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Espérance de vie

Nous allons nous intéresser ici à 2 questions : « Quelle est la durée de vie d’une étoile ? » et « Pourquoi nous doutons fortement qu’il y ait de la vie dans M13 ?».

Comme nous l’avons vu, le bestiaire des étoiles est très varié.  Chaque catégorie d’étoile possède une espérance de vie différente.

Notre galaxie possède de nombreux nuages de gaz (hydrogène et poussières).  Ces nuages de gaz sont appelés nébuleuses.  On peut retrouver à l’intérieur de la nébuleuse des endroits où des molécules se sont formées suite à la collision d’atomes.  Ces endroits sont appelés nuages moléculaires.  Les étoiles naissent de la condensation de ces nuages moléculaires.

Une fois les réactions nucléaires, qui fournissent aux étoiles leur énergie, enclenchées, les étoiles commencent leur périple sur la série principale où elles sont classées tout dépendamment de leur masse.  Elles y passeront la grande majorité de leur vie.  Lorsqu'elles ont épuisé leur quantité d'hydrogène qui peut être fusionné, elles entament la fusion de l’hélium et entre en phase de géante rouge.  C’est, si l’on veut, « la phase terminale » des étoiles.  À partir du stade de géante rouge, le destin de l’étoile varie beaucoup selon sa masse.

Calculons la durée de vie de différentes étoiles sur la série principale.

La formule générale est :

Ainsi, une étoile B (15 masses solaire et 10 000 luminosité solaire) aura une durée de vie de :

D @ (10 x 15 ) / 10 000 @ 0,015 milliards d’années, soit 15 millions d’années

Le tableau suivant nous donne les espérances de vie de plusieurs types d’étoiles

 Type spectral 

 Masse solaire 

 Luminosité solaire 

 Espérance de vie (année) 

O7

25

90 000

3 x 106

B0

15

10 000

15 x 106

A0

3

60

0,5 x 109

F0

1,5

6

2,5 x 109

G0

1

1

10 x 109

K0

0,8

0,6

13 x 109

M0

0,4

0,02

200 x 109

 

 

Maintenant, pourquoi l’espérance qu’il y ait de la vie dans M13 est-elle si basse ?

M13 est une zone d’environ 150 années-lumière de diamètre contenant entre 100 000 et un million d’étoiles liées entre-elles par attraction gravitationnelle.  Calculons la distance moyenne entre chacune des étoiles (pour un million d’étoiles) :

Tout d’abord, il faut savoir à quelle distance correspondent 150 années-lumière :

 

Supposons la forme de M13 à peu près sphérique. Supposons également une zone sphérique autour de chacune des étoiles de M13.

Ainsi, le volume de la sphère formée par l’ensemble de M13 est égal au volume formé par un million petites sphères autour de chacune des étoiles.

Formule du volume d’une sphère :

Ainsi, chacune des étoiles serait le centre d’une sphère de 0,75 année-lumière de rayon.  La distance moyenne entre 2 étoiles serait donc de 1,5 année-lumière.  Calculons ainsi le nombre d’étoiles distantes de 1,5 année-lumière d’une étoile spécifique.

Nous supposerons que les étoiles ne bougent pas et qu’elles sont disposées de manières optimales, un peu comme des atomes dans un cristal.  Nous aurions la forme suivante :

Ici, les étoiles en blanc sont aux 8 sommets du cube et celles en gris sont au centre des 6 faces du cube (ce réseau est appelé « cubique à faces centrées » en physique du solide).  Nous voyons donc que l’étoile jaune au centre du cube est entourée de 6 étoiles situées à @1,5 année-lumière et de 8 étoiles situées à :

[(1,5)2 + (1,5)2 + (1,5)2]1/2 @ 2,6 années-lumière 

Bien sûr, ce calcul est grandement idéalisé.  Les étoiles dans M13 ne sont pas réparties aussi uniformément : la densité d’étoiles doit être plus grande au centre de M13 et diminuer graduellement jusqu’au extrémités (comme c’est le cas pour les galaxies).  De plus, les étoiles bougent les unes par rapport aux autres et ne sont pas fixes à 1,5 année-lumière les unes des autres.  Cependant, on peut tout de même avoir une petite idée de la faible chance que la vie se soit développée dans l'amas globulaire M13. Une densité d'étoile si grande et une influence gravitationnelle aussi intense éliminent la possibilité qu'une planète hôte puisse offrir des conditions environnementales stables.

Commentaires ? Suggestions ? Infarctus ?  Écrivez-les moi à svilleneuve@cegep-chicoutimi.qc.ca

 

Références



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©2002 Simon