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Géante Rouge

Géante rouge

En astronomie, une géante rouge est une étoile géante ayant évolué en dehors de la séquence principale. Ce sont des étoiles d'une masse au moins égale à celle du soleil qui, après avoir épuisé l'hydrogène de leur noyau, commencent à consommer l'hydrogène en couche autour du noyau riche en hélium. Deux phénomènes sont responsables de l'augmentation substantielle du rayon de l'étoile (qui peut atteindre un rayon 1000 fois celui du soleil). Premièrement, la combustion en couches de l'hydrogène. Et deuxièmement, la contraction du cœur d'hélium, libérant une importante quantité d'énergie gravitationelle. Ces deux sources d'énergies rayonnées vers l'extérieur induise une pression interne qui fait augmenter le rayon de l'étoile. L'étoile est alors beaucoup plus lumineuse à cause de l'augmentation de sa surface et, contre-intuitivement, sa température en surface diminue. En résultat, l'étoile devient plus grande, plus « froide » et donc de couleur plus rouge; d'où le nom géante rouge. Si l'étoile à une masse inférieure à 2,5 masses solaires, l'apport d'hélium dans le noyau provenant de la fusion de l'hydrogène en couche peut provoquer ce qu'on appelle un flash de l'hélium : un sursaut rapide de la combustion de l'hélium dans le noyau quand les conditions de pression et de température sont suffisantes. La luminosité de l'étoile augmente rapidement. L'étoile commence alors une brève période de combustion d'hélium. Puis, elle commence une nouvelle montée de la branche des géantes. Les étoiles plus massives que 2,5 masses solaires entrent dans la phase de fusion de l'hélium de manière plus calme. La phase durant laquelle une étoile pauvre en métaux consomme de l'hélium s'appelle la branche horizontale car dans le diagramme de Hertzsprung-Russell ces étoiles se trouvent placées sur une ligne quasi-horizontale. Les étoiles riches en métaux ne se situent pas sur la branche horizontale, mais plutôt dans un même endroit (le « clump » rouge) du diagramme de Hertzsprung-Russell. Durant son évolution, une étoile peut se trouver plusieurs fois dans la « phase géante » si elle est suffisamment massive pour pouvoir provoquer la fusion d'éléments plus lourds que l'hélium. Dans ce cas, sur le diagramme de Hertzsprung-Russell, l'étoile se trouve sur ce qu'on appelle la branche asymptotique des géantes, ou peu même atteindre le stade Wolf-Rayet pour les étoiles initialement les plus massives. Catégorie:Évolution stellaire ja:赤色巨星 ko:적색거성

Astronomie

ko:천문학 ms:Astronomi ja:天文学 simple:Astronomy th:ดาราศาสตร์ L'astronomie est la science de l'observation des astres, à partir de laquelle elle établit l'origine, l'évolution, les propriétés physiques et chimiques des astres, la mécanique céleste. Astronomie vient du grec αστρονομία (άστρον et νόμος) ce qui signifie loi des astres. L'astronomie est l'une des rares sciences où les amateurs peuvent encore jouer un rôle actif. Elle est en effet pratiquée à titre de loisir auprès d'un large public d'astronomes amateurs : les plus passionnés et expérimentés d'entre eux participent à la découverte d'astéroïdes et de comètes. C’est à ce sujet un loisir particulièrement populaire en France, notamment par la Nuit des étoiles. Nuit des étoiles]]

Histoire de l'astronomie

Article détaillé : histoire de l'astronomie L'astronomie est souvent considérée comme la plus ancienne des sciences. L'archéologie révèle en effet que certaines civilisations disparues de l'âge du bronze, et peut-être du néolithique, avaient déjà des connaissances en astronomie. Elles avaient compris le caractère périodique des équinoxes et sans doute leur relation avec le cycle des saisons, elles savaient également reconnaître certaines constellations. L'astronomie moderne doit son développement à celui des mathématiques depuis l'antiquité grecque et à l'invention d'instruments d'observation à la fin du Moyen Âge. Si l'astronomie s'est pratiquée pendant plusieurs siècles parallèlement à l'astrologie, le siècle des lumières et la redécouverte de la pensée grecque a vue naître la distinction entre la raison et la foi, si bien que l'astrologie n'est plus pratiquée par les astronomes.

Antiquité

À ses débuts, l'astronomie consiste simplement en l'observation et la prédiction du mouvement des objets célestes visibles à l'œil nu. Quelques apports par différentes civilisations :
- Le Rig-Veda mentionne 27 constellations associées au mouvement du Soleil ainsi que les 12 divisions zodiacales du ciel.
- Les anciens Grecs font d'importantes contributions à l'astronomie, notamment la définition du système de magnitude.
- La Bible contient un certain nombre d'énoncés au sujet de la position de la Terre dans l'Univers et sur la nature des étoiles et des planètes.
- En 500, Âryabhata présente un système mathématique dans lequel la Terre tourne sur son axe et considére le mouvement des planètes par rapport au Soleil.

Moyen Âge : les arabes développent l'héritage grec

L'astronomie se développe peu en Europe lors du Moyen Âge, mais elle est alors florissante dans le monde arabe. L'astronome arabe al-Farghani écrit beaucoup sur le mouvement des corps célestes ; son œuvre est traduite en latin au . À la fin du , un grand observatoire est construit près de Téhéran par l'astronome al-Khujandi. Il effectue une série d'observations qui lui permettent de calculer l'obliquité de l'écliptique. En Perse, Omar Khayyam compile une série de tables et réforme le calendrier. Les savant musulmans de l'époque médiévale qui s'occupent d'astronomie sont nombreux (El Battani, El Farabi, El Keyyam, El Kindi, El missri, El Maghribi, El Rasi, Ibn El Heythem, El Beyrouni)...

Renaissance : du géocentrisme à l'héliocentrisme

Pendant la Renaissance, Copernic propose un modèle héliocentrique du système solaire. Cette idée est défendue, étendue et corrigée par Galilée et Kepler. Galilée imagine la lunette astronomique pour améliorer ses observations. S'appuyant sur des relevés d'observation très précis faits par le grand astronome Tycho Brahé, Kepler est le premier à imaginer un système de lois régissant les détails du mouvement des planètes autour du Soleil, mais n'est pas capable de formuler une théorie allant au-delà de la simple description présentée dans ses lois.

Ère industrielle

On découvre que les étoiles sont des objets très lointains. Avec l'introduction de la spectroscopie, on montre qu'elles sont similaires à notre soleil, mais dans une grande gamme de température, de masse et de taille. L'existence de notre Galaxie, en tant qu'ensemble distinct d'étoiles, n'est prouvée qu'au début du du fait de l'existence d'autres galaxies. Peu après, on découvre l'expansion de l'univers, conséquence de loi de Hubble, établissant une relation entre la vitesse d'éloignement des autres galaxies par rapport au système solaire et leur distance. La cosmologie fait de grands progrès durant le , notamment avec la théorie du Big-Bang, largement supportée par l'astronomie et la physique, comme le rayonnement thermique cosmologique (ou rayonnement fossile), et les différentes théories de nucléosynthèse expliquant l'abondance des éléments chimiques et de leurs isotopes.

Les disciplines de l'astronomie

À son début, durant l'antiquité, l'astronomie consiste principalement en l'astrométrie, c'est-à-dire la mesure de la position dans le ciel des étoiles et des planètes. Plus tard, des travaux de Kepler et de Newton nait la mécanique céleste qui permet la prévision mathématique des mouvements des corps célestes sous l'action de la gravitation, en particulier les objets du système solaire. La plus grande partie du travail dans ces deux disciplines (l'astrométrie et la mécanique céleste), auparavant effectué à la main, est maintenant fortement automatisée grâce aux ordinateurs et aux capteurs CCD, au point que maintenant elles sont rarement considérées comme des disciplines distinctes. Dorénavant, le mouvement et la position des objets peuvent être rapidement connus, si bien que l'astronomie moderne est beaucoup plus concernée par l'observation et la compréhension de la nature physique des objets célestes. Depuis le , l'astronomie professionnelle a tendance à se séparer en deux disciplines : astronomie d'observation et astrophysique théorique. Bien que la plupart des astronomes utilisent les deux dans leurs recherches, du fait des différents talents nécessaires, les astronomes professionnels tendent à se spécialiser dans l'un ou l'autre de ces domaines. L'astronomie d'observation est concernée principalement par l'acquisition de données, ce qui inclut la construction et la maintenance des instruments et le traitement des résultats. L'astrophysique théorique est principalement concernée par la recherche des implications observationnelles de différents modèles, c'est-à-dire qu'elle cherche à comprendre et à prédire les phénomènes observés. L'astrophysique est la branche de l'astronomie qui détermine les phénomènes physiques déduits par l'observation des astres. Actuellement, les astronomes ont tous une formation poussée en astrophysique et leurs observations sont presque toujours étudiées dans un contexte astrophysique. En revanche il existe un certain nombre de chercheurs et chercheuses qui étudient exclusivement l'astrophysique. Le travail des astrophysiciens est d'analyser des données d'observations astronomiques et d'en déduire des phénomènes physiques. Les domaines d'études de l'astronomie sont aussi classés en deux autres catégories :
- Par sujet, généralement selon la région de l'espace (par exemple, l'astronomie galactique) ou le type de problème adressé (formation des étoiles, cosmologie)
- Par le mode d'observation, selon le type de particules détectées (lumière, neutrino) ou la longueur d'onde (radio, lumière visible, infrarouge).

Disciplines par sujet

Disciplines par type d'observation

Voir aussi

- astronomes célèbres
- conquête de l'espace
- images d'astronomie sur wikipédia.fr
- liste des articles d'astronomie
- Observatoire européen austral
- symboles astronomiques
- Union astronomique internationale

Chronologies en astronomie

- astronomie du système solaire
- satellites artificiels et sondes spatiales
- satellites naturels
- télescopes, observatoires et la technologie d'observation

Outils astronomiques

- logiciels d'astronomie
- lunette astronomique
- observatoire
- télescope

Liens externes

- [http://tercoif.club.fr/observationetimagerie/index.html OBSERVATION ET IMAGERIE - Site dédié à la théorie et à la pratique de l'imagerie astronomique et photographie pour tous les publics, du novice au chevronné]
- [http://www.astronomike.net/ Annuaire d'astrophotos]
- [http://www.futura-sciences.com/sinformer/n/univers.php Actualités astronomie]
- [http://www.astrofiles.net Astrofiles: les dossiers de l'astronomie]
- [http://www.auroresboreales.com Aurores Boréales]
- [http://www.obspm.fr/encycl/f-encycl.html Encyclopédie des Planètes Extrasolaires]
- [http://www.astrosurf.com Le site français de l'astronomie amateur]
- [http://www.astrosurf.com/ Astrosurf]
- [http://www.astro5000.com/ Astro5000]
- [http://astronomie.aucoeurdelatoile.com/ Astro kid's]
- [http://www.astrosurf.com/pioneerastro/ pioneer-astro]
- [http://www.esa.int Site de l'ESA]
- [http://www.extrasolar.net Extrasolar Visions]
- [http://www.eso.org/ Site de l'ESO ]
- [http://www.nasa.gov/ Site de la NASA] catégorie:astronomie

Étoile

ko:항성 ms:Bintang ja:恒星 simple:Star th:ดาวฤกษ์
- En astronomie, une étoile est un astre semblable au Soleil qui puise son énergie grace à des réactions nucléaires qui se produisent en son centre. À l'exception du Soleil, les étoiles apparaissent à l'œil nu sous la forme d'un point brillant — généralement scintillant du fait de la turbulence atmosphérique —, sans mouvement apparent immédiat par rapport aux autres objets fixes du ciel. Ceci vient du fait que toutes les autres étoiles sont considérablement plus éloignées de la Terre que ne l'est le Soleil. L'étoile la plus proche après le Soleil, Proxima du Centaure, est située à environ quatre années lumières du Système Solaire, soit près de 250 000 fois plus loin que le Soleil. Système Solaire Une étoile typique ressemble au Soleil. Sa masse est de l'ordre de quelques 10 kilogrammes, et son rayon de l'ordre de quelques millions de kilomètres. La puissance rayonnée par une étoile comme le Soleil est de l'ordre de 10 watts. Les étoiles se forment suite à la contraction et l'échauffement d'un nuage de gaz sous l'effet de la gravité. Si l'échauffement est suffisant, il peut démarrer des réactions nucléaires au cœur du nuage. L'énergie dégagée par ces réactions est alors suffisante pour arrêter sa contraction du fait de la pression de radiation ainsi générée. Le nombre d'étoiles dans l'univers est estimé entre 10 et 10, ce qui représente approximativement le nombre de molécules contenues dans quelques centimètres cube d'air. Le Soleil mis à part, les étoiles sont trop peu brillantes pour être observable en plein jour (sauf Sirius dans d'excellentes conditions d'observation et quelques supernovae historiques). Le nombre d'étoiles observables la nuit à l'œil nu et par temps clair varie entre une centaine et plusieurs milliers selon les conditions d'observation.

Les constellations

En observant le ciel nocturne, l'homme a imaginé que les étoiles les plus brillantes pouvaient constituer des figures. Ces regroupements diffèrent généralement d'une époque à une autre et d'une civilisation à une autre. Les figures devenues traditionnelles, souvent en rapport avec la mythologie grecque, sont appelées constellations. Les étoiles d'une constellation n'ont a priori rien de commun, si ce n'est d'occuper, vues de la Terre, une position voisine dans le ciel. Elle peuvent être très éloignées les unes des autres. Toutefois, l'Union astronomique internationale a défini une liste normalisée des constellations, attribuant à chacune une région du ciel, afin de faciliter la localisation des objets célestes.

Caractéristiques principales d'une étoile

Masse

Les étoiles ont une masse comprise entre environ 0,08 et 120 fois la masse du Soleil. Cette grandeur détermine la vie de l'étoile aussi bien en durée que dans ses phases évoluées et finales. Une étoile très massive sera très lumineuse mais sa durée de vie sera très réduite. En deçà de la masse minimale, l'échauffement générée par la contraction est insuffisant pour démarrer le cycle de réactions nucléaires (voir Naines brunes) ; au-delà de la masse maximale, la force de gravité est insuffisante pour retenir toute la matière de l'étoile une fois les réactions nucléaires entamées.

Diamètre

Comparativement à notre planète (environ 12 000 km de diamètre), les étoiles sont gigantesques : le Soleil a un diamètre d'environ un million et demi de kilomètres et certaines étoiles (comme Antarès ou Bételgeuse) ont un diamètre 700, voire 800 fois supérieur à ce dernier ! Le diamètre d'une étoile n'est pas constant dans le temps : il varie en fonction de son stade d'évolution. Il peut aussi varier régulièrement pour les étoiles variables périodiques (RR Lyrae, Céphéides, Miras, etc.).

Magnitude

Température et couleur

La plupart des étoiles paraissent blanches à l'œil nu. Mais si nous regardons attentivement, nous pouvons noter une plage de couleurs : bleu, blanc, rouge et même doré. Ce qui fait que les étoiles montrent différentes couleurs resta longtemps un mystère jusqu'il y a deux siècles, quand les physiciens eurent suffisamment de compréhension de la nature de la lumière et des propriétés de la matière aux très hautes températures. La couleur permet de classifier les étoiles suivant leur type spectral (qui est en rapport avec la température de l’étoile). Les types spectraux vont du plus violet au plus rouge, c'est-à-dire du plus chaud vers le plus froid. Ils sont classés par les lettres O B A F G K M (moyen mnémotechnique pour retenir la séquence : ce sont les initiales de la phrase anglaise Oh, be a fine girl, kiss me). Le Soleil, par exemple, est de type spectral G. Mais il ne suffit pas de caractériser une étoile par sa couleur (son type spectral), il faut aussi mesurer sa luminosité. En fait, pour un type spectral donné, plus l'étoile est grande, plus sa luminosité est forte. Les étoiles O et B sont bleues à l'œil , Rigel par exemple, les étoiles A sont blanches (Sirius, Véga), les étoiles F et G sont jaunes, c’est l’exemple du Soleil (qu’il ne faut pas regarder à travers un instrument optique grossissant, tel que jumelles, téléobjectif, lunette astronomique ou télescope), les étoiles K sont orange (Arcturus), et enfin les étoiles M sont rouges comme par exemple Bételgeuse. On peut définir un indice de couleur, correspondant à la différence de flux photométrique dans deux bandes spectrales dites bandes photométriques (les filtres). Par exemple, le bleu (B) et le visible (V) formeront ensemble l'indice de couleur B-V dont la variation est reliée à la température de surface de l'étoile et donc à son type spectral. Les indices de température les plus utilisés sont le B-V, le R-I et le V-I car ce sont les plus sensibles à la variation de la température.

Vitesse de rotation

Toutes les étoiles tournent sur elles-mêmes plus ou moins vite. Cela dépend de leur âge (freinage au cours du temps) mais aussi de l'état initial du nuage protostellaire ; enfin, cela dépend de leur masse et de leur statut d'étoile simple, binaire ou multiple. On n'accède pas directement à la vitesse de rotation mais à sa projection sur la ligne de visée : le fameux v.sini. Une étoile n'étant pas solide, elle est animée d'une rotation différentielle : la vitesse de rotation dépend de la latitude.

Spectre

Le spectre d'une source lumineuse et donc d'une étoile est obtenu par des spectrographes qui décomposent la lumière en ses différentes composantes et les enregistrent par le biais de détecteurs (historiquement, des plaques photographiques et aujourd'hui des détecteurs de type CCD). Cette décomposition de la lumière révèle la distribution de l'énergie lumineuse venant de l'étoile en fonction de la longueur d'onde. Elle permet de mettre en évidence des raies spectrales en émission et/ou en absorption révélant les conditions de température, de pression et d'abondances chimiques des couches externes de l'étoile.

Champ magnétique

Comme le Soleil, la plupart des étoiles sont dotées de champs magnétiques très intenses dont dépend l'activité de l'étoile, c'est-à-dire la quantité de rayonnement et de particules émis par l'astre, appelé vent stellaire (pour le Soleil, on parle de vent solaire). Pour le Soleil, l'activité peut se mesurer par le nombre et la dimension de taches présentes sur sa surface, qui trahissent les variations locales d'intensité du champ magnétique.

Structure d'une étoile

Une étoile est structurée en différentes zones, décrites ci-après à partir du centre.

Le cœur

C'est la partie de l'étoile dans laquelle se déroulent les réactions thermonucléaires qui fournissent l'énergie nécessaire à la stabilité de l'étoile. Le cœur est la zone la plus chaude qui dans le cas du Soleil atteint la température de 15,7 millions de kelvins.

La zone radiative

L'énergie libérée par les réactions de fusions nucléaires au cœur de l'étoile se transmet aux couches externes par rayonnement. Dans les étoiles peu massives et évoluant sur la séquence principale, cette zone radiative est surmontée d'une zone convective. Dans le Soleil, la zone radiative met près d'un million d'années à sortir le rayonnement produit dans les parties centrales.

La zone convective

Au contraire de la zone précédente, la chaleur se transmet par des mouvements macroscopiques de matière : chauffée à la base de la couche convective, la matière s'élève sous l'effet de la poussée d'Archimède, réchauffe la matière alentour (vers la surface), se refroidit et plonge vers la base de la zone convective pour un nouveau cycle. C'est le principe de la convection. Cette zone convective est plus ou moins grande : pour une étoile sur la séquence principale, elle dépend de la masse et de la composition chimique ; pour une géante, elle est très développée et occupe un pourcentage important du volume de l'étoile ; pour une supergéante, cette zone peut atteindre les trois quarts du volume de l'étoile, comme c'est le cas pour Bételgeuse.

La photosphère

C'est la partie externe de l'étoile qui produit la lumière visible. Elle est plus ou moins étendue, de quelques centaines de kilomètres pour les étoiles naines (inférieur à 1 pourcent du rayon) à quelques dizaines de pourcents du rayon de l'étoile pour les plus géantes. La lumière qui y est produite contient toutes les informations sur la température, la gravité de surface et la composition chimique de l'étoile. Pour le Soleil, la photosphère a une épaisseur d'environ 400 kilomètres.

La couronne

C'est la zone externe, ténue et extrêmement chaude du Soleil. On peut l'observer lors des éclipses de Soleil. C'est grâce à l'étude de la couronne au que l'astronome Jules Janssen a découvert l'existence du gaz rare dont le nom fait référence au Soleil (Helios) : l'hélium. Le fait que la température de la couronne atteigne plusieurs millions de degrés est un problème théorique difficile et non encore complètement résolu. Il est probable que la plupart des étoiles possèdent des couronnes.

Évolution

→ Voir article de fond : évolution des étoiles. L'histoire d'une étoile est entièrement déterminée par sa masse M et sa composition chimique Z (théorème de Vogt et Russell). M détermine sa durée d'existence, et conditionne sa fin. L'évolution d'une étoile passe par plusieurs phases, la première est la phase naine ou séquence principale, la seconde est la phase géante puis supergéante pour terminer par la phase finale telle une supernovae ou une nébuleuse planétaire.

Formation

Une étoile naît de la contraction d'un nuage riche en hydrogène. Sous l'influence d'une onde de densité (bras de galaxie), d'une onde de choc (supernova ou nova proche), ou d'une fluctuation de densité au sein de celui-ci, une région commence à se contracter. Par un effet boule de neige, cette région, de plus en plus dense attire à elle de plus en plus de gaz. La contraction du gaz entraîne son échauffement : la proto-étoile rayonne (dans l'infrarouge). Ce rayonnement ralentit (par la pression de radiation), mais n'interrompt pas l'inexorable travail de la gravitation. Voir article de fond : formation stellaire.

La séquence principale

Sous l'effet de la contraction, le cœur de l'étoile (sa partie centrale) atteint des valeurs de pression et de température extrêmes, qui vont jusqu'à l'allumage des réactions thermonucléaire (voir plus haut). L'étoile entre alors dans ce qu'on appelle la séquence principale, période pendant laquelle son cœur, initialement et essentiellement constitué d'hydrogène et d'hélium, va progressivement se transformer en hélium. Des noyaux d'hydrogène (des protons) fusionnent par groupe de 4 pour donner un noyau d'hélium (composé de 2 protons et 2 neutrons), il se produit alors un dégagement d'énergie selon les réactions suivantes (chaîne proton-proton) : :2(¹H + ¹H → ²D + e^- + ν_e) (4,0 MeV + 1,0 MeV) :2(¹H + ²D → ³He + γ) (5,5 MeV) :³He + ³He → ⁴He + ¹H + ¹H (12,86 MeV) La fusion a lieu dans le cœur de l'étoile, la zone centrale, du fait de la pression et de la température élevées qui y règnent. Dans ces conditions, les protons ont une grande vitesse qui leur permet de vaincre leur répulsion électrique (2 protons ont tous deux une charge positive donc se repoussent) et de fusionner à l'aide de l'effet tunnel. D'autres réactions thermonucléaires existent dans le centre des étoiles et contribuent plus ou moins à la production d'énergie. Une partie de l'énergie dégagée sous forme de photons commence alors un long voyage vers l'extérieur, car un plasma est opaque, la lumière y voyage très difficilement. On estime qu'un photon met plusieurs millions d'années avant d'atteindre la surface de l'étoile par transfert de rayonnement puis par convection vers la surface.

La fin d'une étoile

Plus une étoile est massive, plus elle consomme rapidement son hydrogène. Une grosse étoile sera donc très brillante, mais aura une courte durée de vie. Lorsque le combustible nucléaire se fait trop rare dans le cœur de l'étoile, les réactions de fusion s'arrêtent. La pression créée par ces réactions ne compensant plus les forces de gravitation, l'étoile s'effondre sur elle-même. Plus une étoile est grosse, plus la fin de son existence sera cataclysmique, pouvant aller jusqu'à prendre la forme d'une gigantesque explosion (supernova) suivi de la formation d'une étoile à neutrons voire dans les cas extrêmes (dépend de la masse de l'étoile) d'un trou noir.

Les types d'étoiles

On peut classer les étoiles en différentes catégories : naines brunes, naines rouges, naines jaunes, géantes rouges, géantes bleues, supergéantes rouges, naines blanches, étoiles à neutrons et trous noirs. Si la plupart des étoiles se placent facilement dans l'une ou l'autre de ces catégories, il faut garder en tête qu'il ne s'agit que de phases temporaires. Au cours de son existence, une étoile change de forme et de couleur, et peut passer d'une catégorie à une autre.

Naines brunes : des étoiles ratées

Les naines brunes ne sont pas des étoiles. Leur masse est située entre celles des petites étoiles et des grosses planètes. En effet, il faut 0,08 masses solaires (0,08 fois la masse du Soleil) pour qu'une proto-étoile amorce des réactions thermonucléaires et devienne une véritable étoile. Les naines brunes ne sont pas suffisamment massives. Elles n'ont qu'un début de formation un peu lumineux, brillant par contraction gravitationnelle.

Naines rouges

Les naines rouges sont... de petites étoiles rouges ! Il s'agit en fait des plus petites étoiles dignes de ce nom. Les astres plus petits comme les naines blanches, les étoiles à neutrons et les naines brunes ne consomment pas de carburant nucléaire. La masse des naines rouges est comprise entre 0,08 et 0,8 masses solaires. Une température de surface entre 2 500 et 5 000 K leur confère une couleur rouge. Ces étoiles brûlent lentement leur carburant et vivent très longtemps. Elles sont les plus abondantes : au moins 80 % des étoiles de notre Galaxie sont des naines rouges. La plus proche voisine du Soleil, Proxima du Centaure, en est une.

Naines jaunes

Les naines jaunes sont des étoiles de taille moyenne. (Les astronomes ne classent les étoiles qu'en naines ou en géantes.) Elles ont une température de surface d'environ 6000°C et brillent d'un jaune vif, presque blanc. À la fin de sa vie, une naine jaune devient une géante rouge puis une naine blanche. Le Soleil est une naine jaune typique.

Géante rouge

La phase géante rouge annonce la fin. Une étoile atteint ce stade lorsque son cœur a épuisé son principal carburant, l'hydrogène. Des réactions de fusion de l'hélium se déclenchent alors. Tandis que le centre de l'étoile se contracte, ses couches externes gonflent, refroidissent et rougissent. Transformé en carbone et en oxygène, l'hélium s'épuise à son tour et l'étoile meurt. L'astre se débarrasse de ses couches externes et son centre se contracte pour devenir une naine blanche.

Géantes bleues et supergéantes rouges

Sur le diagramme HR, le coin supérieur gauche est occupé par des étoiles très chaudes et brillantes: des géantes bleues. Ces étoiles sont au moins dix fois plus grosses que le Soleil. Très massives, elles consomment rapidement leur hydrogène. Lorsqu'elle ne contient plus d'hydrogène dans son cœur, une géante bleue y fusionne de l'hélium. Ses couches externes enflent et sa température de surface baisse de plus en plus. Elle devient alors une supergéante rouge. L'étoile fabrique ensuite des éléments de plus en plus lourds : fer, nickel, chrome, cobalt, titane... À ce stade, les réactions de fusion s'arrêtent et l'étoile devient instable. Elle explose en une supernova et meurt. L'explosion laisse derrière elle un étrange cœur de matière qui demeurera intact. Ce cadavre est, selon sa masse, une étoile à neutrons ou un trou noir.

Naines blanches

Les naines blanches sont les cœurs d'étoiles mortes qui ont expulsé leurs couches externes. Leur taille est environ celle de la Terre. Elles sont blanches car leur température de surface après leur naissance est extrêmement élevée. Au cours du temps elles se refroidissent par perte de rayonnement pour finir comme astres froid et invisibles. Ces étoiles sont mortes : il n'y a plus de réactions nucléaires en leur cœur. Les progéniteurs des naines blanches sont des étoiles dites de masses intermédiaires, c'est à dire entre ~1 et ~8 masses solaire. Les naines blanches sont constituées de matière dégénérée. La matière est dans un état dégénéré et sa densité est telle que ses composants, électrons ou neutrons, sont tellement proches que le facteur principal de la pression provient du principe d'exclusion de Pauli; c'est la pression de dégénérescence. La densité d'une naine blanche est donc énorme. Une cuillère à thé de matière d'une telle étoile aurait, sur Terre, la masse d'un éléphant. Cette densité extrême impose aux électrons de se repousser énergiquement. Il se crée ainsi une force de pression qui s'oppose à celle de la gravitation. La naine blanche est donc en équilibre malgré l'absence de fusion nucléaire en son cœur. La pression des électrons peut supporter une masse de 1,4 fois celle du Soleil : c'est la limite de Chandrasekhar. Si une naine blanche devient plus massive (en aspirant la matière d'une autre étoile, par exemple), elle explose en supernova et est complètement détruite. Procyon B et Sirius B sont des naines blanches.

Naines noires

Comme un élément de cuisinière qu'on éteint, les naines blanches se refroidissent lentement. Elles perdent peu à peu leur éclat et deviennent invisibles au bout d'une dizaine de milliards d'années. Ainsi, toute naine blanche se transforme en naine noire. L'Univers, vieux de 13,7 milliards d'années, est encore trop jeune pour avoir produit des naines noires. Après sa mort, le Soleil deviendra une naine blanche puis une naine noire. Ce sort l'attend dans environ 15 milliards d'années.

Étoiles à neutrons et trous noirs

Les étoiles à neutrons sont très petites mais très denses. Elles concentrent la masse d'une étoile comme le Soleil dans un rayon d'environ 10 km. Ce sont les vestiges d'étoiles très massives de plus de dix masses solaires. Lorsqu'une étoile massive arrive en fin d'existence, elle s'effondre sur elle-même, en produisant une impressionnante explosion appelée supernova. cette explosion disperse d'énormes quantités de matière dans l'espace mais épargne le cœur de l'étoile. Ce cœur se contracte et se transforme en grande partie en une étoile à neutrons . Ces objets possèdent des champs magnétiques très intenses (pour les plus intenses, on parle de magnétar). Le long de l'axe magnétique se propage des particules chargées, électrons par exemple, qui produisent un rayonnement synchrotron. Le moment cinétique de l'étoile étant conservé lors de l'effondrement du cœur, l'étoile à neutron possède une vitesse de rotation extrêmement élevée, pouvant atteindre le millier de tours par seconde. Si par chance un observateur sur Terre regarde dans la direction d'une étoile à neutron et que la ligne de visée est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'étoile, celui-çi verra alors le rayonnement synchrotron des particules chargées se déplaçant sur les lignes de champ magnétique. Ce phénomène de phare tournant s'appelle le phénomène de pulsar. On trouve des pulsars dans des restes de supernovae, le plus célèbre étant le pulsar de la nébuleuse du Crabe, né de l'explosion d'une étoile massive en 1054, supernova observé par les astronomes chinois. Sa découverte fut faite par les radioastronomes. Parfois, le cœur de l'étoile morte est trop massif pour devenir une étoile à neutrons. Il se contracte inexorablement jusqu'à former un trou noir.

Les systèmes stellaires

Les étoiles se forment rarement seules. Lorsqu'un nuage de gaz (proto-stellaire) donne naissance à un amas d'étoiles, l'ensemble des étoiles de cet amas ne semble pas se distribuer au hasard, mais semble suivre un loi de distribution dite fonction de masse initiale (IMF), dont on sait peu de chose actuellement ; elle rend compte de la proportion d'étoiles en fonction de leur masse. On ne sait pas si cette fonction IMF dépend de la composition chimique du nuage proto-stellaire. La fonction la plus adoptée actuellement a été proposée par Edwin Salpeter et semble donner des résultats satisfaisants pour l'étude des amas de la Galaxie.

Les systèmes binaires

Les systèmes binaires sont constitués de deux étoiles liées gravitationnellement et orbitant l'une autour de l'autre. L'élément le plus brillant est dit primaire et le moins brillant, secondaire. Les systèmes binaires peuvent être détectés par imagerie, lorsque le télescope parvient à résoudre la paire ; dans ce cas la binaire est dite visuelle. Dans d'autres cas, les deux compagnons ne peuvent être résolus, mais le décalage Doppler-Fizeau des raies spectrales permet de détecter le mouvement orbital de l'une ou des deux étoiles. Dans ce cas la binaire est dite spectroscopique. Si un seul spectre est visible et varie on parle de binaire SB1, si le spectre des deux étoiles est bien visible on parle de binaire SB2. Il est également possible de détecter le mouvement apparent dans le ciel de l'étoile binaire, qui correspond au mouvement orbital de l'étoile primaire si le secondaire est très peu lumineux ; dans ce cas la binaire est dite astrométrique. On parle enfin de binaire interférométrique lorsque le secondaire est détecté par interférométrie. L'astronomie amateur parle de binaire apparente lorsque deux étoiles éloignées dans l'espace et non liées gravitationnellement se trouvent proches dans le ciel par effet de perspective.

Les amas

Les amas stellaires sont des regroupements locaux d'étoiles, liées gravitationnellement et généralement formées en même temps. De ce fait, ils constituent une population de référence pour étudier la durée de vie d'une étoile en fonction de sa taille (voir diagramme de Hertzsprung-Russell). On peut s'en servir pour déterminer l'âge des plus vieilles étoiles de notre Galaxie. On distingue les amas ouverts (AO) constitués de quelques dizaines à centaines d'étoiles et de forme quelconque et les amas globulaires (AG) constitués de plusieurs milliers voire plusieurs millions d'étoiles. Les AO sont jeunes, de quelques dizaines à quelques centaines de millions d'années. Les AG sont de forme sphérique d'où leur nom. Leurs étoiles sont pauvres en métaux et ils comptent parmi les objets les plus vieux de la Galaxie. Ils se répartissent dans le sphéroïde de la Galaxie qu'on appelle le halo. Leur âge est compris entre 11 et 13,5 milliards d'années.

Les associations

Les associations stellaires sont semblables aux amas, à ceci près qu'elles ne constituent pas un système lié gravitationnellement. Aussi les associations se dispersent-elles au bout d'un certain temps.

Les galaxies

Une galaxie est un vaste ensemble d'étoiles. Elles diffèrent des amas par leur taille (plusieurs centaines de milliards d'étoiles contre quelques milliers à quelques millions pour les amas stellaires), leur organisation et leur histoire.

Les systèmes planétaires

Les étoiles peuvent être accompagnées de corps gravitant autour d'elles. Ainsi, le Système solaire est composé d'une étoile centrale, le Soleil, accompagné de planètes, comètes, astéroïdes. Récemment, des planètes ont été découvertes autour d'autres étoiles que le Soleil, faisant perdre au système solaire son caractère jusqu'ici unique.

Voir aussi

Liens internes

- Liste des étoiles les plus brillantes

Séquence principale

En astronomie, le diagramme de Hertzsprung-Russell montre la relation entre la magnitude absolue et le type spectral d'étoiles. Il a été inventé autour de 1910 par Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell. Le diagramme de Hertzsprung-Russell est employé pour définir les différents types d'étoiles et comparer des prévisions théoriques de l'évolution des étoiles données par des modèles informatiques avec des observations d'étoiles réelles. Le diagramme existe sous deux formes différentes. Celle utilisée par les observateurs montre la magnitude en fonction de la couleur de l'étoile, alors que les théoriciens préfèrent utiliser la température de l'étoile plutôt que sa couleur. Bien que la couleur d'une étoile dépende essentiellement de sa température, la transformation d'une forme à une autre n'est pas évidente et diffère selon le modèle employé, l'âge et sa composition chimique de l'astre. Étant donné que la taille, la luminosité et le température de surface des étoiles varient grandement, on pourrait croire que celles-ci sont distribuées plus ou moins uniformément dans le diagramme de Hertzsprung-Russell. En fait il n'en est rien, un examen rapide du diagramme montre que les étoiles se répartissent grosso-modo en deux groupes : la séquence principale contenant les étoiles naines et les étoiles géantes. Un troisième groupe, moins important, correspond aux naines blanches.

Séquence principale

La séquence principale est la région du diagramme de Hertzsprung-Russell où la majorité des étoiles résident, elle correspond à la diagonale allant du coin supérieur-gauche (chaud et lumineux) au coin inférieur-droit (froid et peu lumineux). Les étoiles qui se trouvent dans cette région sont dans leur phase évolutive durant laquelle elles consomment l'hydrogène de leur noyau. Durant cette phase les étoiles sont dans un état stable et leur structure change uniquement à cause de la modification progressive de leur composition chimique. Comme le processus de combustion de l'hydrogène est un processus fort lent, les étoiles passent la plus grande partie de leur vie dans la séquence principale. La dispersion des étoiles autour de la séquence principale a plusieurs raisons. L'un des facteurs les plus importants est l'incertitude des d'observations ; ces incertitudes affectent principalement la distance de l'étoile en question mais concerne aussi les étoiles binaires non ou mal identifées en tant que telles. Mais même des observations parfaites mèneraient à un étalement des étoiles autour d'une séquence principale idéale, parce que la masse n'est pas le seul facteur. En effet, la composition chimique d'une étoile et donc son état évolutif déterminent aussi sa position dans le diagramme, de même que la présence de compagnons proches, la rotation de l'étoile ou la présence de champs magnétiques pour ne nommer que quelques paramètres.

Phase géante

- branche horizontale / supergéantes / sous-géantes ?
- branche des géantes rouges
- branche asymptotique

Évolution des étoiles

Les étoiles habituellement intègrent et quittent la séquence principale à leur formation et à leur mort, respectivement.

Articles apparentés

- Type spectral
- Physique stellaire Catégorie:Étoile ja:ヘルツシュプルング・ラッセル図 ko:헤르츠스프룽-러셀 도표

Soleil

Cet article traite du Soleil en tant qu'astre. Pour les autres sens, voir soleil (homonymie) ---- Le Soleil est l'étoile du système solaire auquel appartient la Terre. Le demi-grand axe de l'orbite de la Terre autour du Soleil, 149 597 870 km, fut la définition originale de l'unité astronomique (u.a.). Le Soleil fait partie d'un ensemble constitué de matière interstellaire et d'environ 200 milliards d'étoiles : notre Galaxie. Il se situe à 15 pc du plan équatorial du disque, et est distant de 8 600 pc (environ 25 000 années lumière) du centre galactique.

Caractéristiques physiques

Le Soleil est une étoile naine évoluant sur la séquence principale, de type spectral G2, ce qui signifie qu'elle est légèrement plus chaude et plus brillante que la moyenne mais bien moins lumineuse qu'une géante rouge. Une étoile de type G2 reste sur la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russell pendant environ dix milliards d'années. L'âge du Soleil et du système solaire est estimé à environ cinq milliards d'années. La brillance du Soleil augmente d'environ 7% par milliard d'années écoulé. Au centre du Soleil, des réactions de fusion nucléaire transforment l'hydrogène en hélium. L'énergie produite par ces réactions parvient jusqu'à la surface du Soleil qui émet des rayonnements électromagnétiques et un flux de particules : on nomme l'ensemble vent solaire. L'énergie dégagée par le Soleil est de 382,6 YW ou 382,6×10²⁴ W. Chaque seconde, 0,7×10¹² kg d'hydrogène sont transformés en 0,695×10¹² kg d'hélium, la perte de masse de 5×10⁹ kg étant convertie en énergie, principalement sous la forme de rayonnements et de particules. Un modèle du Soleil [2] permet d'estimer la température de son noyau à 15,43 millions de kelvins et la densité à 145 700 kg/m³. Cette partie active du noyau n’occupe toutefois qu’un centième de son volume total. Dans certains modèles, le « feu nucléaire » s'éteint à 175 000 km du centre (quart du rayon) ; la température a déjà chuté de moitié et la densité n'est plus que de 20 000 kg/m³ (comparable à celle de l'or). À une distance du centre égale au 3/4 du rayon, la densité n'est plus que de 200 kg/m³ et nous nous trouvons en lisière de la zone de convection. Sur ces 380 000 km, la température a chuté de 7 MK à environ 2 MK. Pour finir, la température atteint 5780 K à la surface, où la densité n'est plus que de 10^-4 kg/m³, près de dix mille fois inférieure à la densité de l'air (de la Terre) aux conditions normales de pression et de température. La mesure du nombre de neutrinos reçus sur la Terre (ceux-ci sont produits dans le Soleil de façon quasi exclusive) n'est que le tiers de celui prédit par la théorie, ce qui a longtemps été inexpliqué. Récemment, il a été démontré que les neutrinos avaient une masse, extrêmement faible ; ainsi, une partie du flux de neutrinos émis par le soleil peut se transformer en d'autres variétés de neutrinos (non détectées) avant d'atteindre la Terre. La structure et dynamique interne du Soleil peuvent-être étudiées en utilisant les techniques de l'héliosismologie.

Structure

Structure du Soleil En allant du centre vers l'extérieur on rencontre :
- le noyau, où se développent les réactions thermonucléaires : au centre, la température est de 14 MK, et la pression de 150×10⁹ atmosphères.
- la zone radiative : de 7 à 2 MK.
- La tachocline, couche intermédiaire.
- la zone convective : de 2 MK à 6000 K.
- la photosphère, surface visible du Soleil où apparaissent les granules et taches solaires.
- la chromosphère, couche de gaz fortement ionisée (plasma) d'une épaisseur de 15 000 km environ.
- la couronne, qui s'étend de 15 000 km à 1 ou 2 millions de km. Sa température atteint 1 000 000 K. Elle ne peut être convenablement observée que lors des éclipses totales de soleil, car son rayonnement est très faible comparé à ceux de la photosphère et de la chromosphère.

Le système solaire

À lui seul, le soleil représente 99,8 % de la masse totale du système solaire, les 0,2 % restants incluant les planètes (surtout Jupiter), dont la Terre. Rapport de la masse du Soleil aux masses des planètes

Notes

Valeur maximale.
Cette distance n'est pas connue avec une grande précision en raison de la forte absorption interstellaire au centre du disque.

Symbolisme

Le soleil est un symbole très puissant pour les hommes. Il occupe une place dominante dans chaque culture. D'une façon générale, il est un principe masculin, actif. Toutefois, certains peuples nomades d'Asie centrale le considéraient comme un principe féminin (la Mère soleil) ; c'est aussi le cas des Japonais, pour qui le Soleil est Dame Amaterasu, la dame soleil, épouse du seigneur Lune. Dans la mythologie nordique, les enfants de Mundilfari et Glaur sont Sol (déesse du Soleil) et Mani (dieu de la Lune), une idée que J. R. R. Tolkien a importée dans son œuvre. Souvent, le Soleil représente le pouvoir. Cet astre donne la vie. Si le Soleil venait à disparaître, ou même si ses rayons ne nous parvenaient plus, la vie s'éteindrait sur Terre, d'où le symbole de vie (donneur de vie). Dans l'Égypte antique, Râ (ou Rê) est le dieu-Soleil (il était l'un des dieux les plus importants, voire le plus important) et Akhénaton en fera son dieu unique sous le nom d'Aton. Dans le Panthéon grec c'est Apollon, fils de Zeus et du titan Léto. Citons aussi Hélios qui est la personnification du Soleil lui-même. Les Aztèques l'appelaient Huitzilopochtli, dieu du Soleil et de la guerre, le maître du monde. S'il n'est pas associé à un dieu, des gens l'ont associé à eux-mêmes comme le roi de France Louis XIV surnommé le Roi-Soleil (couronné de Dieu). La famille impériale japonaise se targue de descendre d'Amaterasu, déesse du Soleil. En alchimie, le symbole du Soleil et de l'or est un cercle avec un point au centre : alchimie. Il représente l'intérieur avec tout ce qui gravite autour. En astronomie comme en astrologie, le symbole est le même.

Voir aussi

- analemme
- astronomie
- autorégulation du Soleil
- couronne solaire
- cycle solaire
- éclipse
- sursaut solaire
- transit
- Énergie solaire

Liens externes

- [http://www.astrofiles.net/modules.php?name=News&file=article&sid=3 Astrofiles: le soleil]
- [http://ptaff.ca/soleil/ Heure de lever et de coucher du soleil pour tous les endroits du monde]
- [http://www.le-systeme-solaire.net/modules.php?name=syssol&page=soleil Le Système Solaire - Le Soleil] Catégorie:Symbolique catégorie:étoile catégorie:Soleil als:Sonne ja:太陽 ko:태양 ms:Matahari simple:Sun th:ดวงอาทิตย์ zh-min-nan:Ji̍t-thâu

Hélium

__NOTOC__ L'hélium est un élément chimique monoatomique incolore, inodore, sans saveur, non toxique et pratiquement inerte. De symbole He et de numéro atomique 2, il initie la série des gaz nobles dans le tableau périodique. Ses points d'ébullition et de fusion sont les plus bas parmi les éléments et il n'existe qu'en tant que gaz, sauf dans des conditions extrêmes. Des conditions extrêmes sont également nécessaires pour créer les quelques composés de l'hélium qui sont tous instables dans des conditions normales de température et de pression. Son isotope stable le plus abondant est l'hélium-4 et le plus rare isotope est l'hélium-3. Le comportement des deux variétés hélium I et hélium II de l'hélium-4 liquide sont importantes pour les chercheurs qui étudient les mécaniques quantiques (en particulier le phénomène de superfluidité, état que l'hélium atteint vers -271°C) et ceux qui étudient les effets des températures proches du zéro absolu sur la matière (telle que la supraconductivité). L'hélium est après l'hydrogène le deuxième élément le plus abondant de l'univers, et le plus léger du tableau périodique. Dans l'univers actuel, pratiquement tout l'hélium créé est le résultat de la fusion nucléaire de l'hydrogène dans les étoiles. Sur Terre, il est créé par la désintégration radioactive d'éléments plus lourds (les particules alpha sont des noyaux d'hélium produits par la désintégration de l'uranium). Après sa création, une partie est emprisonnée avec le gaz naturel dans des concentrations allant jusqu'à 7 % par volume. Il est extrait du gaz naturel par un procédé de séparation à basse température appelé distillation fractionnée.

Utilisation

L'hélium est utilisé :
- à la pressurisation des réservoirs cryogéniques ;
- à l'état liquide en cryogénie, notamment pour refroidir les aimants supraconducteurs ;
- en combinaison avec l'oxygène pour former l'Héliox, gaz utilisé pour la plongée sous-marine à grande profondeur ;
- dans la datation radioactive ;
- dans la détection des fuites des canalisations.
- comme gaz de sustentation pour le gonflage des ballons de baudruche de surveillance météorologique et des dirigeables ;
- comme gaz de protection pour divers usages industriels (tels que la soudure à l'arc et la croissance des tranches de silicium). L'inhalation d'un faible volume d'hélium modifie temporairement la voix qui devient plus aiguë car les cordes vocales vibrent différemment en présence de ce gaz.

Caractéristiques notables

Phases gazeuses et plasma

L'hélium est un gaz incolore, inodore, et non toxique. C'est le moins réactif des éléments du groupe 18 (les gaz nobles) du tableau périodique et de ce fait virtuellement inerte. Dans des conditions standard de température et de pression, l'hélium se comporte pratiquement comme un gaz idéal. Virtuellement, l'hélium est monoatomique dans toutes les conditions. Sa conductivité thermique est supérieure à tous les gaz, hydrogène excepté, et sa chaleur spécifique est inhabituellement élevée. L'hélium est aussi le gaz le moins hydrosoluble de tous les gaz connus et sa vitesse de diffusion à travers les solides est trois fois supérieure à celle de l'air et d'environ 65% à celle de l'hydrogène. L'indice de réfraction de l'hélium est plus proche de l'unité que celui de n'importe quel autre gaz. Le coefficient Joule-Thomson de ce gaz est négatif à température ambiante, ce qui signifie un réchauffement lorsqu'il peut s'étendre librement. Il ne se refroidit uniquement lorsqu'il peut s'étendre librement quand sa température d'inversion de Joule-Thomson (environ 40 K à une pression d'1 atmosphère). Une fois refroidi en dessous de cette température, l'hélium peut être liquéfié par le refroidissement dû à son expansion. L'hélium est chimiquement non réactif dans toutes les conditions normales, en raison de sa valence égale à 0. Il est isolant électrique sauf lorsqu'il est ionisé. Comme les autres gaz nobles, l'hélium a des niveaux d'énergie métastables qui lui permettent de rester ionisé dans une décharge électrique dont le voltage est inférieur à son potentiel d'ionisation. L'hélium peut former des composés instables avec le tungstène, l'iode, le fluor, le soufre et le phosphore quand il est sujet à une décharge électro-luminescente par un bombardement d'électrons, ou forme alors un plasma. HeNe, HgHe10, WHe2 et les ions moléculaires He2+, He2++, HeH+, HeD+ ont été créés de cette manière. Cette technique a aussi permis la production de la molécule neutre He2, qui possède un plus grand nombre de systèmes de bandes, et HgHe, dont la cohésion ne semble reposer que sur des forces de polarisation. Théoriquement, d'autres composants comme le fluorohydride d'hélium (HHeF) sont également possibles.

Phases liquides et solides

L'hélium ne se solidifie que sous l'effet de fortes pressions. Le solide pratiquement invisible et incolore qui en résulte est fortement compressible ; une compression en laboratoire peut réduire son volume de plus de 30 %. Avec un module d'élasticité cubique de l'ordre de 5x10⁷ Pa, il est 50 fois plus compressible que l'eau. À l'inverse des autres éléments, l'hélium ne se solidifie pas et reste liquide jusqu'au zéro absolu, dans des conditions normales de pression. L'hélium solide nécessite une température de 1 à 1,5 K et une pression équivalente à environ 26 atmosphères. Il est souvent assez difficile de distinguer l'hélium solide de l'hélium liquide, leur indice de réfraction étant presque identiques. Le solide a un point de fusion élevé et une structure cristalline.

État de l'hélium I

En dessous de son point d'ébullition de 4,21 kelvins et au-dessus du point lambda de 2,1768 kelvins, l'isotope hélium-4 existe dans un état liquide normal incolore, appelé hélium I. À l'instar d'autres liquides cryogéniques, l'hélium I entre en ébullition lorsqu'il est chauffé. Il se contracte également lorsque la température est abaissée jusqu'à ce qu'il atteigne le point lambda, où il cesse de bouillir et se dilate soudainement. Sa vitesse de dilatation décroît en dessous du point lambda jusqu'à ce qu'une température d'environ 1 K soit atteinte ; à ce moment, l'hélium I cesse complètement de se dilater et recommence à se contracter. L'indice de réfraction de l'hélium I de 1,026 est similaire à celui des autres gaz, ce qui rend sa surface si difficile à percevoir qu'une fine couche de Styrofoam est souvent utilisée pour la mettre en évidence. L'hélium I, liquide incolore, est faiblement visqueux et sa densité correspond à 1/8 de celle de l'eau, soit 1/4 seulement de la valeur prévue par la physique classique. La mécanique quantique est nécessaire pour expliquer cette propriété, et de ce fait, les différents types d'hélium liquide sont appelés fluides quantiques, ce qui signifie qu'ils montrent leurs propriétés atomiques à une échelle macroscopique. Ceci est probablement dû au point d'ébullition si proche du zéro absolu qui empêche le mouvement moléculaire aléatoire (dû à la chaleur) de masquer les propriétés atomiques.

Histoire

L'existence de l'hélium (du grec hélios : soleil) a été mise en évidence pour la première fois par Jules Janssen, un astronome français, dans la couronne solaire lors de l'éclipse du 18 août 1868 et simultanément par l'astronome anglais sir Joseph Norman Lockyer, par une raie jaune inconnue dans le spectre. Le nom « hélium » fut proposé, peu de temps après, par ce dernier et le chimiste sir Edward Frankland. Sa présence sur la Terre a été décelée en 1895 par Lord Rayleigh et sir William Ramsay, chimiste. Depuis lors, de grandes réserves d'hélium ont été trouvées dans les champs de gaz naturel des États-Unis d'Amérique, en faisant les plus grands fournisseurs de ce gaz au monde. Helium Helium Helium ja:ヘリウム ko:헬륨 ms:Helium simple:Helium th:ฮีเลียม

Masse solaire

En astrophysique, la masse solaire est l'unité de masse conventionnellement utilisée pour les étoiles ou les autres objets massifs. Elle est égale à la masse de notre Soleil. Son symbole et sa valeur sont : :M_☉ = 1,9891 × 10³⁰ kg La masse solaire vaut environ 330 000 fois la masse de la Terre. Les étoiles ayant la plus petite masse sont les naines rouges, les plus petites observées font 1/20 de masse solaire. Les étoiles les plus massives ont généralement une masse d'environ 50 à 80 masses solaires. Les étoiles encore plus massives sont instables car l'immense pression de radiation qui règne en leur centre provoque l'expulsion de la matière qui les constitue. En janvier 2004, Stephen Eikenberry de l'université de Californie, a annoncé avoir trouvé l'étoile la plus massive jamais observée : LBV 1806-20. Il s'agit d'une étoile très jeune qui ferait au moins 150 masses solaires.

Voir aussi

- Luminosité solaire
- Rayon solaire
- Constante solaire Catégorie:Unité d'astronomie Catégorie:Unité de masse ja:太陽質量

Fusion nucléaire

ja:原子核融合 Catégorie:Astronomie Catégorie:Physique nucléaire Catégorie:Fusion nucléaire La fusion nucléaire est un des deux types de réaction thermo-nucléaire. C'est un processus où deux noyaux atomiques s'assemblent pour former un noyau plus lourd. La fusion de noyaux légers dégage d'énorme quantité d'énergie provenant du défaut de masse (cf. énergie de liaison). Cette réaction est à l'œuvre dans le soleil et toutes les étoiles de notre univers.

Mécanisme de la fusion

Bien que chargés positivement et se repoussant d'après la loi de Coulomb, deux noyaux peuvent se percuter et leur collision entraîner une réaction de fusion nucléaire, si les noyaux se rapprochent à une distance inférieure ou égale à leur diamètre. Pour cela, ils doivent se trouver dans un état d'agitation thermique très élevé (voir plus bas : Plasmas de fusion). Au sein du soleil par exemple, la température atteint 15 millions de degrés Celsius pour réaliser la fusion de l'hydrogène en hélium. Dans certaines étoiles plus massives, des températures plus élevées, permettent la fusion de noyaux plus lourds. Lorsque de petits noyaux fusionnent, le noyau résultant se trouve dans un état instable et doit décroître vers un état stable en émettant une particule (photon, électron ou autre). Une partie de l'énergie excédentaire est transmise à la particule émise sous forme d'énergie cinétique. L'autre partie est libérée sous forme de chaleur (réaction exothermique) et forme ainsi une chaîne qui s'auto-entretient. Quand aucun état stable n'existe, il n'est pas toujours possible de provoquer la fusion de deux noyaux (exemple: ⁴He + ⁴He). réaction exothermique réaction exothermique Les réactions de fusion qui dégagent le plus d'énergie sont celles qui impliquent les noyaux les plus légers. Ainsi les noyaux de deutérium (un proton et un neutron) et de tritium (un proton et deux neutrons) sont impliqués dans les réactions suivantes:
- Deutérium + Deutérium → Hélium3 + neutron
- Deutérium + Deutérium → Tritium + proton
- Deutérium + Tritium → Hélium4 + neutron
- Deutérium + Hélium3 → Hélium4 + proton Ce sont ces réactions qui sont les plus étudiées en laboratoire lors d'expériences de fusion contrôlée.

La fusion contrôlée

Il existe différents systèmes permettant d'arriver à produire des réactions de fusion atomique : la fusion par confinement magnétique et la fusion par confinement inertiel. La fusion par confinement magnétique :
- Les Tokamaks où l'on confine un mélange gazeux d'isotopes d'hydrogène grâce à un champ magnétique produit par des bobines et un courant induit circulant dans le plasma (ex.: [http://www.iter.org ITER]) ;
- Les Stellarators où le confinement est entièrement assuré par les bobines (ex.: [http://www.ipp.mpg.de/de/for/projekte/w7x/for_proj_w7x.html Wendelstein 7.x]) ;
- Les machines à Piège à Miroirs Magnétiques, qui pourraient aussi être utilisées pour la propulsion spatiale. La fusion par confinement inertiel :
- Les machines à Confinement Inertiel par Laser où une microbille d'isotopes est irradiée par de puissants lasers (ex.: [http://www-lmj.cea.fr/html/cea.htm Laser Mégajoule]) ;
- Les machines à Striction axiale (ou Z-pinch) où une pastille d'isotopes est comprimé par des impulsions de Rayons-X (ex.: [http://www.sandia.gov/pulsedpower/facilities/facilities.html Sandia National Laboratories]).

Plasmas de fusion

A la température à laquelle la fusion est susceptible de se produire, la matière est à l'état de plasma. Il s'agit d'un état particulier de la matière dans lequel les atomes ou molécules forment un gaz ionisé. Un ou plusieurs électrons du nuage électronique qui entoure chaque noyau a été arraché laissant des ions chargés positivement et des électrons libres, l'ensemble étant électriquement neutre. Dans un plasma thermique, la grande agitation des ions et des électrons produit de nombreuses collisions entre les particules. Pour que ces collisions soient suffisamment violentes et entraînent une fusion, trois grandeurs interviennent : # la température T ; # la densité N ; # le temps de confinement τ. Le critère de Lawson établit que le facteur Nτ doit atteindre un certain seuil pour obtenir le breakeven où l'énergie libérée par la fusion est égale à l'énergie dépensée. L'ignition se produit ensuite à un stade beaucoup plus élevé de production d'énergie (impossible à créer aujourd'hui dans les réacteurs actuel). Il s'agit du seuil à partir duquel la réaction est capable de s'auto-entretenir. Pour la réaction deutérium + tritium, ce seuil est de 10¹⁴ s/cm³.

Analyse de la réaction Deutérium + Tritium

L'énergie de liaison des constituants provient de la force d'interaction nucléaire forte, l'une des quatre forces d'interaction fondamentales de l'univers. Or l'investissement énergétique à fournir pour rompre cette liaison est proportionnel au produit des charges électriques des deux noyaux en présence. C'est pourquoi le choix pour la fusion s'est porté sur le deutérium et le tritium, deux isotopes lourds de l'hydrogène, pour lesquels ce produit vaut 1. L'énergie minimale à fournir pour obtenir une fusion est de 4 keV (équivalent à une température de 40 millions de degrés) ; l'énergie libérée est alors de 17,6 MeV répartie pour 80% dans les neutrons émis et pour 20% dans l'hélium4 produit. Mais l'énergie nécessaire pour atteindre le critère de Lawson et un rendement suffisamment positif se situe vers 10 keV soit 100 millions de degré.

Problème de pollution

La réaction deutérium + tritium se traduit par une émission de neutrons rapides. Ces neutrons, sont difficiles à confiner éléctromagnétiquement car ils ont une charge électrique neutre et ne peuvent être capturés à l'aide de champs électromagnétiques. Ils sont donc susceptibles d'être capturés par les noyaux d'atomes de la paroi de l'enceinte, qu'ils transmutent parfois en isotopes radioactifs (phénomène d'activation). L'activation peut s'accompagner de production de noyaux d'helium, susceptibles de fragiliser les matériaux de structures. Elle pourrait compliquer l'usage industriel de la fusion, et fait l'objet d'études avec différentes propositions de solutions (par exemple parois en composites , ou encore alliages spécifiques de fer), mais elles nécessitent des études expérimentales difficiles à réaliser à court terme. Les réactions générant des neutrons ne sont donc pas totalement « propres », mais sont toutefois nettement moins génératrices de déchets que les réactions de fission.

Applications industrielles

Si la fusion a pu être utilisée dans les bombes H, il n'existe pas pour l'instant d'applications industrielles de la fusion pour la production d'électricité. Mais un projet est en cours : Iter.

Import de Énergie nucléaire, à fusioner

nb : Voir Tokamak pour une explication plus complète La fusion de noyaux d'isotopes lourds de l'hydrogène (deutérium et tritium) aboutissant à la formation d'hélium n'est encore qu'expérimentale, car les conditions de fusion sont extrêmement difficiles à obtenir. L'obtention de la fusion nucléaire nécessite des conditions de température et de pression drastiques afin que les noyaux aient l'énergie suffisante pour vaincre la « barrière de potentiel » électrostatique qui existe entre eux. Concrètement, on comprime et on chauffe (par diverses méthodes) un mélange deutérium-tritium jusqu'à ce qu'il soit a l'état de plasma. En terme de température, il faut atteindre 100 millions de degrés pour que la réaction de fusion ait lieu (nb : Le soleil se contente de 16 millions de degrés mais il n'effectue pas la fusion telle que présentée dans ce chapitre). Si le deutérium est disponible naturellement en grandes quantités dans les océans, mais nécessite la mise en place de méthodes très complexes pour en être extrait, le tritium doit être préparé artificiellement car il ne se trouve qu'en très petite quantité dans le milieu naturel de par sa nature d'isotope radioactif à courte durée de vie. L'intérêt de la fusion nucléaire est qu'elle pourrait potentiellement produire beaucoup plus d'énergie, à masse de combustible égale, que la fission. De plus, les océans contiennent naturellement suffisamment de deutérium pour permettre d'alimenter en énergie la planête pendant des millénaires, et les produits de la réaction de fusion (principalement de l'hélium ⁴He) ne sont pas radioactifs. Il ne faut toutefois pas oublier que, comme toute réaction nucléaire, la fusion produit des neutrons qui, en allant interagir avec la matière environnante, vont créer des produits d'activations, qui sont radioactifs. Plusieurs méthodes permettant d'obtenir une fusion sont actuellement explorées :
- Tokamak : chambre de confinement magnétique de plasma. exemples : Mater Dei, Tore Supra, JET, ITER
- Fusion par confinement inertiel : Microbilles comprimées par laser. exemple : laser Mégajoule
- La possibilité d'une fusion froide en utilisant les propriétés du palladium ou la sonoluminescence ne semble pas vérifiée.

Voir aussi

- Fusion par confinement magnétique
- Fusion par confinement inertiel
- ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)
- Fusion froide
- Physique des plasmas

Liens externes

- [http://www.sckcen.be/sckcen_fr/ SCK.CEN Centre d'étude de l'Energie Nucléaire] Mol, Belgique
- [http://www-fusion-magnetique.cea.fr Fusion magnétique, dossier du CEA]
- [http://www.iaea.org Agence International pour l'Energie Atomique]

Diagramme de Hertzsprung-Russell

Séquence principale

Phase géante

- branche horizontale / supergéantes / sous-géantes ?
- branche des géantes rouges
- branche asymptotique

Évolution des étoiles

Les étoiles habituellement intègrent et quittent la séquence principale à leur formation et à leur mort, respectivement.

Articles apparentés

- Type spectral
- Physique stellaire Catégorie:Étoile ja:ヘルツシュプルング・ラッセル図 ko:헤르츠스프룽-러셀 도표

Catégorie:Évolution stellaire

Article principal : évolution des étoiles Evolution stellaire

Akcja "Wisła"

Akcja "Wisła" – akcja przesiedlenia ludności - między innymi Ukraińców i Łemków z terenów Polski południowo-wschodniej głównie na tzw. Ziemie Odzyskane, która miała miejsce w kilka lat po zakończeniu II wojny światowej.

Dziedzictwo

II wojny światowej W czasie oraz po II wojnie światowej polskie Bieszczady były areną walk między UPA a polskim podziemiem niepodleglościowym (AK - WiN) a następnie Wojskami Ochrony Pogranicza, funkcjonariuszami Urzędu Bezpieczeństwa i innymi organami władzy państwowej polskimi i radzieckimi. Od wiosny 1943 roku (w konsekwenzji tzw. rzezi wołyńskiej) nasiliły się pierwsze walki polskiego podziemia (głównie AK) ze zbrojnym ramieniem frakcji banderowskiej Organizacji Ukraińskich Nacjonalistów (OUN-B) - UPA. Dopuszczono się wówczas mordów na ludności cywilnej, grabienia wsi, porywania mieszkańców. Początkowo UPA odnosiła sukcesy, działając z pomocą części ludności ukraińskiej. Organizacji Ukraińskich Nacjonalistów

Śmierć Gen. Świerczewskiego - Waltera

Bezpośrednim powodem (propagandowym) do rozpoczęcia akcji było zastrzelenie generała Karola Świerczewskiego w dniu 28 marca 1947 roku. Generał zginął w zasadzce przygotowanej przez sotnię UPA"Bira" w miejscowości Jabłonki koło Baligrodu w Bieszczadach, gdy udawał się na inspekcję posterunku wojskowego w Cisnej. Obecność gen. Świerczewskiego w Bieszczadach miała służyć ostetecznej likwidacji działających na tym terenie "band", terroryzujących miejscową ludność. Po tym wydarzeniu władze polskie w przeciągu kilkunastu godzin podjęły decyzję o deportacji ludności ukraińskiej z terenów całej południowo-wschodniej Polski. Polski

Grupa Operacyjna "Wisła"

Oczywistym jest, że w rzeczywistości akcja "Wisła" była dużo wcześniej przygotowaną operacją rozproszenia pozostałej na ziemiach polskich mniejszości ukraińskiej, oskarżanej o stanowienie zaplecza dla dzialań takich organizacji jak UPA i OUN. Akcja dotknęła mieszkańców południowo-wschodniej Polski, w tym również Polaków oraz inne mniejszości rusińskie - stanowiące większość mieszkańców wielu miejscowości. Akcja "Wisła", przeprowadzana zastała przez Grupę Operacyjną "Wisła", dowodzoną przez gen. Stefana Mossora, rozpoczęła się 28 kwietnia 1947 roku o godzinie 4 nad ranem. 1947] Przesiedlenia, którym miały towarzyszyć grabieże, gwałty i morderstwa (brak jest jednak przekonywających dowodów, śledztwo prowadzone jest przez oddz. IPN w Rzeszowie), objęły ok. 150 tysięcy osób pozostałych po dobrowolnych wyjazdach na Ukrainę oraz po wywózkach w głąb ZSRR w latach 1944-1946, a zamieszkujących Polesie, Roztocze, Pogórze Przemyskie, Bieszczady, Beskid Niski, Beskid Sądecki i tzw. Ruś Szlachtowską. Inteligencję, księży i osoby podejrzane kierowano z punktów zbornych do więzień lub Centralnego Obozu Pracy w Jaworznie. W obozie tym znalazło się prawie 4000 więźniów, z czego 200 zmarło. Obóz w Jaworznie, był w rzeczywistości byłym obozem koncentracyjnym (filia KL Auschwitz). Po II wojnie światowej obóz zastał zaadaptowany na potrzeby nowego reżimu. Centralny Obóz Pracy w Jaworznie funkcjonował jeszcze kilka lat po zakończeniu II Wojny Światowej. Wśród skazanych w obozie tym znaleźli się przede wszystkim polscy działacze niepodległościowi, żołnierze AK, górnicy, Niemcy. Resztę ludności (która uniknęła śmierci) przesiedlono na Warmię i Mazury lub na ziemie zachodnie oraz Pomorze. Mazury Ostatnie wyjazdy miały miejsce jeszcze w roku 1952 (na Polesiu). Akcja "Wisła" oficjalnie zakończyła się uroczystością dekoracji na granicy polsko-czechosłowackiej żołnierzy najbardziej zasłużonych w walkach z "bandami".

Konsekwencje operacji

Polesiu] Konsekwencjami akcji "Wisła" było częściowe wyludnienie wyodrębnionych obszarów Pogórza Przemyskiego, Bieszczadów i Beskidu Niskiego oraz zniszczenie dziedzictwa kulturowego tych regionów. Na "zachód" wyjeżdżali również Polacy, którzy opuszczali swe rodzinne strony po spaleniu wsi i miasteczek przez oddziały UPA. Akcja wiązała się też z nieuchronną utratą dobytku ruchomego i nieruchomości przesiedleńców oraz w większości przypadków znacznym pogorszeniem warunków bytowania jak również z całkowitą dezorganizacją życia rodzinnego. Po przebyciu na tereny Ziem Odzyskanych przesiedleńcy otrzymywali mienie porzucone oraz domy po wysiedlonych na zachód Niemcach.

Odbiór wydarzeń z Polski w prasie zachodniej /1946-1947/

- The New York Times - 1946.04.18 The New York Times

Link zewnętrzny

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