Que se passera-t-il lorsque le soleil mourra ? : un cosmologiste explique

La mauvaise nouvelle est que lorsque notre Soleil meurt enfin, Terre sera réduit à un morceau de fer en ruine, s’il n’est pas complètement consommé. La bonne nouvelle est. . . bienil n’y a pas de bonnes nouvelles.

Toutes choses doivent avoir une fin, même la nôtre système solaire. Mais heureusement, nous n’avons pas à nous soucier de quoi que ce soit à court terme ; notre Soleil est encore à environ quatre à cinq milliards d’années de sa disparition éventuelle et ultime.

Mais notre système solaire va encore commencer à devenir un peu difficile entre-temps.

Un système vieillissant

Toutes les étoiles, y compris notre soleil, fusionnent de l’hydrogène dans leur noyau ; c’est ainsi qu’ils produisent toute leur chaleur et leur lumière. Mais le la fusion d’hydrogène laisse derrière lui un sous-produit : l’hélium. Au fur et à mesure que notre soleil vieillit à travers des milliards et des milliards d’années, de plus en plus d’hélium s’accumule dans le noyau. Cela rend plus difficile pour le soleil de fusible hydrogène— l’hélium, c’est littéralement la pollution qui gêne. Pour compenser cela et rester en équilibre, le noyau du soleil se réchauffe progressivement avec le temps.

Résultat final : le soleil devient de plus en plus chaud. Les dinosaures connaissaient un soleil plus petit et plus sombre que le nôtre aujourd’hui. Il y a des milliards d’années, vous ne reconnaîtriez même pas notre propre étoile.

“Quelque part dans 500 millions d’années, la Terre va mourir pour la première fois.”

Cela signifie également que quelque part dans 500 millions d’années, la Terre va mourir pour la première fois. Le soleil surchauffé déclenchera un événement de serre incontrôlable. Notre océans s’évaporent, déversant leur vapeur d’eau dans l’atmosphère, emprisonnant plus de chaleur près de la surface. Cela augmentera La température de la Terrequi évaporera plus d’océans, et ainsi de suite.

Dans environ 100 millions d’années, nos océans se tariront complètement. Sans lubrification, la tectonique des plaques qui attire le carbone et d’autres gaz à effet de serre sous la croûte s’arrêtera. Notre atmosphère va gonfler et s’éloigner. Vie peut trouver refuge dans une poche ombragée ou profondément sous terre, mais le monde que nous connaissons et aimons aura disparu.

Et puis ça empire.

La fin de l’hydrogène

soleil géant rouge, illustration

Getty Images

Après environ 4 milliards d’années, les cendres d’hélium restantes qui se sont accumulées pendant des éons formeront un noyau solide au centre du soleil. Cela forcera l’hydrogène à fusionner dans une coquille autour de lui. Avec la région de production d’énergie de notre étoile éloignée du centre, le reste du soleil sera obligé de réagir. Il gonflera jusqu’à plusieurs fois sa taille actuelle. Avec les couches les plus externes du soleil jusqu’à présent et déconnectées du noyau, la température de surface chute ironiquement, sa couleur se déplaçant vers plus longtemps longueurs d’onde.

Il deviendra un géant rouge.

Les astronomes ne savent pas exactement quelle sera la taille du soleil à ce stade. Il consommera très certainement Mercure et Vénus. Il peut également anéantir la Terre, la dissolvant en quelques minutes dans son étreinte ardente. Ou, il peut simplement faire fondre tout ce qui reste de notre atmosphère, et même notre croûte et notre manteau délicats, laissant derrière une enveloppe de fer exposée et ruinée qui était autrefois notre cœur.

Connaissez vos termes : UN géant rouge est une étoile mourante qui n’a plus d’hydrogène pour la fusion nucléaire, selon la NASA et l’Agence spatiale européenne. Son nom est dû au fait que l’énergie à la surface de l’étoile devient “beaucoup plus dissipée”, refroidissant cette surface d’une couleur blanche ou jaune au rouge.

Au cours d’un milliard d’années, les températures dans le noyau d’hélium continueront de grimper pour atteindre plus de 100 millions de Kelvin. À ce stade critique, les températures et les pressions sont trop élevées : tout le noyau d’hélium subira un seul événement nucléaire d’une durée de quelques minutes, essentiellement un bombe nucléaire la taille de 100 Jupiters.

Avec son cœur coupé, le soleil se ré-effondrera et se réassemblera dans environ 10 000 ans sous la forme d’un noyau d’hélium entouré d’une couche d’hydrogène en fusion. Mais ce n’est pas une étoile calme. Cette fois, les températures dans le cœur seront suffisamment élevées pour déclencher la fusion de l’hélium. Ce soleil renaissant sera environ dix fois plus large et 40 fois plus brillant qu’il ne l’était auparavant.

Et maintenant un nouveau cycle va commencer.

Une dernière danse

La fusion de l’hélium produit ses propres sous-produits de carbone et d’oxygène, qui peuvent maintenant faire leur propre travail de pollution du noyau le plus profond. Mais la fusion de l’hélium n’est pas aussi efficace que la fusion de l’hydrogène, et donc la combustion de l’hélium aura lieu à un rythme beaucoup plus rapide. Cette phase de la vie du soleil ne durera qu’environ 100 millions d’années : un clin d’œil cosmique.

La même histoire se répétera, mais maintenant avec toutes les températures et les énergies en hausse. Trop de carbone et d’oxygène s’accumuleront dans le noyau. La fusion d’hélium se déplacera dans une coquille qui l’entoure, la fusion d’hydrogène créant une coquille englobante encore plus grande.

Une fois de plus, le soleil se transformera en un monstre rouge enragé. Et celui-ci sera encore pire qu’avant.


Le soleil est une source inépuisable d’émerveillement :


Les régions les plus internes de cette étoile géante seront désormais terriblement instables. Les couches d’hélium et d’hydrogène vont cracher et se rallumer, se mélanger et se stratifier. A chaque convulsion dans le noyau, le reste du soleil répondra. À son extrême, les vrilles les plus externes de l’atmosphère solaire pourraient s’étendre jusqu’à l’orbite de Jupiter. À l’autre extrémité, il pourrait rétrécir presque jusqu’à sa taille d’origine.

À cette phase, notre soleil deviendra ce qu’on appelle une variable Mira, du nom de l’étoile Mira“l’incroyable”, qui s’éclaircit et s’assombrit visiblement environ une fois par année terrestre. Aujourd’hui, nous savons comment fonctionne cette période de pulsation spéciale, mais il y a des centaines d’années, les astronomes du monde entier ont regardé avec admiration et horreur l’une des étoiles les plus brillantes du ciel s’évanouir.

étoile mira en lumière ultraviolette qui révèle une queue dans la moitié supérieure de l'image tandis que la moitié inférieure montre mira en lumière visible

Un jour, le soleil deviendra une variable Mira. Mira est une étoile étudiée depuis environ 400 ans. En 2006, Le Galaxy Evolution Explorer de la NASA a découvert une queue de matériau exceptionnellement longue, semblable à une comète, traînant derrière elle. La moitié inférieure montre Mira en lumière visible et la moitié supérieure révèle la queue vue en lumière ultraviolette.

NASA/JPL-Caltech/POSS-II/DSS

À chaque halètement, notre soleil perdra ses couches les plus externes. Une combinaison de vent solaire à grande vitesse et de rayonnement furieux pompé hors du noyau soufflera sur les couches atmosphériques externes comme le vent dans une voile, le forçant à flotter à travers le système solaire.

Finalement, ce sera trop. Le soleil perdra presque la moitié de sa masse. Le reste restera assis comme un morceau inerte de carbone et d’oxygène, exposé à la univers pour la première fois. Mais c’est dans ce cimetière que notre soleil aura une chance de plus d’être beau.

Témoin silencieux

système solaire, illustration

Après que le soleil soit devenu une naine blanche, la plupart des planètes intérieures auront disparu. Les planètes extérieures, quant à elles, s’étant déplacées plus loin sur leurs orbites, perdent leur atmosphère en raison du rayonnement ultraviolet intense de la naine blanche centrale. Ils forment de longues queues ressemblant à des comètes rayonnant vers l’extérieur.

MARK GARLICK/BIBLIOTHÈQUE DE PHOTOGRAPHIES SCIENTIFIQUES//Getty Images

Après 4 milliards d’années supplémentaires de fusion de l’hydrogène, un autre milliard d’années de fusion de l’hélium et 100 millions d’années de cycles de géantes rouges récurrents, notre soleil rendra son dernier souffle. Le reste dense ne fusionnera plus pour survivre. Au lieu de cela, il restera simplement là, existant – chaud au début, mais se refroidissant rapidement. Une naine blanche.

Vers la fin de la vie de notre soleil, les planètes les plus intérieures auront déjà disparu. Les ultrapériphériques perdront certainement leurs atmosphères. Leurs lunes glacées, autrefois recouvertes d’épaisses couches d’eau gelée, dégèleront, devenant brièvement des oasis. Mais le le chaos des râles de la mort du soleil déstabiliseront leurs orbites, envoyant quelques lunes voler vers l’intérieur pour être consumées par leur mère en colère ; d’autres seront complètement éjectés du système solaire, forcés d’errer dans les profondeurs solitaires de l’espace interstellaire.

Connaissez vos termes : Lorsque des étoiles de faible masse comme le soleil épuisent leur combustible nucléaire, elles finissent par devenir naines blanches— restes extrêmement denses des noyaux des étoiles. Après des billions d’années, les étoiles naines blanches deviendront des étoiles naines noires, des restes stellaires qui se sont tellement refroidis qu’ils n’émettent plus de chaleur ni de lumière.

Quant à la naine blanche, elle aura initialement une température de plus de 100 millions de Kelvin, suffisamment chaude pour émettre un puissant rayonnement X. Ce rayonnement filtrera à travers les nuages ​​de gaz entourant l’étoile morte, déclenchant la fluorescence. Le gaz absorbera les rayons X et émettra son propre rayonnement.

Elle deviendra une nébuleuse planétaire. Il n’y en a pas deux pareils, chacun créé à partir de la danse complexe et compliquée de plasma et le rayonnement vers la fin de la vie d’une étoile. On ne sait pas quel art notre propre soleil créera dans ses derniers jours, mais les futurs observateurs pourraient en avoir un aperçu. La naine blanche ne sera aussi chaude que pendant environ 10 000 ans. Mais si un astronome d’un monde extraterrestre dirige son télescope dans notre direction au bon moment, il verra quelque chose de beau.

Paul M. Sutter est professeur de sciences et cosmologiste théoricien à Institut des sciences informatiques avancées de l’Université Stony Brook et l’auteur de Comment mourir dans l’espace : un voyage à travers des phénomènes astrophysiques dangereux et Votre place dans l’univers : Comprendre notre grande existence désordonnée. Sutter est également l’hôte de divers programmes scientifiques et il est sur les réseaux sociaux. Découvrez son Demandez à un astronaute podcast et son YouTube.

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