie par fusion nucléaire, plus une étoile est massive, plus il y a de fusion nucléaire et plus elle dégage d'énergie.
La plupart de l'énergie est émise dans l'extrémité bleue du spectre et comme la lumière elle-même est de l'énergie, plus l'énergie est produite, plus la lumière bleue est émise. D'où les étoiles chaudes et bleues.
2. Elles sont très lumineuses
Il existe une étoile, à quelque 28 000 années-lumière, qui est environ deux millions de fois plus lumineuse que le Soleil. Lorsque LBV 1806-20 a été découverte, en janvier 2004, on pensait qu'il s'agissait de l'étoile la plus grande et la plus lumineuse connue - mais nous savons maintenant que ce n'est pas le cas.
En fait, il existe un certain nombre d'étoiles encore plus lumineuses, le détenteur actuel du record étant R136a1. Cette hypergéante bleue brille d'une lumière près de neuf millions de fois plus intense que celle du Soleil. Sans surprise, c'est aussi l'étoile la plus massive, avec une masse estimée à plus de 250 Soleils et un volume suffisamment grand pour contenir 27 000 Soleils en son sein.
Encore, la raison pour laquelle les étoiles bleues sont si lumineuses se résume à l'énergie. Plus l'énergie est produite, plus la lumière est émise et l'énergie est émise à l'extrémité bleue du spectre. La raison pour laquelle le R136a1 est si lumineux est qu'il produit plus d'énergie en quatre secondes que le Soleil en un an. Vous avez donc une étoile géante bleue très lumineuse et très chaude !
3. Les étoiles géantes bleues sont instables
Il existe une limite à la luminosité d'une étoile et cette limite porte en fait un nom, la limite d'Eddington (ou luminosité d'Eddington). Nommée d'après l'homme qui l'a découverte, Sir Arthur Eddington, elle décrit l'équilibre entre la force de rayonnement (énergie sous forme de lumière) poussée vers l'extérieur et la force de gravité tirant vers l'intérieur.
Les étoiles super et hypergéantes vivent près du bord de cette limite. Parfois, lorsque la limite est dépassée et que la poussée du rayonnement vers l'extérieur est plus importante que la force de gravité vers l'intérieur, l'étoile éjecte de la matière et s'illumine soudainement. Finalement, l'équilibre revient, l'étoile glisse à nouveau sous la limite d'Eddington, moins de rayonnement (lumière) est émis et l'étoile s'assombrit par conséquent.
À toutes fins utiles, c'est comme si l'étoile était devenue une supernova temporaire.
Un exemple classique de ce phénomène est l'étoile Eta Carinae, dans l'hémisphère sud. Ce système d'étoiles multiples a une luminosité combinée de plus de cinq millions de soleils et une masse combinée d'environ 200 soleils. Au cours des 160 dernières années, elle a subi un certain nombre d'éruptions sporadiques, la faisant passer de la brillance à l'œil nu à l'invisibilité.
La plus célèbre, en 1843, elle est devenue la deuxième étoile la plus brillante du ciel à la suite d'un événement maintenant connu sous le nom de Grande Éruption. Les suites de cette éruption sont visibles sur des photographies prises avec le télescope spatial Hubble. C'est actuellement une étoile de magnitude 4,3 relativement faible, mais elle s'est constamment éclaircie au cours des dernières années.
4. Ces étoiles ne vivent pas longtemps
"La flamme qui brûle deux fois plus fort brûle deux fois moins longtemps", disait Lao Tseu, le célèbre philosophe de la Chine ancienne. Il parlait, bien sûr, de nos vies de mortels, mais il aurait pu parler de la vie des étoiles bleues géantes.
Pour faire simple, les étoiles survivent en fusionnant l'hydrogène en hélium. Plus l'étoile est massive, plus elle brûle rapidement ses réserves d'hydrogène et, par conséquent, plus sa durée de vie est courte.
Notre Soleil est d'âge moyen ; il existe depuis environ quatre milliards et demi d'années et a probablement encore cinq milliards à vivre. Ce n'est pas mal. C'est certainement beaucoup de temps pour que la race humaine quitte la Terre et trouve un nouveau foyer.
En comparaison, une étoile naine rouge a généralement environ un dixième de la masse du Soleil et pourrait théoriquement survivre pendant des trillions d'années. L'univers lui-même ne serait âgé que d'environ 13 milliards d'années, il n'y a donc pas encore moyen de tester cette théorie!
(Personne ne connaît le sort de l'univers ni quand, le cas échéant, il prendra fin. En supposant que l'univers arrive à sa fin, les naines rouges pourraient potentiellement durer jusqu'à la fin des temps !)
Prenons maintenant les étoiles supergéantes bleues. Il n'est pas rare que ces étoiles aient une masse dix ou vingt fois supérieure à celle du Soleil. Rigel, par exemple, a une masse d'environ 21 Soleils. Elle brûle son hydrogène assez rapidement et perd sa masse dix millions de fois plus vite que le Soleil.
Malgré son âge d'environ huit millions d'années seulement, elle a déjà brûlé son hydrogène et pourrait entrer dans les dernières étapes de sa vie. En fait, à une distance d'environ 800 années-lumière, elle pourrait être déjà devenue une supernova et nous ne le savons tout simplement pas encore. (De façon réaliste cependant, il lui reste probablement des millions d'années à vivre.)
5. Les supergéantes bleues n'ont pas de planètes
À cette date (avril 2019), il y a plus de 2 800 étoiles avec des planètes confirmées. Aucune d'entre elles n'est une étoile géante bleue. Une partie de la raison est qu'il faut des milliards d'années pour que des planètes se forment et, malheureusement, les géantes bleues ne vivent tout simplement pas aussi longtemps.
Une autre raison est que les géantes bleues ont tendance à avoir des vents solaires très forts qui rendent difficile la formation de planètes en premier lieu. Cela dit, on a découvert deux étoiles géantes entourées de disques poussiéreux.
Toutes deux ont été découvertes par le télescope spatial Spitzer en 2006 et sont situées dans notre voisin galactique le plus proche, le Grand Nuage de Magellan. L'une d'entre elles, HD 37974 (R126) est plus de 70 fois plus massive que le Soleil et est plus d'un million de fois plus lumineuse.
Les deux étoiles ont des disques poussiéreux qui s'étendent 60 fois plus loin que l'orbite de Pluton et pourraient contenir dix fois plus de masse que notre propre ceinture de Kuiper. Personne ne sait si ces disques représentent la formation d'un système solaire ou la destruction d'un système solaire.
6. Certaines géantes bleues sont assez rares
Les étoiles sont classées selon leurs caractéristiques et tombent généralement dans l'un des sept groupes, chaque groupe se voyant attribuer une lettre de l'alphabet. Les sept groupes (ou types) sont O, B, A, F, G, K et M. Les étoiles les plus chaudes et les plus lumineuses sont connues sous le nom d'étoiles de type O, tandis que les plus froides et les moins lumineuses sont de type M.
Les étoiles de type O sont les plus rares et vous avez peut-être déjà deviné la raison. Elles sont généralement très chaudes, très lumineuses et très massives, elles apparaissent donc bleues et ont tendance à brûler leur combustible très rapidement avant d'exploser.
Si nous pouvions regarder une vidéo time-lapse du ciel nocturne au cours des derniers milliards d'années, il y a de fortes chances que nous voyions beaucoup d'étoiles bleues apparaître rapidement puis disparaître soudainement, comme un feu d'artifice le soir du Nouvel An.
Elles sont rares parce qu'elles ne vivent tout simplement pas aussi longtemps que les autres étoiles et ne sont donc pas aussi nombreuses. Si vous voulez en repérer quelques exemples faciles, tournez-vous vers Orion. Sur les trois étoiles qui forment sa ceinture, deux sont des étoiles géantes bleues de type O : Mintaka, la plus occidentale, et Alnitak, la plus orientale.
Les deux sont probablement nées du même nuage stellaire, le complexe de nuages moléculaires d'Orion. Alnitak est en fait l'exemple le plus brillant d'une étoile de type O dans tout le ciel nocturne. Il s'agit d'un système d'étoiles multiples, situé à quelque 1 250 années-lumière, dont le plus grand membre est une supergéante bleue d'une masse environ 33 fois supérieure à celle du Soleil et d'une luminosité de plus de 200 000 Soleils.
7. Les autres géantes bleues sont plus communes
L'autre type d'étoile bleue, le type B, est en fait assez commun. Comme les étoiles de type B ont tendance à être moins massives, elles mettent plus de temps à brûler leur combustible et, par conséquent, elles ont une durée de vie plus longue et il y en a plus autour d'elles.
Les supergéantes bleues de type B sont relativement communes dans le ciel nocturne en raison de leur luminosité ; malgré la distance, elles sont toujours facilement visibles car elles sont brillantes.
Si vous voulez voir quelques exemples, il suffit de regarder à nouveau Orion. Rigel, l'étoile qui marque le genou du chasseur, est la septième étoile la plus brillante du ciel et l'exemple le plus brillant d'une supergéante bleue de type B.
À une distance de plus de 850 années-lumière, elle doit être très lumineuse pour être si facilement visible. Cependant, les estimations de sa luminosité varient énormément. L'étoile pourrait être n'importe où entre environ 60 000 et 360 000 fois plus lumineuse que le Soleil.
Un autre exemple peut, encore une fois, être trouvé dans Orion. Alnilam est l'étoile centrale et la plus brillante de la ceinture d'Orion, avec ses voisines Mintaka et Alnitak de chaque côté. Alnilam est, sans doute, plus impressionnante que toutes les autres supergéantes bleues que l'on trouve dans la région.
Non seulement elle est plus éloignée (environ 2 000 années-lumière), mais avec certaines estimations plaçant sa luminosité à plus de 500 000 Soleils, c'est la plus lumineuse des sept étoiles qui forment la partie la plus brillante de la constellation.
8. Où peut-on trouver des super géantes bleues ?
À part Orion, une constellation d'hiver, il existe un moyen facile de trouver des géantes bleues à tout moment de l'année : les amas d'étoiles ouverts.
Les amas d'étoiles ouverts (comme les Pléiades) sont généralement formés de jeunes étoiles chaudes, bleu-blanc, qui doivent encore s'éloigner les unes des autres. Les Pléiades sont l'exemple le plus célèbre, mais il y en a, bien sûr, beaucoup d'autres à trouver à travers le ciel nocturne.
Les observateurs de l'hémisphère nord peuvent admirer les étoiles bleues géantes des Pléiades, mais ceux de l'hémisphère sud ont leur propre prix.
NGC 4755, le célèbre amas Jewel Box dans la constellation de Crux, est un amas ouvert étonnant et contient un certain nombre d'étoiles géantes bleues. Messier 47, dans Puppis, une autre vue d'hiver, possède une multitude d'étoiles géantes tandis que Messier 18, dans la constellation estivale du Sagittaire, compte près de trente étoiles de type B. En automne, NGC 663, dans Cassiopée, en compte plus de vingt.
9. N'oubliez pas les rois géants bleus
Ayez une pensée pour les étoiles géantes bleues. Ces rois stellaires sont aussi lumineux que rares. Leur règne peut être écourté en un clin d'œil cosmique, ne laissant aucun héritage planétaire pour se souvenir d'eux.
Alors que vous les regardez, soyez reconnaissant d'avoir la possibilité de les voir tout court. Ces brillants phares de lumière sont peut-être là aujourd'hui, mais ils auront disparu pour nos ancêtres de demain. Combien sont venus et partis depuis que les dinosaures ont marché sur la Terre ? Combien d'autres vivront et mourront avant que la Terre elle-même ne disparaisse ? En fin de compte, ils viendront peut-être tous, mais on se souviendra de peu d'entre eux.
