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– Si la source s’éloigne, V r > 0 et la raie est décalée vers le rouge (l
> l 0 ) ;
– si la source s’approche, V r < 0 et la raie est décalée vers le bleu (l
< l 0 ).
Une vitesse radiale de l’ordre de 30 km/s (vitesse de la Terre autour du Soleil) crée un
décalage détectable de l’ordre de 0,5 Å en lumière jaune.
12. NUCLÉOSYNTHÈSE STELLAIRE ET VIE DES ÉTOILES
12.1. Les réactions nucléaires
Une étoile naît, vit et meurt. De grandes masses de poussières et de gaz interstellaire
se contractent par gravitation, créant des proto-étoiles (la pression interne ne fait plus
équilibre à la gravitation) ce qui échauffe le gaz. Quand la température atteint quelques
millions de kelvins, les réactions thermonucléaires se déclenchent, libérant de grandes
quantités d’énergie qui permettent à l’étoile de briller.
Le bilan est 4 H → He + g où 4 noyaux d’hydrogène fusionnent pour former un noyau
d’hélium. Chaque seconde, le Soleil transforme ainsi 644 · 10
6 t d’H en 640 · 10
6 t d’He et
4 · 10
6 t d’énergie. Plusieurs processus permettent de transformer H en He, tout dépend
de la température interne de l’étoile : le cycle proton-proton entre 1 et 10 · 10
6 K, le cycle
CNO entre 10 et 100 · 10
6 K.
– Cycle proton-proton (E. SCHATZMAN) par l’intermédiaire du deutérium D et de
l’hélium3 :
H 1 H
→
2 D 1 e
+ 1 n
2 D 1 H
→
3 He 1 g
3 He 1
3 He →
4 He 1 2H 1 g
– Cycle CNO du carbone (H. BETHE, 1938) dans les étoiles chaudes et massives (le
carbone sert de catalyseur) :
12 C 1 H →
13 N 1 g
13 N
→
13 C 1 e
1 1 n
13 C 1 H →
14 N 1 g
14 N 1 H →
15 O 1 g
15 O
→
15 N 1 e
1 1 n
15 N 1 H →
12 C 1
4 He
Remarques : il existe de nombreuses variantes à ces cycles de fusion ; certaines réactions
sont plus lentes que d’autres.
À son tour, l’hélium fusionne pour former d’autres éléments qui sont ainsi synthétisés à
partir des protons par fusion thermonucléaire au sein des étoiles : c’est la nucléosynthèse
stellaire. L’élément fer (Fe = 56) étant celui pour lequel l’énergie de liaison par nucléon
est maximale, les éléments plus lourds que le fer ne peuvent provenir de ce processus : ils
sont synthétisés par capture de neutrons.
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– Si la source s’éloigne, V r > 0 et la raie est décalée vers le rouge (l
> l 0 ) ;
– si la source s’approche, V r < 0 et la raie est décalée vers le bleu (l
< l 0 ).
Une vitesse radiale de l’ordre de 30 km/s (vitesse de la Terre autour du Soleil) crée un
décalage détectable de l’ordre de 0,5 Å en lumière jaune.
12. NUCLÉOSYNTHÈSE STELLAIRE ET VIE DES ÉTOILES
12.1. Les réactions nucléaires
Une étoile naît, vit et meurt. De grandes masses de poussières et de gaz interstellaire
se contractent par gravitation, créant des proto-étoiles (la pression interne ne fait plus
équilibre à la gravitation) ce qui échauffe le gaz. Quand la température atteint quelques
millions de kelvins, les réactions thermonucléaires se déclenchent, libérant de grandes
quantités d’énergie qui permettent à l’étoile de briller.
Le bilan est 4 H → He + g où 4 noyaux d’hydrogène fusionnent pour former un noyau
d’hélium. Chaque seconde, le Soleil transforme ainsi 644 · 10
6 t d’H en 640 · 10
6 t d’He et
4 · 10
6 t d’énergie. Plusieurs processus permettent de transformer H en He, tout dépend
de la température interne de l’étoile : le cycle proton-proton entre 1 et 10 · 10
6 K, le cycle
CNO entre 10 et 100 · 10
6 K.
– Cycle proton-proton (E. SCHATZMAN) par l’intermédiaire du deutérium D et de
l’hélium3 :
H 1 H
→
2 D 1 e
+ 1 n
2 D 1 H
→
3 He 1 g
3 He 1
3 He →
4 He 1 2H 1 g
– Cycle CNO du carbone (H. BETHE, 1938) dans les étoiles chaudes et massives (le
carbone sert de catalyseur) :
12 C 1 H →
13 N 1 g
13 N
→
13 C 1 e
1 1 n
13 C 1 H →
14 N 1 g
14 N 1 H →
15 O 1 g
15 O
→
15 N 1 e
1 1 n
15 N 1 H →
12 C 1
4 He
Remarques : il existe de nombreuses variantes à ces cycles de fusion ; certaines réactions
sont plus lentes que d’autres.
À son tour, l’hélium fusionne pour former d’autres éléments qui sont ainsi synthétisés à
partir des protons par fusion thermonucléaire au sein des étoiles : c’est la nucléosynthèse
stellaire. L’élément fer (Fe = 56) étant celui pour lequel l’énergie de liaison par nucléon
est maximale, les éléments plus lourds que le fer ne peuvent provenir de ce processus : ils
sont synthétisés par capture de neutrons.
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