10 types d'étoiles astronomiquement extrêmes

L'univers est rempli d'étoiles et elles ne sont pas toutes identiques. En fait, il y a une variété incroyable. Voici un échantillon des étoiles les plus extrêmes de l'univers connu.

10Les étoiles les plus longues

Combien de temps une star peut-elle vivre? Premièrement, définissons la durée de vie d’une étoile comme son temps de fusion nucléaire, car le corps d’une étoile peut rester longtemps après la fin de la fusion nucléaire.

La façon dont les étoiles travaillent, moins elles sont massives, plus elles ont tendance à vivre longtemps. Les étoiles avec la plus petite masse sont les naines rouges. Ils peuvent représenter entre 7,5 et 50% de la masse du soleil. Rien de moins massif ne serait capable de faire de la fusion nucléaire - ce ne serait pas une star. Les modèles actuels estiment que les plus petites étoiles de nain rouge pourraient faire de la fusion pendant 10 000 milliards d'années. Comparez cela à des étoiles comme notre Soleil, qui fusionne pendant environ 10 milliards d'années, soit 1 000 fois moins. Après avoir fusionné la majeure partie de son hydrogène, la théorie prédit qu'un nain rouge léger devient un nain bleu et, à mesure qu'il utilise le reste de son hydrogène, la fusion des noyaux s'arrête et devient un nain blanc.

9Les plus anciennes étoiles

Les étoiles les plus anciennes seraient celles qui se seraient formées juste après le Big Bang (il y a environ 13,8 milliards d'années). Les astronomes peuvent estimer l'âge des étoiles en regardant leur lumière, elle leur indique la quantité de chaque élément (par exemple, l'hydrogène, l'hélium, le lithium) dans l'étoile. Les étoiles les plus anciennes ont tendance à avoir principalement de l'hydrogène et de l'hélium avec très peu de masse consacrée aux éléments plus lourds.

La plus ancienne étoile visible connue est nommée SMSS J031300.36-670839.3. Sa découverte a été publiée en février 2014. Son âge est estimé à 13,6 milliards d'années, mais ce n'est pas l'une des premières étoiles originales. Aucun d'entre eux n'a encore été trouvé, mais certains sont peut-être encore présents. Les naines rouges peuvent vivre des milliards d'années, après tout. S'il y en a, il n'y en aura pas beaucoup, donc les chercher serait la recherche ultime avec aiguille dans une botte de foin.

8Les étoiles les plus obscures

Quelles sont les étoiles les plus sombres? Avant de pouvoir répondre à cette question, nous devons bien comprendre ce que nous entendons par «plus sombre». Plus vous vous éloignez d'une étoile, plus son intensité diminue, nous devons donc éliminer le facteur de distance et simplement mesurer la luminosité. , ou la quantité totale de puissance émise par l’étoile sous forme de photons (particules de lumière).

Si nous nous limitons aux étoiles qui sont encore en train de fusionner, alors les naines rouges auront la plus faible luminosité. L'étoile la plus froide avec la luminosité la plus basse connue à ce jour est la naine rouge 2MASS J0523-1403. Moins lumineux et nous entrons dans le royaume des nains bruns, qui ne sont pas du tout des étoiles.

Et puis il y a les restes d'étoiles: les nains blancs, les étoiles à neutrons et les trous noirs. Comment peuvent-ils être faibles?

Les étoiles naines blanches sont quelque peu lumineuses, mais elles se refroidissent avec le temps. Avec le temps, ils deviennent des masses froides de carbone émettant très peu de lumière. Ils deviennent des «nains noirs». Il faut beaucoup de temps pour que les nains blancs se refroidissent, il n'y a donc pas encore de nains noirs.

Les astrophysiciens ne savent pas ce qu'il advient des étoiles à neutrons quand elles refroidissent. En observant des supernovae dans d'autres galaxies, ils peuvent estimer que plusieurs centaines de millions d'étoiles à neutrons se sont formées dans notre galaxie, mais ils n'en voient qu'une fraction. Les autres doivent avoir tellement refroidi qu'ils sont à présent essentiellement invisibles.

Qu'en est-il des trous noirs profonds dans l'espace intergalactique avec rien en orbite? Ils émettraient quand même un tout petit peu de rayonnement, appelé rayonnement de Hawking, mais ce ne serait pas beaucoup. De tels trous noirs solitaires seraient les restes d'étoiles les moins lumineux. Est-ce qu'ils existent? Peut être.

7Les étoiles les plus lumineuses

Les étoiles les plus lumineuses tendent également à être les plus massives. Ils ont aussi tendance à être des stars de Wolf-Rayet, ce qui signifie qu'ils sont chauds et qu'ils déversent beaucoup de masse dans leurs forts vents stellaires. De plus, les étoiles les plus lumineuses ne restent pas longtemps: elles vivent vite et meurent jeunes.

La star qui détient actuellement le titre du plus lumineux (et le plus massif) est R136a1. Sa découverte a été annoncée en 2010. Il s'agit d'une étoile Wolf-Rayet avec une luminosité d'environ 8 700 000 fois supérieure à celle du Soleil et une masse d'environ 265 fois supérieure à celle du Soleil. Parce qu'il perd de la masse, il avait jadis une masse atteignant 320 soleils.

R136a1 fait en réalité partie d'un groupe dense d'étoiles nommé R136. Selon Paul Crowther, l'un des découvreurs, «les planètes prennent plus de temps à se former que ces étoiles ne prennent à vivre et à mourir. Même s'il y avait des planètes, il n'y aurait pas d'astronomes sur elles, car le ciel nocturne serait presque aussi lumineux que le jour dans ces grappes. »C'est une situation imaginée par Isaac Asimov dans sa nouvelle de science-fiction intitulée« Nightfall ».

6Les plus grandes étoiles

Malgré son énorme masse, le R136a1 n’est pas la plus grosse étoile (de taille). Il y a beaucoup d'étoiles plus grandes, et ce sont toutes des supergéantes rouges - des étoiles qui ont passé la majeure partie de leur vie beaucoup plus longtemps jusqu'à ce qu'elles soient à court d'hydrogène, pour commencer à fondre de l'hélium, se sont beaucoup réchauffées et se sont développées. Notre Soleil finira par manquer d’hydrogène et s’étendra, mais seulement dans une géante rouge. Pour devenir une supergéante rouge, une étoile doit être au moins 10 fois plus massive que le Soleil. La phase supergéante rouge est brève et ne dure que quelques milliers à un milliard d'années (ce qui est bref selon les normes des étoiles, sinon par aucune autre norme).

Les super-géants rouges les plus connus sont Antarès A et Bételgeuse, mais ils sont relativement petits comparés aux plus grands. Nommer le plus grand supergéant rouge est une course pour dupe, car il est difficile d'estimer leur taille exacte. Les plus grandes sont 1 500 fois plus larges que le Soleil, voire plus.

5Les étoiles aux explosions les plus lumineuses

Les photons de plus haute énergie s'appellent des rayons gamma.Ils sont produits dans le cadre d'explosions de bombes nucléaires. Les États-Unis ont donc lancé des satellites spéciaux, les satellites Vela, pour rechercher les rayons gamma produits par les essais à la bombe nucléaire soviétiques. En juillet 1967, ces satellites ont détecté un sursaut gamma qui ne semblait pas avoir été produit par une bombe nucléaire. Beaucoup d'autres ont été détectés par la suite. Leur durée était plutôt courte, allant de quelques millisecondes à plusieurs minutes. Ils étaient aussi incroyablement lumineux, beaucoup plus lumineux que les étoiles les plus lumineuses, bien que brièvement. Et la source n'était pas sur Terre.

Qu'est-ce qui produit les GRB? Il y avait beaucoup d'idées. Aujourd'hui, on pense que la plupart d'entre elles proviennent d'explosions d'étoiles massives (supernovae ou hypernovae) en voie de devenir des étoiles à neutrons ou des trous noirs. Certains GRB proviennent de magnétars, une sorte d'étoile à neutrons avec un champ magnétique extrêmement puissant. D'autres GRB peuvent être le résultat de la fusion de deux étoiles à neutrons, ou du fait qu'une étoile à neutrons tombe dans un trou noir.

4Les anciennes stars les plus folles

Les trous noirs ne sont pas des étoiles - ce sont les restes d'étoiles - mais il est amusant de les comparer à des étoiles car de telles comparaisons soulignent à quel point elles sont folles.

Un trou noir est ce qui se forme lorsque la gravité d'une étoile est suffisamment forte pour vaincre toutes les autres forces et la faire s'effondrer sur elle-même jusqu'à une masse ponctuelle. Avec une masse non nulle mais un volume nul, il a théoriquement une densité infinie, mais c'est uniquement parce que nous n'avons pas une bonne théorie pour ce qui se passe réellement.

Les trous noirs peuvent être extrêmement massifs. Les trous noirs situés au centre de certaines galaxies peuvent représenter des dizaines de milliards de masses solaires. De plus, la matière en orbite autour de trous noirs supermassifs peut être très lumineuse, parfois plus lumineuse que toutes les étoiles d'une galaxie. Il peut même y avoir de puissants jets de matière émanant d'un trou noir et se déplaçant presque à la vitesse de la lumière.

3Les étoiles les plus rapides

En 2005, Warren Brown et d’autres astronomes du Centre astrophysique Harvard-Smithsonian ont annoncé la découverte d’une étoile se déplaçant si rapidement qu’elle quitterait la galaxie de la Voie lactée et ne reviendrait jamais. Son nom officiel est SDSS J090745.0 + 024507 mais Brown l'appelle «l'étoile exclue».

Depuis, d'autres étoiles rapides ont été découvertes. Ils sont connus comme des étoiles d'hypervélocité. En date de mai 2014, 20 ont été trouvés. La plupart d'entre eux semblent venir du centre de la galaxie. Une hypothèse est qu'une paire d'étoiles en orbite proche (un système binaire) est passée près du trou noir au centre de la galaxie, puis l'une des étoiles a été capturée par le trou noir et l'autre a été éjectée à grande vitesse.

Il y a des étoiles qui semblent se déplacer encore plus vite. En fait, d’une manière générale, plus une étoile est éloignée de notre galaxie, plus elle est rapide. apparaît s'éloigner de nous. Cela est dû à l'expansion de l'univers, mais pas au mouvement de l'étoile dans l'espace.

2Les étoiles les plus variables

De nombreuses étoiles fluctuent considérablement dans la luminosité apparente vue depuis la Terre. Ils sont connus comme des étoiles variables. Il y en a beaucoup: le catalogue général des étoiles variables répertorie plus de 45 000 personnes dans la seule galaxie de la Voie lactée.

Selon le professeur d’astrophysique Coel Hellier, la plus variable de ces étoiles est la variable cataclysmique (CV). Leur luminosité peut augmenter d'un facteur 100 en moins d'une journée, puis diminuer, puis augmenter de nouveau, etc. En conséquence, les CV sont populaires auprès des astronomes amateurs.

Aujourd'hui, nous comprenons mieux ce qui se passe avec les CV: ce sont en fait des étoiles binaires dans lesquelles l'une des étoiles est une étoile ordinaire et l'autre un nain blanc. La matière tombe de l'étoile normale sur un disque d'accrétion en orbite autour du nain blanc. Une fois que la masse du disque est suffisamment élevée, la fusion commence et entraîne l'augmentation de la luminosité observée. Cela ne dure pas, la fusion s'estompe et tout le processus recommence. Il y a quelques variations à ce sujet. Par exemple, parfois, le nain blanc est détruit.

1Les étoiles les plus insolites

Certains types d'étoiles sont très inhabituels. Ils ne sont pas nécessairement aux valeurs extrêmes d'un attribut (par exemple, la luminosité ou la masse), ils sont simplement étranges.

Les objets de Thorne-Zytkow sont comme ça. Ils ont été nommés en l'honneur des physiciens Kip Thorne et Anna Zytkow, qui ont d'abord suggéré qu'ils pourraient exister. Leur idée était qu'une étoile à neutrons pourrait se transformer en spirale au cœur d'un géant rouge ou supergéant. Fou, non? Pourtant, on en a récemment trouvé un.

Parfois, deux grandes étoiles jaunes peuvent orbiter si près l'une de l'autre que de la matière les sépare, faisant ainsi ressembler la paire à une cacahuète cosmique géante. Seuls deux de ces systèmes sont connus.

L'étoile de Przybylski est parfois donnée à titre d'exemple d'étoile inhabituelle parce que sa lumière stellaire ne ressemble à aucune autre étoile. Les astronomes mesurent l'intensité de chaque longueur d'onde pour déterminer la composition de l'étoile. C'est généralement simple, mais les scientifiques essaient toujours de comprendre le spectre de l'étoile de Przybylski.