Physique stellaire

La physique stellaire est la branche de l'astrophysique qui étudie les étoiles. Elle fait intervenir des connaissances issues de la physique nucléaire, physique atomique, physique moléculaire, thermodynamique, magnétohydrodynamique, physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) des plasmas, physique du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule...) et sismologie.

À l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure...) actuelle, l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la...) la mieux connue est le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...) à cause de sa proximité.

Historique

Au Ve siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où peut être l'âge du...) av. J.-C.

Anaxagore définit les étoiles comme étant des roches en fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance...) éloignées.

XVIIIe siècle

Emmanuel Kant définit les étoiles comme étant de gigantesques boules de feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) brûlant de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre...) légers. Dans ce cas, les combustibles chimiques ne seraient capables de fournir l’énergie du soleil que pendant quelques millénaires au plus.

1804

Le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et...) allemand Joseph von Fraunhofer invente le spectroscope.

1854

Le physicien allemand Hermann von Helmholtz soutient que le soleil tire son énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) de sa contraction gravitationnelle, à l’instar d’une usine hydroélectrique alimentée par l’énergie d’une chute d’eau. Dans ce cas, une contraction d’une centaine de mètres par an pourrait permettre au soleil de briller pendant 30 millions d’années.

XIXe siècle (2e moitié)

Développement des premiers modèles de la structure des étoiles (assimilées à des sphères gazeuses en équilibre hydrostatique) par Helmholtz, Kelvin (Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est l'unité SI de température thermodynamique. Par convention, les noms d'unité sont des noms communs et s'écrivent en minuscule (« kelvin » et non...), Lane et Ritter.

Fin du XIXe siècle

Avènement de la spectroscopie qui permet l’étude systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre,...) des étoiles grâce à l’analyse de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière...) émise par leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...).

1905

Développement de la théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en...) restreinte par Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut successivement...), qui débouche sur l’équivalence entre masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre...) et énergie (E=mc²). Cela permet d’envisager des sources d’énergie plus efficaces telles que la fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions nucléaires appliquées. Il ne faut pas confondre la fusion nucléaire avec la...).

1912

Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell classent les étoiles en fonction de leur température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle...) et de leur luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.). À l’époque les connaissances ne sont pas suffisantes pour interpréter ce diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie...).

La datation des roches terrestres au moyen de leur radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie...) permet d’évaluer l’âge de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...) à plusieurs milliards d’années. L’énergie dégagée par la contraction gravitationnelle ne peut donc en aucun cas permettre au Soleil de briller sur une aussi longue échelle de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

1919

Jean Baptiste Perrin et Arthur Eddington émettent l’idée que l’énergie du soleil provient des réactions nucléaires entre noyaux d’hydrogène.

Fin des années 1920

La mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique. Cette dénomination s'oppose à celle de physique...) permet d’expliquer la nature des naines blanches.

Début des années 1930

Subrahmanyan Chandrasekhar démontre qu’une naine blanche ne peut avoir une masse supérieure à 1,4 masse solaire (En astrophysique, la masse solaire est l'unité de masse conventionnellement utilisée pour les étoiles ou les autres objets massifs. Elle est égale à la masse de notre Soleil. Son symbole et sa valeur sont :) (masse limite de Chandrasekhar).

À la même époque, la découverte du neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni négative). Les neutrons, avec les protons, sont les constituants du noyau de l'atome....) par James Chadwick conduit les physiciens à imaginer le concept d’étoile à neutrons (astre de milliers de fois plus dense et plus compactes qu’une naine blanche).

Presque aussitôt, Fritz Zwicky émet l’idée que les étoiles à neutrons sont les résidus d’explosions de supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation brève mais fantastiquement grande de sa luminosité. Vue depuis la Terre, une supernova...), apparitions saisissantes observées depuis l’antiquité.

Cette intuition de Zwicky n’a été confirmée que quarante ans plus tard par la découverte en 1967 des pulsars (étoiles à neutrons en rotation rapide).

1937

Découverte des chaînes de réactions nucléaires au cœur des étoiles.

L’idée capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel, économique...) qui en ressort est l’existence d’un lien évolutif entre les différentes étoiles du diagramme de Hertzsprung-Russell (En astronomie, le diagramme de Hertzsprung-Russell montre la relation entre la magnitude absolue et le type spectral d'étoiles. Il a été inventé...).

Les réactions nucléaires modifient progressivement la composition chimique, mais aussi la structure et l’aspect extérieur des étoiles.

1957

Article de G. Burbidge, M. Burbidge, W.Fowler et F. Hoyle sur la nucléosynthèse stellaire (Dans le domaine de l'astrophysique, la nucléosynthèse stellaire est le terme qui désigne l'ensemble des réactions de fusion nucléaire qui ont lieu...). Cet article a été le premier à poser les bases théoriques de la formation des éléments dans les étoiles.

Une preuve éclatante de la justesse de cet article est venue la même année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) avec la découverte dans le spectre d'une étoile du technétium, élément dont tous les isotopes sont radioactifs et ont des période de demi-vie (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive. En particulier, la demi-vie est le temps nécessaire pour...) de l'ordre du million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un...) d'année, impliquant leur synthèse au cœur même de l'étoile.

Années 1960

L’apparition des premiers ordinateurs conduit à la construction de modèles plus exacts de l’évolution stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.). Ces méthodes, sont pour l’essentiel, encore utilisées aujourd’hui.

1987

L’observation d’une supernova, dans le Grand Nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage...) de Magellan, à l’aide de toutes les techniques actuelles, permet d’améliorer les théories sur la vie (La vie est le nom donné :) et la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant...) des étoiles.

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