Mort d'une étoile massive

• Mai 2, 2024

Les étoiles massives naissent de la même manière que les étoiles plus petites comme le Soleil. La gravité fait s'effondrer un nuage de gaz jusqu'à ce qu'il soit suffisamment dense et assez chaud pour commencer combustion de l'hydrogène. C'est le la fusion nucléaire d'atomes d'hydrogène pour fabriquer des atomes d'hélium. La force extérieure de l'énergie provenant des réactions nucléaires équilibre la force de gravité. Une étoile comme le Soleil ne manquera pas de carburant pendant des milliards d'années, mais une étoile massive brûle brillamment et traverse son carburant en une fraction du temps.

Nucléosynthèse stellaire
Lorsqu'une étoile manque de carburant hydrogène, le cœur se contracte. Cela produit de la chaleur, peut-être assez pour commencer à brûler de l'hélium. Cela se produit dans les étoiles semblables au soleil, ainsi que dans les étoiles plus massives que le soleil. Bien que le noyau se contracte, les couches externes se dilatent. Les étoiles semblables au soleil gonflent géants rouges et des étoiles massives dans supergiants rouges.

Mais lorsque l'hélium est épuisé, la fusion est terminée pour les étoiles dont la masse est de 0,5 à 8 fois la masse du Soleil. Puisque sans fusion il n'y a pas de force extérieure pour restreindre la gravité, l'étoile s'effondre en un nain blanc.

Et les étoiles de masse élevée - que leur arrive-t-il? Puisqu'ils sont plus massifs, ils brûlent plus chauds. La fusion de l'hélium produit du carbone et de l'oxygène, et une étoile massive peut alors fusionner ces atomes plus lourds pour en produire des plus lourds. Ils peuvent passer par plusieurs de ces cycles jusqu'à ce que l'étoile fusionne le silicium en fer et se retrouve avec un noyau de fer. Le processus de fusion des éléments plus légers en éléments plus lourds est connu sous le nom de nucléosynthèse stellaire.

Quand l'étoile a un noyau de fer, c'est la fin. Vous ne pouvez pas fusionner le fer pour libérer de l'énergie. La gravité gagne enfin. N'ayant rien pour l'arrêter, l'étoile s'effondre de la manière la plus spectaculaire.

Un peu sur les atomes
Avant de continuer l'histoire, nous devons noter quelques faits sur les atomes.

• Un atome a un noyau fait de protons (avec une charge positive) et neutrons (qui sont neutres).


• Autour du noyau est un nuage en orbite électrons avec des charges négatives.


• Le noyau est des milliers de fois plus petit que l'atome entier.


• Même si les électrons sont adolescents par rapport aux protons et aux neutrons, leurs orbites sont grandes.


• La matière ordinaire est constituée d'atomes qui sont principalement des espaces vides - elle semble solide car les électrons se déplacent si rapidement.

Mais si nous pouvions écraser les électrons dans le noyau et nous débarrasser de tout cet espace?

L'étoile s'effondre
Il y a tellement de matière dans l'étoile qui s'effondre que le noyau ne se transforme pas en nain blanc. Il s'effondre si violemment que les électrons de ses atomes sont poussés dans le noyau. Là, ils réagissent avec les protons pour produire des neutrons et neutrinos. (Les neutrinos sont des particules subatomiques extrêmement petites sans charge électrique et presque sans masse.) Le noyau est maintenant constitué de neutrons et est incroyablement dense. Tout cela se produit en une fraction de seconde - beaucoup moins de temps qu'il n'en faut pour lire ce paragraphe.

Le noyau devient si dense qu'il résiste à tout nouvel effondrement, et la matière qui tombe à grande vitesse le frappe et rebondit. La collision libère tous ces neutrinos. Ils emportent l'énergie de l'effondrement du noyau et chauffent tout le matériau infaillible à des milliards de degrés. Tout sauf le noyau neutronique est projeté à des vitesses de millions de kilomètres par heure. Une onde de choc traverse les débris en expansion, et des éléments plus légers sont fusionnés en des éléments plus lourds, y compris des éléments très lourds comme l'or et l'uranium. Cela se produit dans les quinze premières minutes.

Nous appelons l'explosion un supernovaet il est si puissant que pendant un temps il est aussi brillant qu'une galaxie entière.

Étoile à neutrons
Si le noyau de l'étoile effondrée est compris entre 1,5 et 3 fois la masse du Soleil, il devient un étoile à neutrons. Bien qu'il ait beaucoup de masse, rappelez-vous que ses atomes se sont effondrés, donc son rayon n'est que d'environ 10 km (6 mi). Pourtant, une cuillerée à café de sa matière pèserait des milliards de tonnes. L'étoile ne peut plus s'effondrer parce que les neutrons étroitement emballés exercent une force extérieure appelée pression de dégénérescence des neutrons.

Une étoile à neutrons en rotation rapide est un pulsar. En tournant, il émet des impulsions de rayonnement électromagnétique. Chaque fois qu'il tourne dans notre direction, une impulsion d'émission radio peut être détectée. Un pulsar à la milliseconde tourne si vite qu'il n'y a qu'une milliseconde entre les impulsions. Le pulsar dans l'image d'en-tête est un pulsar milliseconde, mais il émet uniquement un rayonnement gamma.

Trous noirs
Si le noyau est plus massif que près de trois fois la masse du Soleil, même la pression de dégénérescence ne peut pas arrêter l'effondrement. Le résultat est un trou noir. Ce n'est pas vraiment un trou dans l'espace, mais la gravité de la masse hautement concentrée tord l'espace. Sa gravité est si forte que la vitesse nécessaire pour s'en échapper est supérieure à la vitesse de la lumière, de sorte que même la lumière ne peut pas s'échapper.Bien que nous ne puissions pas voir les trous noirs, nous pouvons parfois détecter leurs effets gravitationnels sur d'autres objets.

Vestige de supernova
Le cœur d'une étoile massive finit par devenir une étoile à neutrons ou un trou noir, mais il y a aussi le reste de la matière, le matériau expulsé de l'étoile lors de l'explosion. La coque en expansion de gaz et de poussière, poussée par une onde de choc, est appelée reste de supernova. C'est là que la nucléosynthèse des éléments lourds s'est produite, et au fur et à mesure de son déplacement, elle enrichit l'espace entre les étoiles avec ces éléments lourds. De plus, l'onde de choc peut déclencher la formation de nouvelles étoiles et les nouvelles étoiles bénéficieront des éléments lourds laissés pour compte.

Instructions Vidéo: Étoiles De La Mort // Les Monstres De L'Univers // Documentaire (Mai 2024).