À quoi ressemblera notre Soleil après sa mort ?

Des scientifiques ont fait de nouvelles prédictions sur ce à quoi ressemblera la fin de notre système solaire, et quand cela se produira, vu que nous ne seront plus de ce monde pour voir la scène finale.

Auparavant, les astronomes pensaient que notre étoile se transformerait en nébuleuse planétaire, une bulle lumineuse de gaz et de poussière, jusqu’à ce que des preuves suggèrent qu’elle devrait être un peu plus massive. Récemment, une équipe internationale d’astronomes a découvert qu’une nébuleuse planétaire est effectivement le cadavre solaire le plus probable.

Image d’entête : Abell 39, découverte par George Abell en 1966, est un bel exemple de nébuleuse planétaire. Elle a été choisie pour l’étude en raison de sa belle et rare symétrie sphérique. Cette photo a été prise avec le télescope de 3,5 m de l’Observatoire de Kitt Peak, (Tucson), en 1997, à travers un filtre bleu-vert qui isole la lumière émise par les atomes d’oxygène dans la nébuleuse à une longueur d’onde de 500,7 nanomètres. La nébuleuse a un diamètre d’environ 5 années-lumière, et l’épaisseur de la coquille sphérique est d’environ un tiers d’une année-lumière. La nébuleuse elle-même se trouve à environ 7 000 années-lumière de la Terre dans la constellation Hercule. (NRAO/ AUI/ NSF et NOAO/ AURA/ B.A.Wolpa).

Le Soleil a environ 4,6 milliards d’années, estimées en fonction de l’âge d’autres objets du système solaire qui se sont formés à peu près à la même époque. Et, en se basant sur les observations d’autres étoiles, les astronomes prédisent qu’elle atteindra la fin de sa vie dans environ 10 milliards d’années.

Il y a d’autres choses qui se produiront en cours de route, bien sûr. Dans environ 5 milliards d’années, il devrait se transformer en une géante rouge. Le noyau de l’étoile se rétrécira, mais ses couches extérieures s’étendront jusqu’à l’orbite de Mars, engloutissant ainsi notre planète… si elle est toujours là.

Précédemment…

Une chose est certaine : d’ici là, nous ne serons certainement plus là. En fait, il ne reste qu’un milliard d’années à l’humanité, à moins que nous ne trouvions un moyen de sortir de ce rocher, car la luminosité du Soleil augmente d’environ 10 % tous les milliards d’années. Cela ne semble pas grand-chose, mais cette augmentation de la luminosité mettra fin à la vie sur Terre. Nos océans s’évaporeront et la surface deviendra trop chaude pour que l’eau se forme. On sera aussi kaput que possible.

C’est ce qui vient après la géante rouge qui s’est avérée difficile à cerner. Plusieurs études ont montré que, pour qu’une nébuleuse planétaire brillante se forme, il faut que l’étoile initiale ait été jusqu’à deux fois plus massive que le Soleil.

Dernièrement, une équipe internationale d’astronomes a utilisé la modélisation informatique pour déterminer que, comme 90 % des autres étoiles, notre Soleil est le plus susceptible de rétrécir pour passer d’une géante rouge à une naine blanche, puis de se transformer en nébuleuse planétaire.

La nébuleuse (planétaire) du clown. (Chandra/ Hubble/ NASA)

Selon l’astrophysicien Albert Zijlstra de l’université de Manchester au Royaume-Uni, qui a participé à l’étude :

Quand une étoile meurt, elle éjecte une masse de gaz et de poussière – connue sous le nom d’enveloppe – dans l’espace. L’enveloppe peut atteindre la moitié de la masse de l’étoile. Cela révèle le noyau de l’étoile, qui à ce stade de la vie de l’étoile est à court de carburant, puis s’éteint et avant de finalement mourir.

Ce n’est qu’alors que le noyau chaud fait briller l’enveloppe éjectée pendant environ 10 000 ans, une brève période en astronomie. C’est ce qui rend la nébuleuse planétaire visible. Certaines sont si brillantes qu’on peut les voir à de très grandes distances mesurant des dizaines de millions d’années-lumière, là où l’étoile elle-même aurait été beaucoup trop pâle pour être vue.

Le modèle de données que l’équipe a créé permet de prédire le cycle de vie de différents types d’étoiles, afin de déterminer la luminosité de la nébuleuse planétaire associée aux différentes masses des astres.

Les nébuleuses planétaires sont relativement communes dans tout l’Univers observable, dont les plus célèbres sont la Nébuleuse de l’Hélice, la Nébuleuse de l’Œil de Chat , la Nébuleuse de la Lyre et la Nébuleuse de la Bulle.

On les appelle nébuleuses planétaires non pas parce qu’elles ont quelque chose à voir avec les planètes, mais parce que, lorsque les premières ont été découvertes par William Herschel à la fin du 18e siècle, leur apparence était semblable à celle des planètes par l’intermédiaire des télescopes de l’époque.

Il y a environ 25 ans, les astronomes ont remarqué quelque chose de particulier : les nébuleuses planétaires les plus brillantes des autres galaxies ont toutes à peu près le même niveau de luminosité. Cela signifie que, théoriquement du moins, en regardant les nébuleuses planétaires d’autres galaxies, les astronomes peuvent calculer à quelle distance elles se trouvent.

Une collection de nébuleuses planétaires. (NASA/ Judy Schmidt)

Les données ont montré que c’était exact, mais les modèles l’ont contredit, ce qui a contrarié les scientifiques depuis cette découverte.

Les vieilles étoiles de faible masse devraient produire des nébuleuses planétaires beaucoup plus pâles que les jeunes étoiles plus massives. Cette situation est devenue une source de conflit depuis 25 ans.

Les données disaient que vous pouviez obtenir des nébuleuses planétaires brillantes à partir d’étoiles de faible masse comme le soleil, les modèles disaient que ce n’était pas possible, tout ce qui était inférieur à environ deux fois la masse du soleil donnerait une nébuleuse planétaire trop pâle pour être vu.

Maintenant, les nouveaux modèles ont résolu ce problème en montrant que le Soleil est à peu près la limite inférieure de la masse d’une étoile qui peut produire une nébuleuse visible.

Même une étoile dont la masse est inférieure à 1,1 fois celle du Soleil ne produira pas de nébuleuses visibles. Les plus grandes étoiles jusqu’à 3 fois plus massives que le Soleil, en revanche, produiront les plus brillantes nébuleuses.

Une nébuleuse planétaire accompagnée d’une étoile en sa périphérie ce qui lui donne l’apparence d’une…

Pour toutes les autres étoiles entre les deux, la luminosité prévue est très proche de ce qui a été observé.

Selon Zijlstra :

Non seulement nous avons maintenant un moyen de mesurer la présence d’étoiles âgées de quelques milliards d’années dans des galaxies lointaines, ce qui est une plage remarquablement difficile à mesurer, mais nous avons même découvert ce que fera le Soleil lorsqu’il mourra !

L’étude publiée dans Nature Astronomy : The mysterious age invariance of the planetary nebula luminosity function bright cut-off et présentée sur le site de l’université de Manchester : What will happen when our sun dies?