Représentation schématique de la vie des étoiles

Les étoiles sont les moteurs physiques les plus étonnants de l'univers. Ils rayonnent la lumière et la chaleur et créent des éléments chimiques dans leurs noyaux. Cependant, lorsque les observateurs les regardent dans le ciel nocturne, ils ne voient que des milliers de points lumineux. Certains apparaissent rougeâtres, d'autres jaunes ou blancs, voire bleus. Ces couleurs donnent en fait des indices sur les températures et les âges des étoiles et sur leur position dans leur durée de vie. Les astronomes "trient" les étoiles par leurs couleurs et températures, et le résultat est un célèbre graphique appelé le diagramme de Hertzsprung-Russell. Le diagramme H-R est un tableau que chaque étudiant en astronomie apprend tôt.

Apprentissage du diagramme H-R de base

Généralement, le diagramme H-R est un "tracé" de la température en fonction de la luminosité. Considérez la «luminosité» comme un moyen de définir la luminosité d'un objet. La température est quelque chose que nous connaissons tous, généralement comme la chaleur d'un objet. Il aide à définir ce qu'on appelle une étoile classe spectrale, que les astronomes découvrent également en étudiant les longueurs d'onde de la lumière provenant de l'étoile. Ainsi, dans un diagramme H-R standard, les classes spectrales sont étiquetées des étoiles les plus chaudes aux étoiles les plus fraîches, avec les lettres O, B, A, F, G, K, M (et vers L, N et R). Ces classes représentent également des couleurs spécifiques. Dans certains diagrammes H-R, les lettres sont disposées sur la ligne supérieure du graphique. Les étoiles bleues et blanches chaudes se trouvent à gauche et les plus froides ont tendance à être plus vers le côté droit du graphique.

Le diagramme H-R de base est étiqueté comme celui illustré ici. La ligne presque diagonale est appelée la séquence principale. Près de 90% des étoiles de l'univers existent le long de cette ligne à un moment donné de leur vie. Ils le font alors qu'ils fusionnent toujours l'hydrogène et l'hélium dans leurs noyaux. Finalement, ils manquent d'hydrogène et commencent à fondre l'hélium. C'est alors qu'ils évoluent pour devenir des géants et des supergéants. Sur le graphique, ces étoiles "avancées" se retrouvent dans le coin supérieur droit. Des étoiles comme le Soleil peuvent emprunter cette voie, puis finalement se rétrécir pour devenir des naines blanches, qui apparaissent dans la partie inférieure gauche du graphique.

Les scientifiques et la science derrière le diagramme H-R

Le diagramme H-R a été développé en 1910 par les astronomes Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell. Les deux hommes travaillaient avec des spectres d'étoiles - c'est-à-dire qu'ils étudiaient la lumière des étoiles à l'aide de spectrographes. Ces instruments décomposent la lumière en ses longueurs d'onde composantes. La façon dont les longueurs d'onde stellaires apparaissent donne des indices sur les éléments chimiques de l'étoile. Ils peuvent également révéler des informations sur sa température, son mouvement dans l'espace et sa force de champ magnétique. En traçant les étoiles sur le diagramme H-R en fonction de leurs températures, classes spectrales et luminosité, les astronomes peuvent classer les étoiles en différents types.

Aujourd'hui, il existe différentes versions de la carte, selon les caractéristiques spécifiques que les astronomes souhaitent cartographier. Chaque graphique a une disposition similaire, avec les étoiles les plus brillantes s'étirant vers le haut et virant vers le haut à gauche, et quelques-unes dans les coins inférieurs.

Le langage du diagramme H-R

Le diagramme H-R utilise des termes qui sont familiers à tous les astronomes, il vaut donc la peine d'apprendre le «langage» du graphique. La plupart des observateurs ont probablement entendu le terme "magnitude" lorsqu'il est appliqué aux étoiles. C'est une mesure de la luminosité d'une étoile. Cependant, une étoile pourrait apparaître brillant pour plusieurs raisons:

•  Il pourrait être assez proche et ainsi paraître plus lumineux qu'un plus loin
•  Il pourrait être plus lumineux car il fait plus chaud.

Pour le diagramme H-R, les astronomes s'intéressent principalement à la luminosité «intrinsèque» d'une étoile, c'est-à-dire sa luminosité en raison de sa chaleur réelle. C'est pourquoi la luminosité (mentionnée précédemment) est tracée le long de l'axe y. Plus l'étoile est massive, plus elle est lumineuse. C'est pourquoi les étoiles les plus chaudes et les plus brillantes sont tracées parmi les géants et les supergéantes dans le diagramme H-R.

La température et / ou la classe spectrale sont, comme mentionné ci-dessus, dérivées en regardant très attentivement la lumière de l'étoile. Des indices sur les éléments qui se trouvent dans l'étoile sont cachés dans ses longueurs d'onde. L'hydrogène est l'élément le plus courant, comme le montrent les travaux de l'astronome Cecelia Payne-Gaposchkin au début des années 1900. L'hydrogène est fusionné pour produire de l'hélium dans le cœur, c'est pourquoi les astronomes voient également l'hélium dans le spectre d'une étoile. La classe spectrale est très étroitement liée à la température d'une étoile, c'est pourquoi les étoiles les plus brillantes sont dans les classes O et B. Les étoiles les plus fraîches sont dans les classes K et M. Les objets les plus cool sont également faibles et petits, et même incluent des naines brunes.

Une chose à garder à l'esprit est que le diagramme H-R peut nous montrer quel type stellaire une étoile peut devenir, mais il ne prévoit pas nécessairement de changements dans une étoile. C'est pourquoi nous avons l'astrophysique - qui applique les lois de la physique à la vie des étoiles.