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Le secret des géantes rouges : comment une étoile se transforme-t-elle de l'hydrogène en hélium, déclenchant un violent éclair d'hélium
Dans l'immensité de l'univers, l'évolution des étoiles est un mystère scientifique fascinant. Les changements infinis, la vie et la mort des étoiles s'accompagnent toujours d'innombrables libérations d'énergie et transformations chimiques. Parmi eux, le phénomène du flash d'hélium, en particulier le processus de conversion de l'hydrogène en hélium au cours de la phase d'évolution des étoiles géantes rouges, génère une énergie et une chaleur étonnantes. C'est un domaine de grande préoccupation pour les scientifiques et les passionnés d'astronomie.
Les géantes rouges constituent une étape importante dans l'évolution stellaire. Lorsque les étoiles de faible masse (telles que les étoiles dont la masse est comprise entre 0,8 et 2,0 masses solaires) épuisent l'hydrogène de leur noyau, elles entrent dans le stade des géantes rouges. Au cours de ce processus, l’hélium s’accumule dans le noyau des étoiles et, à mesure que l’hydrogène est consommé, la structure de son noyau subit des changements spectaculaires.
Lorsque l'hydrogène est consommé, le noyau commence à être dominé par l'hélium. À mesure que la pression et la densité du noyau augmentent, la température interne augmente progressivement, pour finalement atteindre la température critique qui peut déclencher la fusion nucléaire de l'hélium.
À ce stade, la pression thermique dans le noyau ne peut plus résister efficacement à l'influence de la gravité, ce qui provoque le rétrécissement de l'étoile et l'augmentation de sa température. Une fois que la température du noyau atteint environ 100 millions de degrés, l’hélium peut commencer à fusionner, un phénomène appelé éclair d’hélium. Les particules d'hélium du système fusionnent rapidement pour produire du carbone selon un processus triple alpha, libérant de l'énergie à une vitesse inimaginable.
Le flash d'hélium est un bref phénomène de fusion nucléaire d'emballement thermique. Son taux de libération d'énergie est comparable à la libération d'énergie de la galaxie entière. Cette énergie étonnante nous rend incapables d'arrêter de penser aux mystères de l'univers.
Étant donné que l'éclair d'hélium se produit principalement au plus profond du noyau d'une étoile, même s'il libère une énorme quantité d'énergie, il est presque imperceptible pour le monde extérieur. Bien que ce processus ne puisse pas être observé directement, il fournit aux astronomes une multitude de données pour comprendre le cycle de vie des étoiles.
Phénomènes ultérieurs de flash d'hélium
Après un flash d'hélium, l'expansion et le refroidissement du noyau se produiront rapidement, et la surface de l'étoile se refroidira et rétrécira rapidement en quelques décennies seulement. Au cours de cette période, les changements dans le noyau sont importants. En règle générale, la masse du noyau d'hélium représente environ 40 % de la masse de l'étoile, et environ 6 % de la masse du noyau est convertie en carbone.
Zi Shen et la géante rouge
Après le flash principal d'hélium, à mesure que le noyau change, il y a des flashs secondaires, qui sont des phénomènes d'instabilité pulsée de plus courte durée qui peuvent durer de quelques heures à plusieurs jours. Les changements provoqués par ces sous-éclairs amènent l’étoile à continuer de modifier sa structure interne et ses caractéristiques de rayonnement externe dans des conditions sans précédent.
À mesure que les géantes rouges évoluent, les changements et les réactions dans le noyau continuent d'affecter la dynamique globale de l'étoile pendant le processus de fusion de l'hélium.
Autres circonstances particulières
Dans certaines galaxies binaires spécifiques, l'hydrogène gazeux peut pénétrer à la surface de la naine blanche par l'accrétion de l'étoile compagnon, produisant une série de réactions de fusion. Si la quantité d'hydrogène atteint un certain niveau, cela peut entraîner l'apparition d'une série de réactions de fusion. d'hélium flash sur la surface. Ces processus de fusion nucléaire améliorent non seulement notre compréhension de la structure interne des étoiles, mais aident également à expliquer la génération et l’évolution des éléments lors de la formation de nombreux corps célestes, supernovae et galaxies.
Dans l'ensemble, le flash d'hélium est un phénomène astronomique extrêmement fascinant. Il montre non seulement la transformation de la matière et le fonctionnement de l'énergie dans l'univers, mais reflète également les principes profonds de l'évolution stellaire. Avec les progrès de la science et de la technologie, ces phénomènes mystérieux continueront de nous inciter à explorer et à réfléchir : quels secrets non résolus pouvons-nous découvrir dans l'univers que nous connaissons ?
