Principal AstronomieL'avenir de notre soleil est encore un peu un casse-tête. Que se passera-t-il quand il mourra?

L'avenir de notre soleil est encore un peu un casse-tête. Que se passera-t-il quand il mourra?

Astronomie : L'avenir de notre soleil est encore un peu un casse-tête.  Que se passera-t-il quand il mourra?

Le cycle de vie de notre soleil a commencé il y a environ 4, 6 milliards d'années. Dans environ 4, 5 à 5, 5 milliards d’années, lorsqu’il épuisera ses réserves d’hydrogène et d’hélium, il entrera dans sa phase de branchement de Red Giant Branch (RGB), où il passera à plusieurs fois sa taille actuelle et peut-être même consommera de la Terre! Et ensuite, quand il aura atteint la fin de son cycle de vie, on pense qu'il va se dissiper et devenir un nain blanc.

Jusqu'à récemment, les astronomes ne savaient pas comment cela se passerait et si notre Soleil finirait par devenir une nébuleuse planétaire (comme le font la plupart des autres étoiles de notre univers). Mais grâce à une nouvelle étude réalisée par une équipe internationale d'astronomes, il est maintenant clair que notre Soleil finira son cycle de vie en se transformant en un anneau massif de gaz et de poussières interstellaires lumineuses - connu sous le nom de nébuleuse planétaire.

Leur étude, intitulée «La mystérieuse invariance d'âge de la fonction de luminosité de la nébuleuse planétaire», a récemment été publiée dans la revue scientifique Nature. L'étude était dirigée par Krzysztof Gesicki, astrophysicien de l'Université Nicolaus Copernicus, en Pologne; et incluaient Albert Zijlstra et M Miller Bertolami - un professeur de l’Université de Manchester et un astronome de l’Instituto de astrologie de la plata (IALP), Argentine, respectivement.

Le cycle de vie d'une étoile semblable au soleil, depuis sa naissance (côté gauche) jusqu'à son évolution en une géante rouge (côté droit) après des milliards d'années. Crédit: ESO / M. Kornmesser

Environ 90% des étoiles finissent par devenir une nébuleuse planétaire, ce qui trace la transition entre une géante rouge et un nain blanc. Cependant, les scientifiques ne savaient pas si notre Soleil suivrait ce même chemin, car l’on pensait qu’il ne serait pas assez massif pour créer une nébuleuse planétaire visible. Pour déterminer si c'était le cas, l'équipe a développé un nouveau modèle de données stellaire qui prédit le cycle de vie des étoiles.

Ce modèle, qu'ils appellent la fonction de luminosité de la nébuleuse planétaire (PNLF), était utilisé pour prédire la luminosité de l'enveloppe éjectée pour des étoiles de masses et d'âges différents. Ce qu'ils ont trouvé, c'est que notre soleil était juste assez massif pour se transformer en nébuleuse. Comme l'explique le professeur Zijlstra dans un communiqué de presse de l'université de Manchester:

«Lorsqu'une étoile meurt, elle rejette dans l'espace une masse de gaz et de poussières appelée son enveloppe. L'enveloppe peut représenter jusqu'à la moitié de la masse de l'étoile. Cela révèle le noyau de la star qui, à ce stade de sa vie, est à court de carburant, s’éteignant et mourant. Ce n’est qu’alors que le noyau chaud fait briller l’enveloppe éjectée pendant environ 10 000 ans, une brève période en astronomie. C'est ce qui rend la nébuleuse planétaire visible. Certaines sont si brillantes qu'elles peuvent être vues de très grandes distances, mesurant des dizaines de millions d'années-lumière, où l'étoile elle-même aurait été beaucoup trop faible pour être vue.

Ce modèle a également abordé un mystère persistant en astronomie, ce qui explique pourquoi les nébuleuses les plus brillantes des galaxies lointaines semblent avoir la même luminosité. Il y a environ 25 ans, les astronomes ont commencé à observer cela et ont découvert qu'ils pouvaient mesurer (en théorie) la distance aux autres galaxies en examinant leurs plus brillantes nébuleuses planétaires. Cependant, le modèle créé par Gesicki et ses collègues contredit cette théorie.

Quatre nébuleuses planétaires différentes de notre galaxie. Crédit: NASA / Observatoire Chandra

En bref, la luminosité d'une nébuleuse planétaire ne dépend pas de la masse de l'étoile qui la crée, comme on le supposait auparavant. «Les anciennes étoiles de faible masse devraient produire beaucoup moins de nébuleuses planétaires que de jeunes étoiles plus massives», a déclaré le professeur Zijlstra. «C’est une source de conflit depuis 25 ans. Les données indiquaient que vous pouviez obtenir des nébuleuses planétaires brillantes provenant d'étoiles de faible masse comme le Soleil. Les modèles disaient que ce n'était pas possible, rien de moins que deux fois la masse du soleil donnerait une nébuleuse planétaire trop faible pour être vue.

Essentiellement, les nouveaux modèles ont démontré qu’après qu’une étoile éjecte son enveloppe, elle chauffera trois fois plus vite que ce qu’indiquaient les anciens modèles, ce qui facilite beaucoup la tâche des étoiles de faible masse à former une nébuleuse planétaire brillante. Les nouveaux modèles indiquent également que le Soleil est presque exactement à l’écart le plus bas pour les étoiles de faible masse qui produiront toujours une nébuleuse planétaire visible, bien que faible. Le professeur Zijlstra a ajouté que les plus petites ne produiraient pas de nébuleuse:

Nous avons constaté que les étoiles dont la masse est inférieure à 1, 1 fois la masse du soleil produisent une nébuleuse plus faible et les étoiles plus massives que les nébuleuses plus lumineuses de 3 masses solaires, mais pour le reste, la luminosité prévue est très proche de celle observée. Problème résolu, après 25 ans!

Au final, cette étude et le modèle élaboré par l'équipe ont des implications réellement bénéfiques pour les astronomes. Ils ont non seulement indiqué avec certitude scientifique ce qu’il adviendrait de notre soleil quand il mourrait (pour la première fois), mais ils ont également fourni un puissant outil de diagnostic pour déterminer l’histoire de la formation des étoiles pour les étoiles d’âge moyen (quelques milliards d’années). ) dans les galaxies lointaines.

Il est également bon de savoir que lorsque notre Soleil aura atteint la fin de sa vie, dans des milliards d'années, quelle que soit la progéniture que nous laissons derrière nous, nous pourrons l'apprécier même s'ils regardent à travers les vastes distances espace.

Pour en savoir plus: Université de Manchester, Nature

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