29 notions-clefs : Le Soleil

Pour aller plus loin
Auteurs : Pierre Léna(plus d'infos)
Résumé :
Et pour aller plus loin, quelques questions d’enseignants
Publication : 20 Mars 2014

Le Soleil est-il vivant, va-t-il mourir, s’éteindre ?

C’est par abus de langage que l’on parle de la « vie » ou de la « mort » d’une étoile, laquelle n’est pas un être vivant. Pour former une étoile, un nuage de gaz, immense, se contracte sous l’effet de la gravitation, formant une sphère de densité et de température croissant avec le temps, jusqu’au moment où le coeur de cet objet, déjà brillant, est assez chaud pour que s’y déclenchent les réactions nucléaires responsables de l’éclat stable des étoiles et du Soleil. Longtemps après, plusieurs millions d’années pour les étoiles les plus massives, plusieurs milliards pour les étoiles telles que le Soleil, cet équilibre cesse parce que le coeur ne contient plus tout à fait assez de matière, et l’étoile connaît un destin plus ou moins tumultueux en évoluant selon sa masse vers un autre état (naine blanche, pulsar, trou noir).

Si le Soleil avait été plus gros ou plus petit, quelle aurait été son histoire ? La vie aurait-elle été possible dans son voisinage ?

L’évolution d’une étoile – Soleil ou autre – est fixée par sa masse (qui fixe la température en son coeur) et non par sa taille, sachant toutefois qu’à une masse plus importante correspond généralementun diamètre plus grand. La gamme, assez restreinte, des masses possibles va d’environ un dixième de la masse du Soleil à quelques dizaines, avec deux conséquences essentielles : plus une étoile est massive, plus son temps d’équilibre de rayonnement (tel que décrit plus haut pour le Soleil) est bref – pouvant se réduire à quelques millions d’années –, et plus sa température de surface est élevée – pouvant atteindre 30 000 °C. On voit donc que la vie telle que nous la connaissons, avec son temps d’évolution se comptant sans doute en milliards d’années, requiert la proximité d’étoiles pas trop massives, pour lui donner le temps d’apparaître et d’évoluer. Aujourd’hui, nous ne pouvons guère formuler d’hypothèses sur une vie qui se développerait autour d’une étoile dont l’équilibre de rayonnement ne durerait que pendant quelques millions d’années.

La vie est-elle possible autour des étoiles doubles (système de deux étoiles, proches et liées entre elles par la gravitation) ?

Comme nous ne connaissons pour le moment qu’un exemple de vie dans l’Univers, celle présente sur Terre, il faut être prudent dans nos affirmations. Les scientifiques parlent aujourd’hui de « zone habitable » autour d’une étoile : il s’agit de la région de l’espace où la température, due au rayonnement de l’étoile, sera comprise entre 0 et 100 °C (éventuellement grâce à la présence d’une atmosphère autour de la planète). Cela, réalisé dans la position de la Terre par rapport au Soleil, autorise la présence d’eau liquide que, jusqu’à plus ample information, nous considérons comme indispensable à la vie. Pour une étoile très massive, donc de surface très chaude, la « zone habitable » est simplement située plus loin de l’étoile que la Terre ne l’est du Soleil. Dans le cas d’une étoile double, c’est plus délicat, car la mécanique céleste n’autorise pas une orbite circulaire autour d’un tel système double, sauf à très grande distance de celui-ci (auquel cas la température sera trop basse). Une planète pourra être en orbite autour de l’une des étoiles et être située dans sa « zone habitable », mais il faut alors que l’étoile compagnon soit assez éloignée pour ne pas provoquer lors de son mouvement trop de variations de température sur la planète, au-delà de l’étroite fourchette tolérée de 100 °C.

La composition du Soleil est-elle la même que celle des planètes ?

Planètes et Soleil sont issus du même nuage de gaz, homogène, formé principalement d’hydrogène et d’hélium, et comprenant en outre mais à l’état de traces le carbone, l’oxygène, l’azote, puis les autres éléments chimiques (silicium, fer, etc.). On retrouve, à peu de chose près, cette composition primordiale dans le Soleil et dans le matériau (glaces et roches) qui forme les comètes, « fossiles » du système solaire primitif. Les planètes ont subi, lors de leur formation et au cours des 4,5 milliards d’années qui ont suivi jusqu’à aujourd’hui, des différenciations importantes : par exemple, la Terre ou Mercure ont perdu la plus grande partie de leur hydrogène, car elles ne disposaient pas d’une masse assez importante pour le retenir par attraction gravitationnelle.

Bibliographie

  • Sous l’étoile Soleil, Jean-Claude Pecker, Fayard, 1984.
  • Le Soleil, Pierre Lantos, « Que sais-je ? » PUF, 1994.
  • Les Sciences du ciel, sous la direction de Pierre Léna, Flammarion, 1996.
  • Les Poètes et l’Univers, Jean-Pierre Luminet, Espace, Le Cherche-Midi éditeur, 1996.
  • L’astronomie est un jeu d’enfant, Mireille Hartmann, Le Pommier, 1999.

Sur la Toile

  • Observatoire de Paris-Meudon : www.obspm.fr
  • Institut d’astrophysique spatiale (Université Paris-XI) : www.ias.fr
  • Agence spatiale européenne : esrin.esa.it
  • NASA : www.sti.nasa.nasa.gov

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