étoile massive

Les étoiles les plus massives ressemblent à des ballons trop gonflés : leur enveloppe ne s’étire plus, elle commence au contraire à laisser échapper rapidement de la matière. À un certain stade, la perte de masse devient si forte que l’étoile cesse d’augmenter en taille.

Huit cents millions d'années après le Big Bang — et au cœur d'une jeune galaxie bat déjà un moteur monstrueux. Un trou noir d'une masse de dix milliards de soleils dévore la matière si avidement que son rayonnement devrait éclipser tout alentour. Mais dehors, silence.

Dans le silence des nuages moléculaires froids, où le milieu interstellaire se condense sous l'effet de la gravité en amas denses, la naissance des étoiles massives reste l'une des grandes énigmes de l'astrophysique.

Dans un gigantesque berceau cosmique — la nébuleuse de la Tarentule — des astronomes ont examiné 122 étoiles massives. Chacune est au moins 30 fois plus lourde que le Soleil. Ils ont mesuré la teneur en azote de leurs atmosphères, et le tableau s'est révélé inattendu.

Pendant des années, le Soleil a taquiné les astrophysiciens. Dans son atmosphère, les éléments réfractaires — comme des épices dans une recette de base — étaient légèrement moins abondants que chez des étoiles jumelles presque identiques. Un soupçon a émergé : notre étoile ferait-elle la fine bouche, refusant le « dessert » planétaire que d'autres engloutissent avec appétit ?

Les étoiles massives sont des titans cosmiques dont la vie se déroule sous le signe d'une énergie indomptable. Lorsqu'une telle étoile entre dans la phase de supergéante B[e], son rayonnement est si puissant qu'il semblerait capable de pulvériser toute molécule en atomes.

Le modèle cosmologique standard ΛCDM, où la matière noire et l'énergie noire jouent les architectes en chef de l'Univers, prédit depuis des décennies les données astronomiques avec la précision d'un chronomètre suisse. Trois génies en ont posé les fondations.

La naissance des planètes évoque le travail d'une forge céleste. Des blocs de roche se percutent et fusionnent. L'impact violent fait jaillir une étincelle : la matière chauffe à blanc et brille comme un métal en refroidissement.

La galaxie NGC 1277 ressemble à un vieux livre que personne n'a ouvert depuis des milliards d'années. Elle s'est formée rapidement, à l'aube de l'Univers, et n'a presque pas changé depuis — pas de collision avec des voisines, pas de nouvelles couches ajoutées.

Aux confins du système solaire se dissimulent des milliers d'objets de la taille d'une exoplanète. Parfois, leurs trajectoires croisent l'orbite de la Terre. Pas besoin de collision : même en passant à proximité, une telle masse peut semer le chaos.

Imaginez un funambule en équilibre au-dessus d'un gouffre. Chaque pas modifie la tension du fil, et le moindre déplacement du centre de gravité peut être fatal.

Dans un orchestre, chaque musicien joue sa partition, mais à un moment donné, tous les instruments s'arrêtent sur une même note. C'est à peu près ce que font les rayons cosmiques — ces particules qui nous parviennent depuis des étoiles lointaines.

Les trous noirs sont de deux sortes : les minuscules, vestiges d'explosions de supernovae, et les géants au cœur des galaxies. Mais où sont passés les intermédiaires, de quelques centaines à quelques milliers de masses solaires ?

Deux lampes dans une vitrine : l'une émet une lumière froide et bleutée, l'autre légèrement plus chaude, plus jaune. C'est à peu près l'image que donnent deux types de supernovae — Ib et Ic — lorsqu'on les observe au télescope.

Les étoiles des dizaines de fois plus lourdes que notre soleil ne meurent pas comme on le pensait autrefois. La modélisation informatique a révélé que leur cœur ne s'embrase pas souvent en supernova, mais s'effondre rapidement en un trou noir.

Dans l'Univers primordial, la densité des amas stellaires était si élevée que des étoiles colossales, de la taille du Système solaire, s'y formaient. Si une telle géante remplaçait le Soleil, sa frontière extérieure s'étendrait jusqu'à l'orbite de Jupiter.

La lumière de deux galaxies, capturée par le télescope James Webb, a voyagé pendant 13 milliards d'années pour nous atteindre, ayant commencé son voyage 600 millions d'années après le Big Bang.

Dans une immense salle obscure, quelqu'un d'invisible effleure les cordes. Le gaz cosmique — l'hydrogène raréfié qui remplissait l'univers jeune — ressemble à des cordes tendues qui peuvent vibrer sur une onde radio de 21 centimètres. C'est l'hydrogène qui murmure sa température.

Un flux de gaz incandescent file depuis une étoile — et soudain, il s'étouffe, comme s'il avait heurté un mur invisible. C'est exactement ce que des chercheurs ont observé en tentant de reproduire une éruption stellaire à l'échelle du laboratoire.

Un pâtissier ajoute plus de sucre à sa pâte, et le gâteau change. Il en va de même pour une étoile : la composition de sa « pâte » — le nuage de gaz et de poussière qui donne naissance aux planètes — détermine quels mondes se forment autour d'elle.

Deux étoiles très petites et froides, semblables à la célèbre TRAPPIST-1, vivent dans le jeune amas stellaire du Scorpion supérieur. Elles n'ont que 5 à 10 millions d'années – des bébés à l'échelle cosmique. Autour de chacune tourne un disque de gaz et de poussière, dans lequel des planètes pourraient éventuellement se former.

La lumière d'un quasar lointain — le noyau brillant d'une galaxie — passe près d'une galaxie massive et se courbe, comme le faisceau d'une lampe de poche à travers un verre irrégulier. Si la lentille et la source sont presque parfaitement alignées, on observe non pas un seul quasar, mais plusieurs images de celui-ci.

Les étoiles anciennes, presque dépourvues d'éléments lourds, sont comme des fossiles des premières lueurs cosmiques. On a longtemps cru que l'étrange rapport entre le carbone, l'hydrogène et l'hélium dans trois de ces étoiles exigeait l'explosion d'une hypernova — une supernova extrêmement brillante, avec une énergie des centaines de fois…

Au cœur d'une étoile massive, avant l'explosion, les couches sont empilées comme les pelures d'un oignon. Parfois, deux couches adjacentes – celle de carbone et celle d'oxygène – se mélangent. C'est un peu comme dans une casserole de soupe où les couches de bouillon et de légumes se mélangent quand on remue avec une cuillère.

Chaque molécule est comme un jeu de construction d'atomes : les mêmes pièces peuvent être assemblées de différentes manières. Deux assemblages avec le même ensemble d'atomes mais une géométrie différente sont appelés isomères. Si l'un s'obtient de l'autre par une simple rotation autour d'une liaison, ce sont des conformères, comme un bras plié ou tendu.

La Terre, dans sa jeunesse, ressemblait à une ruche : elle grandissait en agrégeant d'innombrables blocs de pierre. Une fois la construction principale achevée, un essaim tardif de météorites s'est abattu sur la jeune planète – ce qu'on appelle le grand bombardement tardif.

Dans le ciel austral, l'étoile Acrux brille intensément – c'est le point le plus bas de la constellation de la Croix du Sud. Ce n'est pas une étoile unique, mais toute une famille. De nouvelles observations ont révélé qu'elle ne compte pas cinq, mais sept étoiles liées par la gravité, comme des enfants se tenant par la main dans une ronde.

La lumière de chaque étoile est son passeport, mais les mentions y sont écrites dans le langage des couleurs. Pour les vieilles géantes, ces documents sont presque indiscernables, et il était impossible d'en déchiffrer les détails à la main.

Les trous noirs de plus d'un trillion de soleils agissent comme des parasols cosmiques. Ils projettent une ombre sur la faible lueur résiduelle du Big Bang — cette lumière ancienne qui remplit tout le ciel.

Deux projecteurs placés côte à côte : de loin, leur lumière se fond en une seule tache, et l'on croit voir une source unique. Il en va de même dans l'espace : environ 10 à 20 % des étoiles faibles sont en réalité des paires serrées d'astres identiques. On ne peut pas les distinguer individuellement, mais ensemble, elles brillent nettement plus qu'une étoile simple ayant les mêmes paramètres.

De temps à autre, le Soleil connaît des éruptions – de puissantes libérations d'énergie qui durent de quelques minutes à quelques heures. La plupart sont aléatoires, comme les gouttes de pluie qui frappent un toit.

Le télescope spatial TESS surveille des milliers d'étoiles et capture le moment où une planète passe devant le disque de son étoile — la lumière de l'étoile diminue alors légèrement. C'est ainsi que les astronomes ont repéré deux planètes autour d'étoiles semblables à notre Soleil.

Une étoile neuf fois plus massive que le Soleil allume autour d'elle une zone où de l'eau liquide pourrait exister sur une planète. Mais cette zone est comme une étroite bande de plage à marée basse : après 30 millions d'années, elle disparaît. Ces étoiles vivent intensément et meurent jeunes, ne laissant pas à la vie le temps de parcourir le long chemin des microbes aux êtres complexes.

La galaxie CEERS2-588 s'est allumée comme un feu de camp où l'on aurait jeté une brassée de bois d'un coup. 400 millions d'années après le Big Bang, elle avait déjà accumulé une masse d'un milliard de soleils et allumé de nombreuses étoiles.

Deux étoiles tournent l'une autour de l'autre, comme un couple de patineurs sur la glace. Toutes deux ressemblent au Soleil, mais l'une brille plus fort et s'est gonflée, tandis que l'autre est restée compacte.

Dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie qui orbite autour de notre Voie lactée, des astronomes ont capturé cinq étoiles qui ressemblent à des fossiles d'un passé très lointain.

Une géante rouge ressemble à un ballon qui laisse échapper lentement son gaz. L'étoile gonfle, ses couches externes s'affaiblissent, et le vent stellaire emporte de la masse dans l'espace. Mais combien exactement l'étoile perd-elle ? C'est une question importante : de la réponse dépend ce que deviendra son reste — naine blanche, étoile à neutrons ou trou noir.

Les astronomes ont pointé James Webb vers trois galaxies dont la lumière a voyagé pendant 12 milliards d'années. Les premières données suggéraient une croissance incroyablement rapide – comme si un nourrisson atteignait la taille d'un adulte en un an, ce qui contredisait l'expansion de l'univers.

En 2014, les astronomes ont repéré dans la galaxie d'Andromède une immense étoile jaune. En 2022, elle avait disparu sans laisser de trace — sans l'explosion éblouissante habituelle d'une supernova. Comme si la lumière avait simplement été éteinte.

Certaines étoiles ne terminent pas leur vie par une explosion grandiose, mais par une disparition silencieuse – comme un feu d'artifice raté qui, au lieu d'un éclat lumineux, ne laisse qu'un nuage de fumée.