CHAPITRE 12
Le nez dans les etoiles
C
E CHAPITRE concerne quelques aspects du fonctionnem~nt des etoiles. Quelle est
l' origine de l' energie lumineuse emise par les etoiles? A l' origine de l' energie se
trouvent toujours les interactions fondamentales de la matiere : electromagnetisme,
gravitation, interactions nucleaires forte et faible. Nous examinerons successivement: la
formation de structures chimiques, l'effondrement gravitationnel, la fusion nucleaire.
Le destin d'une etoile depend de sa masse. L'existence de structures stellaires stables
(au mains pendant une certaine echelle de temps) depend de processus susceptibles de
s'opposer a la gravitation, laquelle tend a provoquer un collapse de la matiere. Trois
mecanismes existent, qui conduisent a trois types d'etoiles bien distinctes: etoiles de la
sequence principale, naines blanches, etoiles a neutrons.
Une etoile se forme lorsque l' effondrement gravitationnel initial d'une certaine
masse de gaz et de poussieres au sein d'une galaxie conduit a une temperature centrale
telle que des reactions de fusion peuvent s'enclencher. II faut pour cela que !'agitation
thermique des protons permette de surmonter la repulsion electrostatique, et nous
verrons qu'il s'agit d'un processus quantique de traversee de barriere par effet tunnel.
La sequence principale est constituee d' etoiles ou les reactions de fusion nucleaire
de l'hydrogene en helium liberent une energie thermique susceptible de maintenir
l'equilibre hydrostatique de l'etoile.
Lorsque cette phase est achevee, l'effondrement reprend et la temperature augmente a nouveau. La temperature atteinte depend de la masse de l'etoile, c'est-a-dire
de la reserve d' energie gravitationnelle dont elle dispose. Si la masse de l' etoile est
insuffisante pour que la fusion des noyaux d'helium en noyaux plus lourds s' enclenche,
l' etoile se contractera jusqu' a ce que la pression ( d' origine quantique) des electrons la
stabilise. Mais si les electrons deviennent relativistes, leur pression ne peut s'opposer a
la pression gravitationnelle que si la masse de l' etoile est plus petite qu'une certaine
limite appelee masse de Chandrasekhar 1 .
Les etoiles dont la masse est superieure a une dizaine de masses solaires voient les
reactions de fusion nucleaire progresser jusqu'au Fer-56, qui est le noyau dont l'energie
1 Cette limite avait ete obtenue auparavant par E.C. Stoner, Phyl. Mag. 9, 944 (1930).
Le nez dans les etoiles
C
E CHAPITRE concerne quelques aspects du fonctionnem~nt des etoiles. Quelle est
l' origine de l' energie lumineuse emise par les etoiles? A l' origine de l' energie se
trouvent toujours les interactions fondamentales de la matiere : electromagnetisme,
gravitation, interactions nucleaires forte et faible. Nous examinerons successivement: la
formation de structures chimiques, l'effondrement gravitationnel, la fusion nucleaire.
Le destin d'une etoile depend de sa masse. L'existence de structures stellaires stables
(au mains pendant une certaine echelle de temps) depend de processus susceptibles de
s'opposer a la gravitation, laquelle tend a provoquer un collapse de la matiere. Trois
mecanismes existent, qui conduisent a trois types d'etoiles bien distinctes: etoiles de la
sequence principale, naines blanches, etoiles a neutrons.
Une etoile se forme lorsque l' effondrement gravitationnel initial d'une certaine
masse de gaz et de poussieres au sein d'une galaxie conduit a une temperature centrale
telle que des reactions de fusion peuvent s'enclencher. II faut pour cela que !'agitation
thermique des protons permette de surmonter la repulsion electrostatique, et nous
verrons qu'il s'agit d'un processus quantique de traversee de barriere par effet tunnel.
La sequence principale est constituee d' etoiles ou les reactions de fusion nucleaire
de l'hydrogene en helium liberent une energie thermique susceptible de maintenir
l'equilibre hydrostatique de l'etoile.
Lorsque cette phase est achevee, l'effondrement reprend et la temperature augmente a nouveau. La temperature atteinte depend de la masse de l'etoile, c'est-a-dire
de la reserve d' energie gravitationnelle dont elle dispose. Si la masse de l' etoile est
insuffisante pour que la fusion des noyaux d'helium en noyaux plus lourds s' enclenche,
l' etoile se contractera jusqu' a ce que la pression ( d' origine quantique) des electrons la
stabilise. Mais si les electrons deviennent relativistes, leur pression ne peut s'opposer a
la pression gravitationnelle que si la masse de l' etoile est plus petite qu'une certaine
limite appelee masse de Chandrasekhar 1 .
Les etoiles dont la masse est superieure a une dizaine de masses solaires voient les
reactions de fusion nucleaire progresser jusqu'au Fer-56, qui est le noyau dont l'energie
1 Cette limite avait ete obtenue auparavant par E.C. Stoner, Phyl. Mag. 9, 944 (1930).