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Le diagramme de Hertzsprung-Russell : comment nous aide-t-il à comprendre l’âge des étoiles ?
L'estimation de l'âge stellaire est un sujet important en astronomie, nous aidant à mieux comprendre l'évolution de l'univers et le cycle de vie des étoiles. Diverses méthodes et outils sont appliqués dans ce processus, notamment les modèles d’évolution stellaire, l’appartenance à un groupe, l’adaptation de systèmes de classification spectrale et photométrique standard et la présence de disques protoplanétaires.
Presque toutes les méthodes de détermination de l’âge nécessitent de connaître la masse d’une étoile, qui peut être obtenue de diverses manières.
La clé pour déterminer l’âge d’une étoile est la tendance de sa luminosité à augmenter à mesure qu’elle vieillit. En fonction de la masse de l’étoile, nous pouvons utiliser ce taux de croissance pour déduire l’âge de l’étoile. Cependant, cette approche est limitée au stade de la séquence principale, car cette relation ne s’applique plus dans l’évolution tardive des étoiles, comme le stade de géante rouge.
Néanmoins, si nous observons une étoile géante rouge dont la masse est connue, nous pouvons calculer sa période de séquence principale et ainsi en déduire un âge minimum. Cela est dû au fait que les étoiles géantes rouges n’existent que pendant environ 1 % de leur durée de vie totale.
Étoiles des champs
Les propriétés de différentes étoiles peuvent également être utilisées pour déterminer leur âge. Par exemple, le système stellaire Eta Karin émet de grandes quantités de gaz et de poussière. Ces explosions massives suggèrent que ce système stellaire approche de la fin de sa vie et devrait bientôt exploser en supernova. Des étoiles très massives comme VY Canis Majoris, ainsi que plusieurs autres, montrent toutes qu'elles ont atteint un stade très tardif d'évolution.
Bételgeuse pourrait exploser en supernova dans les prochaines centaines de milliers d’années.
Outre les étoiles très massives, certaines caractéristiques des étoiles peuvent également révéler leur âge. Par exemple, les variables Céphéides ont une courbe de lumière caractéristique dont le taux de répétition est lié à la luminosité de l'étoile, et ces variables ont des cycles de vie relativement courts. Connaître sa masse peut nous aider à retracer son parcours évolutif et donc à déduire son âge.
Appartenance à un cluster ou à un système
Les étoiles appartenant à des amas ou à des galaxies nous permettent de faire des estimations approximatives de l’âge d’un grand nombre d’étoiles. Lorsque l’âge d’une étoile peut être déterminé par d’autres méthodes, l’âge de tous les objets du système entier peut être identifié. Cela est particulièrement efficace dans les amas d’étoiles où existe une grande variété de masses stellaires, de stades d’évolution et de classifications.
Dans les galaxies, les étoiles se forment à peu près au même moment, donc connaître l’âge d’une étoile peut nous aider à estimer l’âge des autres étoiles.
Cependant, cette méthode ne peut pas être appliquée à de grandes structures telles que la Voie Lactée. Le processus de formation des galaxies a pris des milliards d’années. Même si le processus de formation d'étoiles de la galaxie s'est peut-être arrêté maintenant, les étoiles les plus anciennes ne peuvent que fixer un âge minimum pour la Voie Lactée, et non son âge réel.
Existence de disques protoplanétaires
La présence d’un disque protoplanétaire peut fixer une limite maximale à l’âge d’une étoile. Les étoiles qui abritent généralement des disques protoplanétaires sont jeunes et viennent d’entrer dans la phase de séquence principale. Au fil du temps, ces disques ont fusionné pour former des planètes, tandis que la matière restante s'est déposée dans des endroits comme les différentes ceintures d'astéroïdes. Cependant, la présence de planètes pulsars complique cette approche.
Vieillissement par rotation
La chronologie de rotation est une méthode permettant de déterminer l'âge d'une étoile en mesurant sa vitesse de rotation et en la comparant à la vitesse de rotation du soleil, ce qui nous fournit un moyen d'étalonner le temps. Cette méthode est considérée comme plus précise que d’autres méthodes pour estimer l’âge des étoiles de champ.
Dans l’ensemble, le diagramme de Hertzsprung-Russell et les différentes méthodes et outils impliqués ont ouvert une fenêtre permettant aux astronomes d’observer l’âge et l’évolution des étoiles. À mesure que la technologie s’améliore, ces méthodes deviendront plus précises, nous permettant d’acquérir une compréhension plus approfondie de l’univers. Avez-vous déjà pensé au nombre de mystères non résolus qui attendent que nous les découvrions dans le vaste univers ?
