Une représentation théorique de la structure interne et de l'évolution d'une étoile, utilisée pour des prédictions.Un modèle stellaire est un cadre théorique qui décrit la structure interne et l'évolution d'une étoile. Il combine des principes physiques — équilibre hydrostatique, transport d'énergie et fusion nucléaire — avec des équations d'état pour prédire des propriétés telles que la luminosité, la température et le rayon à différents stades de la vie d'une étoile. Ces modèles sont essentiels pour interpréter les observations, comme les spectres stellaires et les oscillations, et pour comprendre comment les étoiles vieillissent, de la formation jusqu'aux stades finaux de naine blanche, d'étoile à neutrons ou de trou noir.
Les premiers modèles stellaires quantitatifs ont été développés au début du XXe siècle par Arthur Eddington, qui a établi la relation masse-luminosité, puis affinés par d'autres comme Chandrasekhar et Schwarzschild. Les modèles modernes reposent sur des simulations numériques.
Le modèle divise l'étoile en coquilles concentriques, résolvant des équations différentielles pour la masse, la pression, la température et la luminosité du cœur vers l'extérieur. La production d'énergie par réactions nucléaires est calculée à l'aide des taux de réaction, et le transport d'énergie est traité par diffusion radiative ou convection. L'évolution temporelle est simulée en ajustant la composition à mesure que la fusion progresse, permettant au modèle de suivre les changements sur des millions à des milliards d'années.
Les modèles stellaires sont utilisés pour déterminer l'âge des étoiles à partir de leurs propriétés observées, ce qui est crucial pour étudier l'évolution galactique et la chronologie de la formation des systèmes planétaires.
L'âge d'une étoile peut être estimé par son « tic » — la fréquence de ses modes d'oscillation — qui agit comme une horloge stellaire, comme le révèle l'article « Comment entendre l'âge d'une étoile ».
