On a longtemps pensé que les étoiles étaient éternelles, qu'elles n'étaient pas soumises aux changements. C'était l'idée d'Aristote : les étoiles sont faites d'une matière imputrescible, qui dure éternellement.
Les grands progrès de l'astronomie depuis deux siècles ont démontré que ce n'est pas vrai. En fait, les étoiles ont une histoire, comme nous : elles naissent, elles vivent, elles meurent. Et maintenant, en regardant une étoile dans le ciel, en l'observant, en mesurant les propriétés de sa lumière, nous pouvons déterminer son âge. Nous pouvons dire si elle est jeune, plus âgée, ou prête à mourir, avec une grande précision.
Comment naissent les étoiles ?
Quand on regarde la Voie lactée, même à l'œil nu, on voit de grandes bandes obscures au milieu de la Voie lactée. Avec des jumelles ou des télescopes, on distingue des nébuleuses. Ces nébuleuses obscures sont des masses noires faites de gaz et de poussières de métaux, de fer, d'oxygène. Ces grands nuages se baladent dans la galaxie et font le tour comme tout ce qui s'y trouve. À un moment donné, ils s'effondrent sur eux-mêmes, sous leur propre poids. L'avalanche de matière que cela engendre réchauffe la masse qui se condense, et qui progressivement devient lumineuse. C'est ainsi que les étoiles naissent.
La vie des étoiles : réactions nucléaires et transformation
Les étoiles naissent donc de l'effondrement d'une grande nébuleuse sous son propre poids et de la chaleur dégagée par cette avalanche de matière. Cette chaleur lui donne une température élevée, de sorte qu'elle peut briller. Mais au centre de cette étoile, la température qui s'élève à des millions de degrés produit des réactions nucléaires, des réactions thermonucléaires. Par ces réactions, des atomes, des particules, des noyaux d'atomes se regroupent pour former des noyaux plus gros.
C'est exactement ce que fait notre Soleil en ce moment. Il est constitué en majorité d'hydrogène porté à quinze millions de degrés. À cette température, quatre noyaux d'hydrogène forment un noyau d'hélium. Et cette réaction a deux effets : d'une part elle produit de l'hélium, et d'autre part, elle produit de l'énergie. C'est la recette de la bombe H : l'hydrogène transformé en hélium produit beaucoup d'énergie. Tout au long de sa vie, l'étoile transforme des éléments légers en éléments plus lourds, et procède au fil du temps à des changements de couleurs et de formes.
Pourquoi les étoiles changent-elles de couleur ?
Par exemple, une étoile qui est jaune deviendra dans quelques milliards d'années une étoile rouge, qui va gonfler et deviendra une géante rouge. Des étoiles rouges, on en voit beaucoup dans le ciel. La plus remarquable est Antarès dans le Scorpion, qu'on voit très bien par de belles nuits d'été. Antarès, au centre, est à deux cents millions de degrés. Elle prend l'hélium et le transforme en carbone, azote et oxygène.
Toujours la même recette : on prend des atomes légers, des noyaux légers, on les combine, on en fait des noyaux plus lourds. Et ces noyaux en se formant dégagent de l'énergie par les réactions nucléaires. Ainsi, l'étoile forme des éléments de plus en plus lourds. Et à un moment donné, elle devient tellement chaude — en raison de propriétés nucléaires complexes — qu'elle s'effondre sur elle-même.
La mort des étoiles : supernovae et dispersion des atomes
En s'effondrant, en implosant, la matière se contracte, puis rebondit, et produit une supernova, une explosion gigantesque qu'on peut voir à très grande distance. C'est la mort des grosses étoiles.
Les petites étoiles comme le Soleil vont simplement se contracter sur elles-mêmes, sans jamais exploser, mais vont, comme la supernova, dégager dans l'espace les atomes qu'elles ont formés tout au long de leur vie.
La mort d'une étoile, ce sont donc les atomes produits par les réactions nucléaires qui lui ont permis de briller pendant des millions ou des milliards d'années. Ces atomes sont dispersés dans l'espace, retournent au milieu interstellaire, sont réabsorbés dans les nouveaux nuages. Et quand de nouvelles étoiles se formeront plus tard à partir de ces nuages, il y aura déjà ces éléments. C'est pour ça que, ici sur Terre, il y a ces éléments de carbone et d'oxygène. C'est parce que la matière dont nous sommes formés vient des étoiles, qui sont nées, qui ont vécu et qui sont mortes avant la naissance du Soleil, et qui ont dispersé leur matière dans l'espace.
Et quand la nébuleuse qui a donné naissance au Soleil s'est formée, il y avait déjà ces éléments de carbone, d'oxygène et d'azote.
Pourquoi nous sommes faits de matière stellaire
C'est pour ça qu'on peut dire au sens propre du terme, littéralement et non pas seulement littérairement, que nous sommes des poussières d'étoiles.
