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Grâce à Gaia, nous savons exactement comment et quand le soleil meurt

Notre soleil est condamné. Dans des milliards d’années, le Soleil manquera d’hydrogène et deviendra une géante rouge avant de devenir une naine blanche. C’est une histoire bien connue, et les astronomes l’ont comprise depuis des décennies. Maintenant, grâce aux dernières données de Gaia, nous connaissons plus en détail l’avenir du Soleil.

La chronologie de la civilisation humaine n’est qu’un éclair dans la vie d’une étoile. Nous ne sommes pas là depuis assez longtemps pour assister à la naissance, à la vie et à la mort d’une étoile. Mais nous pouvons comprendre l’évolution stellaire en observant d’autres étoiles qui peuvent être plus anciennes ou plus jeunes que le Soleil. C’est similaire à la façon dont vous pourriez comprendre comment les humains vivent et meurent en regardant un Un groupe de photos prises toutes en même temps en une journée. L’un des premiers instantanés de l’évolution des étoiles a été réalisé au début des années 1900. D’abord sous forme de feuille de calcul par Ignar Hertzprung en 1905, mais surtout dessinée par Henry Norris Russell en 1914 sous forme de feuille de calcul. Maintenant connus sous le nom de diagrammes Herzsprung-Russell, ou diagrammes HR, ils tracent la couleur ou la couche spectrale d’une étoile par rapport à l’absolu. Ordre de grandeur. La couleur est une mesure de la température d’une étoile et la magnitude absolue est une mesure de sa taille.

Premier schéma RH vs schéma Gaia moderne. Crédit : gauche, Russell. A droite, ESA/GAYA

Les premières cartes HR ne contenaient que des données pour environ 300 étoiles, mais jusque-là, il était clair que la plupart des étoiles se trouvaient le long d’un chemin linéaire connu sous le nom de séquence principale. Étant donné que la plupart des étoiles appartiennent à la séquence principale, il est logique que les étoiles passent la majeure partie de leur vie en tant qu’étoiles de la séquence principale. Les petites étoiles brillent à des températures plus basses, tandis que les grandes étoiles brûlent à des températures plus élevées. Les graphiques HR ont montré que certaines étoiles comme les géantes rouges étaient grandes mais cool, et que d’autres connues sous le nom de naines blanches étaient petites et chaudes, mais ce sont les exceptions. Au fur et à mesure que les astronomes collectaient plus de données, ils ont pu voir comment les plus grandes étoiles de la séquence principale entraient dans une phase géante avant de devenir des naines blanches ou des étoiles à neutrons. En général, la masse d’une étoile détermine la durée de sa vie et son destin.

Nous savons maintenant que si la masse d’une étoile est un aspect important de l’évolution stellaire, sa composition chimique joue également un rôle important. Deux étoiles de masse similaire mais de composition différente peuvent avoir des âges très différents. C’est là qu’intervient l’enquête Gaia. Alors que les premières enquêtes stellaires comprenaient des centaines ou des milliers d’étoiles, Gaia en compte plus d’un milliard. Dans la dernière publication de données, l’équipe Gaia a créé un tableau des ressources humaines de plus de 4 millions d’étoiles à moins de 5 000 années-lumière de la Terre. Pour ces étoiles, on connaît non seulement leur taille et leur température spectrale, mais aussi leur composition chimique. Cela signifie que l’équipe Gaia peut créer un diagramme HR d’étoiles de masse et de composition similaires à celles du Soleil. Le résultat retrace le chemin évolutif des étoiles semblables au soleil de la séquence principale aux géantes rouges. D’après les données, le Soleil atteindra sa température maximale à l’âge de 8 milliards d’années, puis passera à une phase de géante rouge avant de finalement mourir vers 11 milliards d’années.

La trajectoire d’étoiles similaires montre le destin du Soleil. Crédit : ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

L’équipe Gaia a également trouvé près de 6 000 étoiles près des jumeaux du Soleil, qui ont une masse, une température, une composition et un âge similaires. En observant ces étoiles, les astronomes comprendront mieux si notre Soleil est typique. Par exemple, ces autres étoiles ont-elles des cycles solaires similaires à ceux du Soleil ? Certaines personnes traversent-elles des périodes d’éruptions solaires intenses, ou sont-elles plus ou moins stables comme le soleil ?

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Avec autant de données collectées, Gaia révèle de nouveaux détails sur notre étoile, comment elle pourrait se comporter dans un avenir proche et comment elle mourra dans un avenir lointain. Nous savons depuis longtemps que la fin est proche du soleil, mais nous commençons seulement à apprendre comment et quand la fin viendra.

Référence: Creevey, OL, et al. « Gaia Data Release 3 : Système d’inférence des paramètres astrophysiques (Apsis) – Présentation des méthodes et du contenu.  » prépublication arXiv arXiv : 2206.05864 (2022).

Delphine Perrault

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