Ok, le titre n'est pas très original, vous l'avez déjà tous lu ou entendu. N'empêche, ça fait rêver, c'est intriguant, et surtout, pourquoi dit-on cela et est-ce que c'est vrai ?
Quel rapport peut t'il bien y avoir entre ces masses énormes que sont les étoiles, et nous autres, petits êtres fragiles faits de chair et de sang ?
Il n'y a pas si longtemps, au début du 19ème siècle, on pensait que le soleil était une boule de feu. Après la découverte des atomes en 1895, Arthur Eddington est le premier à suggérer, à raison, vers 1920, que notre soleil (et toutes les étoiles qui illuminent nos nuits) sont essentiellement composées d'atomes d'hydrogène.
L'hydrogène est l'atome (et de loin) le plus répandu dans l'univers.
Aujourd'hui, on sait que la masse de l'étoile est telle, qu'elle comprime l'hydrogène, au point de faire fusionner les atomes entre eux, ce qui provoque une réaction thermonucléaire. C'est cette réaction qui fait que l'étoile brille. Ça, c'est la version courte.
Petite aparté pénible mais néanmoins indispensable sur les atomes : les atomes sont constitué d'un noyau (proton et neutron) et d'un ou plusieurs électron (s). L'atome le plus simple est celui d'hydrogène, c'est aussi le plus léger parce qu'il n'a qu'un seul proton et un seul électron.
Plus le noyau comporte de protons et de neutrons et plus il y a d'électrons qui gravitent autour du noyau, plus l'atome est "lourd". L'uranium 238 possède... 92 protons et 146 neutrons (le compte est bon, ça fait 238).
Pour en savoir plus sur la matière et les atomes, c'est par ici.
Pour en revenir à notre étoile : lorsque 4 atomes d'hydrogène sont suffisamment chauffés et comprimés, les 4 protons et 4 électrons fusionnent en un nouvel atome d'hélium, recomposé en 2 protons, 2 neutrons et 2 électrons. Cette transformation (on perd 2 protons et 2 électrons mais on gagne 2 neutrons) libère une immense quantité d'énergie. C'est ce qui qui fait que notre étoile brille et nous réchauffe. Et c'est ce que l'on va tenter de reproduire avec le projet ITER.
Comme le disait Lavoisier, rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. Donc si les étoiles consomment de l'hydrogène pour briller, que devient l'hydrogène "brûlé" ? La réaction thermonucléaire transforme l'hydrogène en hélium. (juste au cas où vous n'auriez pas lu l'aparté, bande de petits malins). Tout au long de sa vie, l'étoile ne fera que ça : consommer son hydrogène et le transformer en hélium.
Au cœur d'une étoile active, il y a deux forces en présence :
l'une (la gravitation) rapproche et comprime les atomes vers le cœur, créant des conditions de pression et de température nécessaire pour activer une réaction thermonucléaire,
l'autre force (la force thermonucléaire : la pression et la température engendrées par la fusion nucléaire) au contraire s'exerce du cœur vers l'extérieur (l'étoile rayonne alors des champs électromagnétiques et expulse des particules et de la matière).
Pour en savoir plus sur ces champs, je vous renvoie sur les éjection de masse coronale.
Pour que l'étoile "fonctionne", les deux forces doivent être égales, on parle alors d'équilibre hydrostatique. Mais à un moment, même à l'échelle d'une étoile, le carburant (l'hydrogène) vient à manquer. La fin est proche. Que va t'il se passer ? Par manque de carburant, les réactions nucléaires cessent, faisant disparaitre les forces qui s'exercent du cœur vers l'extérieur. Du coup, il ne reste plus que la force de gravitation, l'équilibre hydrostatique est rompu. Bien sûr, la gravitation prend le dessus, l'étoile se contracte, s'effondre sur elle-même, ce qui a pour effet de la réchauffer à nouveau, au point de faire fusionner cette fois les atomes d'hélium, qui se transforment alors en atomes de carbone.
Selon la taille initiale de l'étoile, plusieurs scénarios sont possibles (pour simplifier, on ne va ici retenir que les 2 principaux) :
Si l'étoile initiale est petite, c'est la force de gravitation qui gagne, l'étoile se refroidit en rétrécissant (il n'y a pas assez de masse pour que l'effondrement provoque un échauffement suffisant), l'étoile finit en naine blanche : la fusion d'atomes cesse, l'étoile ne brille plus, elle est froide et morte.
Mais plus l'étoile initiale est massive, plus elle est capable de transformer ses atomes successivement en hélium, puis carbone, (notre soleil s'arrête là) puis en atomes de plus en plus lourd : oxygène, néon, magnésium, silicium, souffre, nickel, jusqu'au fer.
Arrivé au stade du fer, la fusion nécessite plus d'énergie que l'étoile ne peut en produire. C'est la fin : la gravité l'emporte sur la force thermonucléaire, l'étoile implose, s'effondre sur elle même en moins d'une seconde puis explose de façon très violente : C'est une supernovæ, phénomène le plus puissant depuis le big-bang !
Les supernovæ sont si intense que par le passé, on a pu en observer en plein jour ! Ça vous donne une idée de la violence du phénomène.
Des rémanents de supernova sont toujours visibles de nos jours : ce sont souvent des nébuleuses, telles que la nébuleuse du crabe, de la licorne, ou encore les dentelles du cygne, pour ne citer que les plus connus).
Lors d'une supernova, les atomes sont projetés très violemment loin du cœur de l'étoile, en même temps, dans toutes les directions. La puissance de l'explosion est telle que les températures et la pression sont, durant un bref instant, plus puissant que dans le cœur d'une étoile active ! Et ça c'est vraiment génial ! Pourquoi ? parce que les atomes expulsés sont tellement chauffés et comprimés, ils subissent de telles contraintes, qu'ils vont se transformer en de nouveaux atomes, encore plus lourds et plus complexes que les atomes d'hydrogène, d'hélium, de carbone ou de fer. Et si ce n'était pas le cas, on ne serait pas là pour en parler !
En mourant, l'étoile expulse de nouveaux types de briques pour construire un avenir plus complexe à l'univers ! Ce nuage de nouveaux atomes va s'étendre, éventuellement se mélanger à d'autres nuages, puis la gravité se remet à l’œuvre et tout recommence : les atomes du nuage se rapprochent, s'agglomèrent (on parle d'accrétion), et vont donner naissance à un nouveau corps. Lorsque la masse de ce corps atteint un seuil de gravité critique, les atomes de ce corps tout neuf entrent à nouveau en fusion, et "allument" une nouvelle réaction thermonucléaire.
Une nouvelle étoile est née !
Ok, on s'emballe, on s'emballe ! reprenons :
La première génération d'étoiles ne contient que des atomes légers : hydrogène et hélium, parfois carbone et fer. Après une mort aussi violente que spectaculaire, la première génération d'étoiles donne naissance à une seconde génération qui contient, en plus des premiers types d'atomes, de nouveaux, plus lourds, plus complexe. De nouvelles briques de vie.
Et ainsi de suite, à chaque supernova, de nouveaux atomes viennent enrichir le catalogue des briques de la vie. Et il en faut des briques pour donner naissance à la vie complexe et intelligente qui nous entoure et dont nous sommes les acteurs !
Le tableau de Mendeleïev (notre catalogue d'atomes) compte à ce jour 118 éléments, tous indispensables à notre forme de vie. Vous, moi, sommes constitués d'atomes d'hydrogène, d'azote, de carbone, de calcium, d'oxygène...
Tous ces atomes ont été forgés au cœur des étoiles, au fil des supernovæ, depuis des milliards d'années, en partant de seulement 2 types d'atomes, l'hydrogène et l'hélium, formés au moment du big bang !
Voilà, vous savez maintenant pourquoi et comment, vous, moi, tout ce qui nous entoure, votre chien, ce clavier avec lequel j'écris ce texte, l'écran qui vous permet de me lire, cette alliance à votre doigt, cette fleur qui décore votre intérieur, les cailloux dans votre allée, bref, tout ce qui nous entoure, animal, végétal, minéral, tout, absolument tout, est né du fruit d'une longue succession de supernovæ, c'est à dire d'explosions, de morts et de naissances de plusieurs générations d'étoiles.
Tous ces atomes sont nés soit d'une étoile proche il y a 4,5 milliards d'année, soit du big-bang il y a 13,8 milliards d'années. Ces atomes se sont transformés, complexifiés, assemblés en molécules d'abord simples, puis de plus en plus complexes, pour vous donner naissance à vous, qui êtes de la véritable poussière d'étoiles !
Mais alors, comment sommes nous passé d'une "soupe" d'atomes basiques à la vie intelligente sur terre ? Découvrez cette aventure incroyable en lisant l'apparition de la vie sur terre.
Michel HAVEZ, 18 Juin 2022.
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