Astronomie: Notions préliminaires

Astronomie

CMA – Document de cours #3 (1ière partie)

22 avril 2020 de 8h à 11h

Bonjour à toutes et à tous !

Aujourd’hui, nous allons commencer notre étude sur le cycle des étoiles. Après l’énoncé de quelques notions de base, nous verrons comment une étoile peut se former et vivre dans sa vie normale. La semaine prochaine, nous verrons les différents scénarios possibles de fin de vie d’une étoile.

Un court atelier à l’aide de StarryNight sera également distribué.

8        Naissance, vie et mort des étoiles (début)

Introduction

Dans ce chapitre, nous allons voir comme se forme une étoile et comment elle évolue jusqu’à la fin de sa vie. Le sort final d’une étole, qui pourra résulter en naine blanche ou en supernova ou même en  trou noir, dépendra essentiellement de sa masse. D’autre part, comme nous l’avons mentionné la semaine dernière, une étoile va naitre au sein d’une nébuleuse ou tout au moins d’une grande concentration de gaz et lors de sa fin de vie elle va réémettre, redonner en quelque sorte, une grande partie de ce gaz à son environnement, assurant ainsi un cycle qui pourra se regénérer, le cycle des étoiles.

8.1        Notions préliminaires

La gravitation est la force qui agit entre les masses. Elle est toujours attractive. Plus les masses sont grandes et plus la distance entre les masses est petite, plus l’attraction gravitationnelle entre ces masses sera grande. Comme vous le savez l’attraction de la Terre sur notre propre masse définit notre poids. Dans le contexte d’une étoile, sa masse énorme produit une toute aussi énorme force gravitationnelle sur les couches superficielles (en périphérie) de l’étoile vers l’intérieur de celle-ci. Si cette force n’est pas contrebalancée, l’étoile implosera sur elle-même.

Les forces nucléaires sont issues du noyau atomique. Comme vous le savez probablement un atome est constitué d’un noyau, formé de neutrons et de protons, ainsi que d’électrons qui tournent autour du noyau. Toutes les propriétés physiques et chimiques ainsi que les alliages possibles avec d’autres atomes dépendent de la structure des électrons (électronique) d’un atome donné. Si l’énergie impliquée devient plus grande, des permutations au sein même du noyau sont possibles.

Les réacteurs nucléaires, ainsi que les bombes nucléaires, produisent des réactions par fission nucléaire, c.-à-d. qu’un noyau lourd sera scindé en deux ou trois noyaux plus légers, formant ainsi des éléments différents appelées des isotopes. La quantité d’énergie alors libérée sera colossale. La plupart des isotopes créés par fission seront radioactifs et émettront des ondes radioactives qui peuvent interagir fortement avec les cellules vivantes, d’où la possibilité de mutation entrainant différents types de cancer. Le problème est d’autant plus grand que cette activité radioactive dure souvent pendant des milliers d’années. Le plus gros problème avec un réacteur nucléaire est la gestion et la disposition des déchets nucléaires. On notera cependant que les réacteurs nucléaires n’émettent que très peu de gaz à effet de serre.

La fusion nucléaire, qui est la réaction produite au sein d’une étoile, est totalement différente. La fusion est la réaction par laquelle deux noyaux vont s’agglomérer ensemble. Lorsque cela se produit, une quantité phénoménale d’énergie (encore plus grande que pour la fission) sera produite. Plus les noyaux sont légers, moins l’énergie que nécessite la fusion devra être grande (elle est cependant considérable!). Comme vous le savez probablement, l’Hydrogène est l’élément le plus simple. Lorsque 2 noyaux d’Hydrogène fusionnent ensemble, un noyau d’Hélium sera produit. Or, l’Hélium n’est nullement radioactif et ne produit donc pas d’effets néfastes pour le corps humain. Si on peut augmenter encore plus l’énergie, on pourra fusionner des éléments plus lourds. Cependant la fusion nucléaire au-delà de l’élément du Fer est impossible.

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