la mort d'une étoile

[invite69845a40]

bonsoir,quels sont les facteurs qui déterminent le produit final(trou noir,pulsar, naine blanche,kazar) obtenu après la mort d'une étoile.Merci d'avance
-----

[papy-alain]

Bonsoir.

C'est essentiellement la masse initiale de l'étoile qui détermine la nature de l'objet subsistant en fin de vie.

Quatre catégories principales sont à retenir :

- Pour une petite étoile de moins de 0,5 MS (masse solaire), elle terminera en naine blanche.
- Les étoiles ordinaires, comme le Soleil, entre 0,5 et 8 MS, deviennent aussi des naines blanches, mais après la fusion de l'hélium elles s'éteignent doucement en naine noire.
- Les grosses étoiles, de 8 à 20 MS, finissent en supernova, pour ne laisser qu'un noyau qui s'effondre en étoile à neutrons lors de l'explosion.
- Les monstres de plus de 20 MS explosent également, mais la masse résiduelle est telle que le noyau s'effondre directement en trou noir stellaire.

[vanos]

Bonjour,

Notons, à ce propos, qu'une petite étoile de 0,5 MS a une durée de vie très longue (50 milliards d'années au moins), il en résulte donc qu'aucune naine blanche issue de ce type d'étoile n'a encore eu le temps d'apparaître dans notre Univers.

Amicalement.

[shmikkki]

Bonjour,

A la suite de ce post, je me permets moi aussi de poser quelque questions:

Quatre catégories principales sont à retenir :

- Pour une petite étoile de moins de 0,5 MS (masse solaire), elle terminera en naine blanche.

C'est quoi exactement une naine blanche? C'est un corps extrêmement dense, mais pas assez massif pour s’effondrer sur lui même?
Y-à-t-il encore des réactions thermonucléaires dans une naine blanche pour pouvoir contrecarrer la gravitation? S'il n'y en a pas, qu'est ce qui empêche le corps de effondrer sur lui même?

- Les étoiles ordinaires, comme le Soleil, entre 0,5 et 8 MS, deviennent aussi des naines blanches, mais après la fusion de l'hélium elles s'éteignent doucement en naine noire.

Là encore je suppose que la masse n'est pas assez forte pour voir le corps s’effondrer sur lui même? Concrètement c'est quoi une naine noire? C'est de la matière "compact"?

- Les grosses étoiles, de 8 à 20 MS, finissent en supernova, pour ne laisser qu'un noyau qui s'effondre en étoile à neutrons lors de l'explosion.

La supernova résulte du fait que d'un coup il n'y a plus assez de réaction thermonucléaire pour soutenir la masse, donc elle s’effondre "d'un coup", relançant d'un coup les réactions thermonucléaires mais de façon ultra violente, ce qui déclenche une explosion? C'est ça?
Et qu'est-ce-qui empêche une étoile à neutrons de se transformer en un trou noir?

- Les monstres de plus de 20 MS explosent également, mais la masse résiduelle est telle que le noyau s'effondre directement en trou noir stellaire.

Je ne comprend pas ... si l'explosion est très très violente, pourquoi la masse résiduelle est importante? Est-ce-simplement due parce que le corps était très massif à la base?

Désolé pour toutes ces questions, mais le résumé de papy-alain était tellement clair et limpide qu'il a suscité en moi des tas de questions!

[A voir en vidéo sur Futura]

[vanos]

Il est très prématuré de parler de naine noire car aucune n'a encore eu le temps de naître à cause de la durée de ce processus de formation (refroidissement) qui prend beaucoup de temps, plusieurs dizaines de milliards d'années.

[shmikkki]

Merci pour ces précisions vanos!
Je fais un petit up, parce que les questions que j'ai posé m'intéressent particulièrement ...

[invité6735487]

Hello Schmikkki, je te réponds parce que voilà :

C'est quoi exactement une naine blanche? C'est un corps extrêmement dense, mais pas assez massif pour s’effondrer sur lui même?
Y-à-t-il encore des réactions thermonucléaires dans une naine blanche pour pouvoir contrecarrer la gravitation? S'il n'y en a pas, qu'est ce qui empêche le corps de effondrer sur lui même?

C'est une étoile qui à brulée du carbone, les élément en fusionnant deviennent lourd et dense, c'est après le stade de géante rouge !

Et une naine blanche a encore des réactions !

Là encore je suppose que la masse n'est pas assez forte pour voir le corps s’effondrer sur lui même? Concrètement c'est quoi une naine noire? C'est de la matière "compact"?

Pourquoi une planète devrait-elle s'effondrer en trou noir ?

La supernova résulte du fait que d'un coup il n'y a plus assez de réaction thermonucléaire pour soutenir la masse, donc elle s’effondre "d'un coup", relançant d'un coup les réactions thermonucléaires mais de façon ultra violente, ce qui déclenche une explosion? C'est ça?
Et qu'est-ce-qui empêche une étoile à neutrons de se transformer en un trou noir?

C'est compliqué mais il semble que la matière change d'état et se condense en neutrons donc matière dégénérée : = MQ !

Je ne comprend pas ... si l'explosion est très très violente, pourquoi la masse résiduelle est importante? Est-ce-simplement due parce que le corps était très massif à la base?

Oui, c'est énorme !

[Calvert]

Salut !

Bon, on va corriger quelques points et répondre à d'autres.

Les réponses de Papy-Alain sont correctes, au moins jusqu'à 8 masses solaires. La limite entre étoile à neutrons et trou noir et extrêmement mal connue, et change vraisemblablement en fonction de divers paramètres (métallicité, rotation, champ magnétique, ...).

C'est quoi exactement une naine blanche? C'est un corps extrêmement dense, mais pas assez massif pour s’effondrer sur lui même?
Y-à-t-il encore des réactions thermonucléaires dans une naine blanche pour pouvoir contrecarrer la gravitation? S'il n'y en a pas, qu'est ce qui empêche le corps de effondrer sur lui même?

Une naine blanche est un coeur d'étoile de "petite" masse (les moins de 8 masses solaires). Lorsqu'une étoile dans cette gamme de masse termine la fusion centrale de l'hélium, elle n'est pas capable d'allumer la fusion du carbone (elle est trop froide, et son coeur est dans un état dit "dégénéré", et ne peut pas se contracter pour s'échauffer). Elle expulse ses couches externes (les fameuses nébuleuses planétaires), et il ne reste que le coeur mis à nu, et très chaud. On a donc essentiellement un coeur composé de carbone et d'oxygène. Pour les étoiles les plus massives de cette gamme, il est possible que la fusion du carbone ait lieu, mais pas les réactions suivantes. Dans ce cas, on a une naine blanche composée de néon-oxygène-magnésium.

Il n'y a plus de réactions nucléaires dans une naine blanche. Elle se refroidit très lentement au cours du temps. Elle ne s'effondre pas à cause de la pression de dégénérescence électronique.

Là encore je suppose que la masse n'est pas assez forte pour voir le corps s’effondrer sur lui même? Concrètement c'est quoi une naine noire? C'est de la matière "compact"?

cf. ci-dessus. Une naine noire, c'est une naine blanche refroidie.

La supernova résulte du fait que d'un coup il n'y a plus assez de réaction thermonucléaire pour soutenir la masse, donc elle s’effondre "d'un coup", relançant d'un coup les réactions thermonucléaires mais de façon ultra violente, ce qui déclenche une explosion? C'est ça?
Et qu'est-ce-qui empêche une étoile à neutrons de se transformer en un trou noir?

Non. Dans les étoiles massives, une fois que le silicium est brûlé en fer, il n'y a plus moyen de produire de l'énergie via des réactions nucléaires. Le coeur de l'étoile n'est plus soutenu contre la gravitation, et s'effondre très brutalement (quelques millisecondes). Lors de cet effondrement se passe toute sorte de processus mal compris, incluant l'émission d'un très grand nombre de neutrinos, de la convection, etc... Les couches de l'étoiles, qui commencent de tomber sur le coeur, rencontre cet énorme flux de neutrinos, qui les repoussent vers l'extérieur. C'est l'explosion.

Une étoile à neutron est maintenue aussi par une pression de dégénérescence au sein du fluide de neutrons-protons la composant.

[vanos]

Bon, on va corriger quelques points et répondre à d'autres.
cf. ci-dessus. Une naine noire, c'est une naine blanche refroidie.
Dans les étoiles massives, une fois que le silicium est brûlé en fer, il n'y a plus moyen de produire de l'énergie via des réactions nucléaires. Le coeur de l'étoile n'est plus soutenu contre la gravitation, et s'effondre très brutalement (quelques millisecondes). Lors de cet effondrement se passe toute sorte de processus mal compris, incluant l'émission d'un très grand nombre de neutrinos, de la convection, etc... Les couches de l'étoiles, qui commencent de tomber sur le coeur, rencontre cet énorme flux de neutrinos, qui les repoussent vers l'extérieur. C'est l'explosion.

Comme je l'ai dit plus haut, il n'existe pas encore de naine noire de ce type, une simple question de temps.
C'est au cours de cette explosion (selon les théories actuelles) que de très nombreuses réactions nucléaires se produisent pour former tous les éléments plus lourds que le fer, du cobalt à l'uranium et peut-être un tout petit peu de plutonium car on a trouvé du plutonium en quantité infime dans certaines météorites.

[shmikkki]

Ok merci à vous pour vos explications!!
Dernière petite question ...
D'après ce que j'ai compris, le soleil va donc finir sa vie en naine blanche. Mais avant il deviendra une géante rouge. Pourquoi?
Quelles sont les forces mises en jeu dans la formation d'une géante rouge?

Merci !

[papy-alain]

Ok merci à vous pour vos explications!!
Dernière petite question ...
D'après ce que j'ai compris, le soleil va donc finir sa vie en naine blanche. Mais avant il deviendra une géante rouge. Pourquoi?
Quelles sont les forces mises en jeu dans la formation d'une géante rouge?

Merci !

Tout est ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9ante_rouge

Bonne lecture.

[Calvert]

Pendant 90% de sa vie, le Soleil assure sa production d'énergie en convertissant en son coeur de l'hydrogène en hélium. Cette phase est appelée "séquence principale". Une fois qu'il n'y a plus d'hydrogène dans le coeur, il n'est plus soutenu contre sa propre gravité, et commence de se contracter, en augmentant progressivement sa température. Pendant ce temps, la fusion de l'hydrogène continue au bord du coeur, et la luminosité (la puissance) au bord du coeur augmente. L'enveloppe de l'étoile a du mal a évacué ce nouvel apport d'énergie, et l'enveloppe de l'étoile s'agrandit rapidement, en formant une étoile beaucoup plus grosse (géante) et froide (rouge).

PS: tiens, doublé par papy-alain, cette fois !

[shmikkki]

Ok merci!!

Cependant, je ne comprend pas ces phrases tirées de l'article Wiki:
"Deux phénomènes sont responsables de l'augmentation substantielle du rayon de l'étoile (qui peut atteindre un rayon 1 000 fois supérieur à celui du Soleil). Premièrement, la fusion en couche de l'hydrogène. Et deuxièmement, la contraction du cœur d'hélium, libérant une importante quantité d'énergie gravitationnelle. Ces deux sources d'énergie rayonnées vers l'extérieur induisent une pression interne qui fait augmenter le rayon de l'étoile."

1) - "la contraction du cœur d'hélium, libérant une importante quantité d'énergie gravitationnelle" ????
Je ne comprend pas ... il y a autant de matière avant qu'après: Pourquoi il y aurait-il une libération importante de l’énergie gravitationnelle?
2) - "Ces deux sources d'énergie rayonnées vers l'extérieur induisent une pression interne qui fait augmenter le rayon de l'étoile." ???
Vers l'extérieur???? La gravité vers l'extérieur?? Et ça induit une pression interne qui fait augmenter le rayon de l'étoile??

Je trouve cet article de wiki vraiment pas clair ...

[Calvert]

1) - "la contraction du cœur d'hélium, libérant une importante quantité d'énergie gravitationnelle" ????
Je ne comprend pas ... il y a autant de matière avant qu'après: Pourquoi il y aurait-il une libération importante de l’énergie gravitationnelle?

Il s'agit ici de libération d'énergie potentielle. Le coeur n'étant plus soutenu, il se contracte. Dans les grandes lignes, on au donc au début une configuration avec une masse en moyenne plus loin du centre qu'à la fin. L'énergie potentielle diminue, et est convertie en énergie thermique. Mais ce n'est pas très important. Durant cette phase, la grande partie de l'énergie l'est dans la coquille de fusion de l'hydrogène, autour du coeur.

2) - "Ces deux sources d'énergie rayonnées vers l'extérieur induisent une pression interne qui fait augmenter le rayon de l'étoile." ???
Vers l'extérieur???? La gravité vers l'extérieur?? Et ça induit une pression interne qui fait augmenter le rayon de l'étoile??

Principalement, ces deux sources d'énergie vont produire de l'énergie thermique, qui va chercher à sortir de l'étoile. Mais sur son chemin, il y a les couches externes, qui sont passablement opaques, et qui empêchent cette énergie de sortir. Du coup, cela va "pousser" sur ces couches externes, qui vont enfler.

[Balistique]

« Les monstres de plus de20MS »… J’ai des souvenirs parlant d’étoiles 1000 fois supérieures (volume) au Soleil… Est-ce possible, alors que la masse, elle n'augmenterait que d’une vingtaine de fois ?

[Calvert]

Les étoiles les plus massives font un peu plus de 100 masses solaires. Quand elles sont sur la séquence principale, elles font une dizaine de rayons solaires, soit un millier de fois son volume. Les étoiles les plus grandes, en terme de rayon, sont les supergéantes rouges (entre 15-25 masses solaires pendant un moment de leur vie), qui font 1000 rayons solaires, soit, un milliard de fois son volume. Placé au centre du système solaire, elles s'étendraient jusqu'au delà de l'orbite de mars. Elles sont en moyenne beaucoup moins denses que le Soleil.

[Balistique]

ok, merci pour vôtre réponse.

[shmikkki]

Principalement, ces deux sources d'énergie vont produire de l'énergie thermique, qui va chercher à sortir de l'étoile. Mais sur son chemin, il y a les couches externes, qui sont passablement opaques, et qui empêchent cette énergie de sortir. Du coup, cela va "pousser" sur ces couches externes, qui vont enfler.

D'accord, merci beaucoup Calvert pour ces explications claires!
Donc pour résumer (et voir si j'ai bien compris) ...
Une étoile comme le soleil, lorsque elle aura brulé tout son carburant, elle se contracte et l’énergie potentielle des hautes couches se retrouve convertie au centre en énergie thermique, en libérant une grande quantité d'énergie thermique elle va gonfler, et devenir une géante rouge.
Les étoiles beaucoup plus massives, c'est le même processus, mais la libération d’énergie thermique en fin de vie est beaucoup plus importante (car beaucoup plus d’énergie potentielle convertie en énergie thermique car l'étoile est plus massive), ce qui produit une explosion (supernova).
C'est ça?

[Calvert]

Une étoile comme le soleil, lorsque elle aura brulé tout son carburant, elle se contracte

Oui.

et l’énergie potentielle des hautes couches se retrouve convertie au centre en énergie thermique, en libérant une grande quantité d'énergie thermique elle va gonfler, et devenir une géante rouge.

Pas des hautes couches, mais du coeur. Il se contracte ==> il libère de l'énergie gravitationnelle. Le reste est bon. Principalement, les couches externes ne sont pas assez transparentes pour laisser sortir cet excédent d'énergie, alors elles sont repoussées.

Les étoiles beaucoup plus massives, c'est le même processus, mais la libération d’énergie thermique en fin de vie est beaucoup plus importante (car beaucoup plus d’énergie potentielle convertie en énergie thermique car l'étoile est plus massive), ce qui produit une explosion (supernova).

Une fois qu'il est de venu une géante rouge, le Soleil va brûler tranquillement son hélium en carbone-oxygène pendant un moment. Une fois que ce combustible sera lui-même épuisé, le coeur ne produit plus d'énergie. Mais pour une petite étoile comme le Soleil, le coeur est dans un état tel qu'il ne peut pas se contracter (on parle d'un état dégénéré). L'histoire s'arrête-là, il ne peut pas allumer les éléments suivants.
Pour un étoile plus massive que ~8 masses solaires, le coeur à la fin de la fusion de l'hélium n'est pas dégénéré. Il peut se contracter, s'échauffer, et allumer les réactions suivantes (fusion du carbone, puis du néon, puis de l'oxygène, puis du silicium), jusqu'à former un coeur de fer. Le fer, on peut rien en faire, y'a pas moyen d'en extraire de l'énergie. C'est à ce moment-là que le coeur s'effondre définitivement, ce qui provoque l'explosion de la supernova.