Les étoiles

Les géantes rouges

En astronomie, une géante rouge est une étoile géante ayant évolué en dehors de la séquence principale.

Ce sont des étoiles d'une masse au moins égale à celle du soleil qui, après avoir épuisé l'hydrogène de leur noyau, commencent à consommer l'hydrogène en couche autour du noyau riche en hélium.

Deux phénomènes sont responsables de l'augmentation substantielle du rayon de l'étoile (qui peut atteindre un rayon 1000 fois supérieur à celui du soleil). Premièrement, la combustion en couche de l'hydrogène. Et deuxièmement, la contraction du cœur d'hélium, libérant une importante quantité d'énergie gravitationnelle. Ces deux sources d'énergie rayonnées vers l'extérieur induisent une pression interne qui fait augmenter le rayon de l'étoile. L'étoile est alors beaucoup plus lumineuse à cause de l'augmentation de sa surface et, contre-intuitivement, sa température en surface diminue. En résultat, l'étoile devient plus grande, plus « froide » et donc de couleur plus rouge ; d'où le nom géante rouge.

Si l'étoile a une masse inférieure à 2,5 masses solaires (MS), l'apport d'hélium dans le noyau provenant de la fusion de l'hydrogène en couche peut provoquer ce qu'on appelle un flash de l'hélium : un sursaut rapide de la combustion de l'hélium dans le noyau quand les conditions de pression et de température sont suffisantes. La luminosité de l'étoile augmente rapidement. L'étoile commence alors une brève période de combustion d'hélium. Puis, elle commence une nouvelle montée de la branche des géantes. Les étoiles plus massives que 2,5 masses solaires entrent dans la phase de fusion de l'hélium de manière plus calme.

L'étoile géante rouge Betelgeuse

L'étoile géante rouge Betelgeuse.


La phase durant laquelle une étoile pauvre en métaux consomme de l'hélium s'appelle la branche horizontale, car dans le diagramme de Hertzsprung-Russell ces étoiles se trouvent placées sur une ligne quasi horizontale. Les étoiles riches en métaux ne se situent pas sur la branche horizontale, mais plutôt dans un même endroit (le « clump » rouge) du diagramme de Hertzsprung-Russell.

Durant son évolution, une étoile peut se trouver plusieurs fois dans la « phase géante » si elle est suffisamment massive pour pouvoir provoquer la fusion d'éléments plus lourds que l'hélium. Dans ce cas, sur le diagramme de Hertzsprung-Russell, l'étoile se trouve sur ce qu'on appelle la branche asymptotique des géantes, ou peut même atteindre le stade Wolf-Rayet pour les étoiles initialement les plus massives.

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